中國礦業(yè)大學(xué)

工程地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)第五章邊坡穩(wěn)定性工程地質(zhì)分析主講：董青紅教授第五章

邊坡穩(wěn)定性工程地質(zhì)分析1.邊坡概念2.邊坡變形破壞的類型和機(jī)制3.影響邊坡穩(wěn)定性的因素

4.邊坡穩(wěn)定性評價

第一節(jié)

邊坡概念一.邊坡概念1.邊坡是指地殼表層一切具有側(cè)向臨空面的地質(zhì)體.

2.分類:可以分為自然邊坡:如:山坡,海岸,河湖岸等;人工邊坡:如:路塹,礦坑,人工開挖基坑等;

邊坡實(shí)況邊坡滑移破壞第一節(jié)

邊坡概念第一節(jié)

邊坡概念二.邊坡特征

1.邊坡在內(nèi)外營力作用下,不斷的改變坡高和坡角,使內(nèi)力分布隨之而變化;2.自然斜坡破壞是山區(qū)重要的工程動力地質(zhì)作用;3.人工邊坡在水電,鐵路,采礦等工程重造成巨大損失;4.邊坡是一類環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害;第一節(jié)

邊坡概念三.邊坡中應(yīng)力分布第一節(jié)

邊坡概念1.斜坡中的應(yīng)力分布狀態(tài)(1)斜坡形成前，天然狀態(tài)下巖土體內(nèi)處于原始應(yīng)力狀態(tài)，自重應(yīng)力,構(gòu)造應(yīng)力;

主應(yīng)力方向?yàn)殂U直,水平狀態(tài);(2)形成斜坡后,側(cè)向臨空面產(chǎn)生卸荷回彈,引起主應(yīng)力重新分布,集中;

研究方法：數(shù)值模擬(有限單元)，光彈試驗(yàn)，模型試驗(yàn)(3)應(yīng)力重分布分析:a.斜坡面附近的主應(yīng)力軌跡明顯發(fā)生偏轉(zhuǎn);b.最大主應(yīng)力平行于坡面,而最小主應(yīng)力則垂直于坡面,在坡面附近產(chǎn)生應(yīng)力集中帶，坡腳和坡肩應(yīng)力集中明顯;c.主應(yīng)力發(fā)生偏轉(zhuǎn),坡體內(nèi)的最大剪應(yīng)力也發(fā)生變化,由直線狀--->凹向坡面的圓弧狀;

d.坡面處于二向應(yīng)力狀態(tài),坡面處的徑向應(yīng)力實(shí)際為0;第一節(jié)

邊坡概念第一節(jié)

邊坡概念2.影響斜坡應(yīng)力分布的因素第一節(jié)

邊坡概念2.影響斜坡應(yīng)力分布的因素

(1)巖體初始應(yīng)力狀態(tài)的影響,主要是水平構(gòu)造應(yīng)力;(2)坡形的影響,如坡高和坡角等,W/H，坡面形態(tài)的凹凸;(3)巖土體的性質(zhì)和結(jié)構(gòu),泊松比,結(jié)構(gòu)面等，蠕動變形特性;第二節(jié)

斜坡變形破壞的類型和機(jī)制一.斜坡變形的類型

1.拉裂:在局部拉應(yīng)力和張力帶內(nèi),形成張裂隙的變形形式

2.蠕滑:巖土體沿局部剪切面向臨控方向的緩慢剪切滑移.若貫通,則演變成滑坡.一般發(fā)生在坡體內(nèi).

3.彎折傾倒:由陡傾板狀巖石組成的斜坡,當(dāng)走向與坡面平行時,在重力作用下所發(fā)生的向臨空方向同步彎曲的現(xiàn)象.

第二節(jié)

斜坡變形破壞的類型和機(jī)制第二節(jié)

斜坡變形破壞的類型和機(jī)制二.斜坡破壞類型

1.崩塌

(1)特點(diǎn):突然脫離母體,發(fā)生在高陡邊坡的坡肩部位,質(zhì)點(diǎn)位移Sy>Sx,在垂直方向運(yùn)動為主;其無依附面,飛躍而下,規(guī)律復(fù)雜,爆發(fā)突然。

(2)分類:

從規(guī)模上,由墜石,山崩等;

從物質(zhì)成分上,由土崩,巖崩;(3)產(chǎn)生的機(jī)制：是由于動力學(xué)平衡條件被打破;第二節(jié)

斜坡變形破壞的類型和機(jī)制

2.滑坡(1)特點(diǎn):

沿剪切面滑移,形成滑移面,有依附面存在;質(zhì)點(diǎn)位移,Sx>Sy;速度慢,規(guī)模大;具有整體性,破壞嚴(yán)重;斜坡破壞形式中分布最廣，危害最嚴(yán)重的一種

(2)機(jī)制:下滑力>抗滑力,安全系數(shù)K<1;(3)規(guī)模:可達(dá)數(shù)億立方米;滑坡舌滑坡體滑坡側(cè)壁滑坡臺階滑坡床滑坡面后緣環(huán)狀拉裂隙滑坡后壁我國滑坡和泥石流分布圖2004年12月11日晚10時30分左右，甬臺溫高速公路柳市附近突發(fā)達(dá)大面積山體滑坡事故，致使溫州大橋白鷺嶼至樂成鎮(zhèn)一段的高速公路雙向車道全部癱瘓。瓦伊批昂水廳庫滑備坡滑猜動前蜓位移姓觀測代資料率（a）和地階質(zhì)剖面策圖（b）（據(jù)L.沈Mu扛ll評er，19截74）①——灰?guī)r撿；②——含粘土用夾層的貨薄層灰敞巖（侏變羅系）盯；③——含燧石杠的厚巖岡灰?guī)r（餡白堊系餐）；④——泥灰瘋質(zhì)灰漫巖（鋤白堊飼系）??；⑤——老滑槽坡；勺⑥——滑移采面；烤⑦——滑動后崖地面線雅壟江陡霸王山攔滑坡形醉成過程急示意圖第二懶節(jié)斜坡變您形破壞袖的類型煩和機(jī)制某高速誤公路一農(nóng)順層巖所質(zhì)滑坡律的形成侄及治理第二節(jié)斜坡攤變形權(quán)破壞鍛的類魂型和睛機(jī)制第二秋節(jié)斜坡臂變形狗破壞唯的類占型和腦機(jī)制三.崩塌攔的危恨害及往形成蜂條件1.危害鼻崩叔塌一迎般危詳害交竊通,航運(yùn),房屋拋建筑屋等;2.形成集條件(1馬)巖性:脆,硬性舟巖石,高陡想邊坡,發(fā)生旋于砂繭巖,石英弄巖,灰?guī)r處;堤(2越)節(jié)理上構(gòu)造:在重力抱作用下,卸荷,產(chǎn)生張艘裂縫,陡傾節(jié)醉理發(fā)育,延展范找圍大,切割勁成快燙體獨(dú)騙立;寧(3籌)地形,坡形摔的影夾響:坡角>4騰5度;武(4邊)風(fēng)化同作用:在風(fēng)去化營領(lǐng)力作貝用下,裂隙療加深;苦(5漲)地震:地震作詠用下,裂隙雹水作硬用;第二節(jié)斜坡變釣形破壞則的類型險和機(jī)制3.運(yùn)動攻特征黨質(zhì)結(jié)點(diǎn)位拒移,Sx笛<Sy受,在垂直執(zhí)方向運(yùn)慨動為主,突然脫遞離母飲體;在懸飼崖處句符合椅自由醬落體沫運(yùn)動密規(guī)律;其運(yùn)動座形式主叉要為跳暫躍和滾何動,規(guī)律復(fù)印雜,爆發(fā)暖突然,其動瞇能形偉式:I-補(bǔ)--轉(zhuǎn)動慣盒量,w-婚--角速度;第二節(jié)斜坡雹變形坊破壞層的類忘型和移機(jī)制四.滑坡1.形態(tài)奏要素帥其主混要組親成為淋滑坡盲體,滑坡嗓床,滑動礙面(帶),滑坡狂周界,滑坡壁,滑坡臺多階,滑坡舌,滑坡告裂隙感等;此外,還有閱一些砍滑坡管標(biāo)志:封閉洼兇地,滑坡嫁鼓丘,滑坡泉,馬刀樹,醉漢購林等.第二廁節(jié)斜坡變戴形破壞盲的類型廢和機(jī)制2.識別滑坡共識別永是研年究滑懸坡的鏡最基巡壽礎(chǔ)的鉤工作邊。正皮在活學(xué)動的仰滑坡宣形態(tài)平要素己清晰些容易挑識別摩；老偶滑坡逗則因誘后期它改造雜強(qiáng)烈肅難于職識別生。==伐》找滑孤坡要廳素及插特征實(shí)際錯滑坡舅調(diào)查販：遙停感信動息、邁地面瓦地質(zhì)張測繪批、勘勞探試憐驗(yàn)其中捆航片離上識喉別滑茂坡形沒態(tài)要匠素；地面地冷質(zhì)測繪帳搜集滑遣動的證遭據(jù)勘探了紹解滑坡墾體的結(jié)拆構(gòu)、巖惰石破碎才程度、本地下水沃位、滑議動面（狠帶）的仇位置。3.滑坡貓活動醋的階嚇段性總體上飲是動態(tài)朋變化的租，往往書具有周爭期性。恒每個周犬期的運(yùn)來動學(xué)特昏征可以衡概括為岸四個階惰段：（1）蠕瓣滑階責(zé)段—變形階裳段，斜蒼坡內(nèi)不移連續(xù)剪辱切破壞諸面出現(xiàn)搶，持續(xù)宇時間長（2）滑動秀階段細(xì)滑動面轟貫通，密前方出團(tuán)現(xiàn)剪出慕口，移話動速率塌增大（3）劇旅滑階巧段肅滑動詠速率奔迅速貝增大（4）穩(wěn)請定階據(jù)段塘滑尚動速德率降鋤低或帆停止第二節(jié)斜坡予變形冊破壞味的類茅型和謊機(jī)制4.分類（1）按滑按動面與脖巖層層盆面的關(guān)幅系分:均質(zhì)攏滑坡,順層滑憑坡,切層滑詠坡等（2）按帶滑坡蘇始滑泡動部兔位分葛：推泰動式廣滑坡裹、牽拿引式蹄滑坡上、混脅合式粘滑坡暢、平說移式判滑坡（3）按濟(jì)巖土悲類型富分類素：基渣巖滑數(shù)坡和朗土體謊滑坡勻質(zhì)滑坡順層滑坡切層滑坡沿巖層面滑坡沿交界面滑坡五.斜坡破笛壞后的投運(yùn)動特伴征（1）崩(墜)落塊臥石的牢運(yùn)動俱特征其運(yùn)擠動方維式隨渠接受危塊石格斜坡朽的坡抱度、之坡形奧和性贈能不委同而歪不同知。研夠究表霉明(只有在恐坡度小祝于某一挪臨界值(約27。)時，崩和落體才湯停積于煙崖腳：紫隨坡度著增大，剝可分別蓄表現(xiàn)為已滑動、構(gòu)滾動、鼓跳躍和盛自由崩臂落等方搜式，大脈部或全索部被搬申運(yùn)至坡秀腳。（2）運(yùn)孝動狀牲態(tài)的召“流看體”度化一定牽條件脂下，怖滑坡透體或街崩塌臟休可禮在繼奴續(xù)運(yùn)混動過闖程中欣轉(zhuǎn)化勵為“億流體涌”狀檢態(tài)，連稱“杜流體市”化義。主敞要表萄現(xiàn)為桌碎屑遵流、就泥流殺或土怖爬、銀泥石(洪)流和贏濁流累等。第二研節(jié)斜坡燥變形蝦破壞晉的類獨(dú)型和市機(jī)制碎屑滅流和嘆泥流畜或土巧爬系鵝指由胸滑坡氧體或刻崩塌表體自陳身轉(zhuǎn)梨化而幼成的亡流體遭。前吊者是乎一種灑高速芳散體班狀流障體，卵后者院則是壓一種撥速度杯不太倡大的鹽塑性仿粘滯烤流。泥石(洪)流按其柏定義應(yīng)碗屬一種遠(yuǎn)洪流。統(tǒng)它總是刷與暴雨通或山洪猶相聯(lián)系待，是在享有足夠幻玉酌外部禁水流(或降雨)參與下環(huán)形成的月一種高優(yōu)密度“流體”。我國19恐81、19義82四川暴嗓雨滑坡相發(fā)生期畏間，有螞不少這鞠樣的實(shí)魂例。濁流)系指水輩下的高島密度流孟或異重掛流，見勁于水下壺滑坡。棗滑入水仆中的滑知坡或崩射塌體，賄也可部弦分轉(zhuǎn)化遍為濁流孕。第二節(jié)斜坡悅變形判破壞衛(wèi)的類杜型和倍機(jī)制泥石型水石己型泥流融型坡面把型泥烤石流溝谷型姑泥石流第三節(jié)影響只滑坡具穩(wěn)定解性的伙因素一.影響膠因素顯分析主要可燈以分為糠三類:影響遭斜坡渣巖土假體強(qiáng)愁度吉巖性銷、風(fēng)劣化等影響圣斜坡孔的形婚狀纖河流熱沖刷博、人馬工開燙挖等影響旨斜坡扇內(nèi)的新應(yīng)力處狀態(tài)竭堆倉載，但爆破繼、地粗震、件水壓隙力等根據(jù)影至響程度詞劃分為務(wù)二類：主導(dǎo)因杰素：巖亦土類型陸性質(zhì)、秀地質(zhì)構(gòu)縮慧造和巖租體結(jié)構(gòu)哨、風(fēng)化丹作用、艘地下水骨活動觸發(fā)艙因素繭：地怒震、便洪水?dāng)D、暴槽雨、奴堆載翁、人濟(jì)工爆騎破等績。第三贊節(jié)影響滑侍坡穩(wěn)定店性的因探素二.巖土姨體類得型,性質(zhì)堅(jiān)硬柿巖土盡抗變紀(jì)形能棄力強(qiáng)攝，斜惹坡穩(wěn)握定粘性服類土,黃土類羞土中發(fā)遺育較多,形成面易滑唯組合;軟弱地炭層常發(fā)逼生滑坡三.巖體結(jié)臟構(gòu)和構(gòu)潛造平疊坡順向坡逆向坡橫交腎坡斜交坡四.地形地跪貌主要發(fā)中育在山劇地環(huán)境袖中;第三節(jié)影響騙滑坡諸穩(wěn)定看性的析因素五.地下水前作用主要考貝慮沖刷,軟化,靜水閣壓力災(zāi)、動究水壓孤力、議浮托尊力;六.地震地震舞主要散產(chǎn)生床山崩高和滑恨坡;七.人類因弟素主要父是人雜類工蕉程經(jīng)練濟(jì)活我動順向迅層狀傘體斜舊坡水慮動力竿學(xué)基卷本模坑型左：包講氣帶－種季節(jié)變忌動帶水碧動力型越：（a）（b）間管歇裂贈隙充達(dá)水承杰壓型飄（陰晌影曲頑線代碌表空慎隙水泛壓力誤分布縫狀況退），書（c）間歇慮下滲－朽潛水型肢，（d）間滾歇潛垃水型壟；右軍：層源間含芝水層堪水動秒力型:（a）弱饑循環(huán)悼承壓誰型，械（b）、（c）強(qiáng)金循環(huán)思承壓胃型第四祝節(jié)邊坡穩(wěn)糧定性評抱價一.意義實(shí)行邊焰坡穩(wěn)定不性評價,是為研假究應(yīng)力脹平衡,并提侍出有瘦力的舍防治聯(lián)措施.二.自然杠歷史雨分析缺法1.進(jìn)行愿區(qū)域倒地質(zhì)筐背景革研究;2.分析悔促使兼斜坡桐變形可破壞梯的主怪導(dǎo)因屠素和滲觸發(fā)肢因素;3.預(yù)測菠斜坡策所處秧的演巧化階災(zāi)段和遮發(fā)展錄趨勢,以及鑰可能腸產(chǎn)生釘?shù)钠评▔男翁硎?第四寄節(jié)邊坡游穩(wěn)定致性評卡價三.力學(xué)計(jì)濕算法(解析計(jì)衫算和數(shù)六值模擬)(一)對于土些質(zhì)斜坡穩(wěn)定贈系數(shù)Fs=抗滑皺力/下滑亂力1）對炎無粘廟性土天：2）對洞粘性漸土:(二）里對單偏一結(jié)思構(gòu)面(三）對發(fā)折線形蘇結(jié)構(gòu)面求取貢安全獸系數(shù)胞，判尋別穩(wěn)示定性(四）數(shù)呢值模擬第四竿節(jié)邊坡穩(wěn)穗定性評州價(一)對于土旦質(zhì)斜坡1)無粘性凳土土坡艇穩(wěn)定性（1）干的養(yǎng)及水下蒜的無粘杏性土土清坡（2）滲流阻作用下討的無粘留性土土?xí)r坡2)粘性土犯土坡穩(wěn)吊定性分默析（1）瑞典怠圓弧法（2）瑞逼典條顆分法1）無粘咽性土土屑坡穩(wěn)定拌性（1）干的視及水下祖的無粘放性土土雄坡無粘喬性土慨的土匙坡穩(wěn)制定系暢數(shù)NTWJ滲透竿力J產(chǎn)生的城下滑力衫和法向粉力分別己為NTWJ（2）滲流摸作用下強(qiáng)的無粘垮性土土雪坡hh1h2A輸AL總滲透武力wh1A=wh2A患+JJ=wh1A-wh2A=w（h1-h2）A=whA總滲透暑力（Se石ep降ag中e屑fo蒜rc柄e）wh1A=wh2A魯+JJ=wh1A-wh2A=w（h1-h2）A=wh釀A單位錫體積透的滲櫻透力j=J懶/AL=whA貴/AL=wIj——滲透句力，KN/包m3；I——水力獎坡度飛；w——水的重鋒度，KN概/m3滲透力留為體積關(guān)力分析：1.當(dāng)滲倒流順嘩坡時=與干飾土相薄比降軋低1/2NTWJ分析：2.滲流艘方向控水平宿時與干懶坡相厲比降殖低了診一半樓多2）粘性殊土土坡針穩(wěn)定性辟分析（1）瑞典弟圓弧法(S懷we強(qiáng)di萌sh字c目ir徑cl釘e葉me梯th釋od妨)基本假番定:均質(zhì)粘廣性土坡嗎滑動時,滑動面晚近似為映圓弧形耗狀,假定滑柄動面以聲上的土山體為剛何體,假定仙屬于孝平面丑應(yīng)變墓問題OaADRWEOaADRW原理:將滑動中土體分掘成若干煎豎直土竹條,求各土淋條對滑忘動圓心橋的抗滑坊力矩和沉滑動力應(yīng)矩,各取其刻總和,計(jì)算安抬全系數(shù)續(xù)。簡便法璃（Fel集len急ius）（2）瑞嗽典條皇分法(S亭we寬di呆sh離s咳li鹽ce涼m婚et特ho基d)（2）瑞典泊條分法(Sw伙edi愈sh誼sli趣ce乎met授hod碌)OaADRW畢肖普泥法（Bis賺hop）：假口定土條得間的作琴用力相誕等第四節(jié)邊坡充穩(wěn)定勾性評身價四.圖解法1.圖表漲計(jì)算符法安全徒系數(shù)K=則f(湯α,