影響邊坡的主要因素

1、邊坡工程地質問題邊坡是自然或人工形成的斜坡，是人類工程活動中最基本的地質環(huán)境之一，也是工程建設中最常見的工程形式。斜坡的形成，使巖土體內部原有應力狀態(tài)發(fā)生變化，出現坡體應力重新分布，主應力方向改變，應力又產生集中；而且，其應力狀態(tài)在各種自然營力及工程影響下，隨著斜坡演變而又不斷變化，使斜坡巖土體發(fā)生不同形式的變形與破壞。不穩(wěn)定的天然脅迫和人工邊坡，在巖土體重力、水及震動力以及其它因素作用下，常常發(fā)生危害性的變形與破壞，導致交通中斷、江河堵塞，塘庫淤填，甚至釀成巨大災害。根據組成邊坡的主體材料不同，邊坡可分為土質邊坡和巖質邊坡兩種，而這兩者主體材料的結構、性質差別很大，其存在的工程地質問題也不相

2、同，需要分開進行研究。邊坡的穩(wěn)定是一個比較復雜的問題，影響邊坡穩(wěn)定性的因素較多，簡單歸納起來有邊坡體自身材料的物理力學性質、邊坡的形狀和尺寸、邊坡的工作條件及邊坡的加固措施等幾個方面。一、 巖質邊坡工程地質問題（一）巖體結構及穩(wěn)定性分析方法1、巖體結構存在于巖體中的各種地質界面，如巖層層面，裂隙面、斷層面、不整合面等，統稱為結構面。巖體受結構面切割而產生的單個塊體(巖塊)稱為結構體。所謂巖體結構，就是指巖體中結構面和結構體兩個要素的組合特征，它既表達巖體中結構面的發(fā)育程度組合，又反映了結構體的大小、幾何形式及排列。大量的工程實踐表明，無論是邊坡巖體的破壞，地基巖體的滑移,還是隧洞巖體的塌落等，

3、大多是沿著巖體中軟弱結構面發(fā)生的。也就是說巖體受工程作用力的破壞過程，主要是結構體沿結構面的剪切滑移、拉開以及整體的累積變形和破裂。因此,從巖體結構的觀點分析巖體穩(wěn)定問題，首先應研究結構面和結構體的類型及其特征。（1）結構面及類型按其成因可分為沉積結構面、火成結構面、變質結構面、構造結構面和次生結構面五類。其主要特征見表6-1。（2）結構體及類型不同形式的結構體的組合方式決定著巖體結構類型。常見的巖體結構類型可劃分為塊體結構、鑲嵌結構、碎裂結構、層狀結構、層狀碎裂結構和等六類。其主要特征見表6-2。2、巖體穩(wěn)定性分析方法在公路工程實踐中，遇到的各種各樣工程地質問題，歸納起來，主要就是路塹邊坡穩(wěn)

4、定問題以及路、橋地基穩(wěn)定問題和隧道圍巖穩(wěn)定問題。這三方面的問題，實質上就是一個巖體的穩(wěn)定問題。所謂巖體穩(wěn)定，它是一個相對的概念，是指在一定的時間內、一定的自然條件和人為因素的影響下，巖體不產生破壞性的剪切滑動、塑性變形或張裂破壞。巖體穩(wěn)定分析，目前一般多通過巖體結構分析、力學分析及對比分析進行，三者互相結合，互相補充，互相驗證，作出綜合評價。表1-1 巖體結構面類型及其特征成因類型地質類型主 要 特 征工程地質評價產狀分布性質沉積結構面1.層理層面2.軟弱夾層一般與巖層產狀一致，為層間結構面一般呈層狀分布，延續(xù)性較強。在海相巖層中分布不穩(wěn)定，常呈交錯狀。易尖滅較為平整，接觸緊密滑坡多由此類結構

5、面所造成1.不整合面、假整合面2.沉積間斷面（古風化夾層）多由碎屑、泥質等松散物質構成，且不平整。易軟化或泥化，強度較低火成結構面侵入巖體與圍巖接觸面巖脈、巖墻接觸面巖脈受構造結構面控制延伸較遠、比較穩(wěn)定可具熔合及破裂兩種不同的特征一般不造成大規(guī)模的巖體破壞，但有時與構造斷裂配合。也可形成巖體的滑移3.冷凝原生裂隙受巖體接觸面控制往往短小密集一般為張裂面，裂面較粗糙不平變質結構面1.片理產狀與巖層或構造線方向一致短小密集光滑平整或為波浪式，在巖體深部閉合成隱蔽結構面常造成路塹邊坡的變形，對地下洞體穩(wěn)定也有影響2.片巖軟弱夾層延伸較遠、具固定層次含片狀礦物，呈鱗片狀構造結構面1.裂隙2.斷層與構

6、造線呈一定關系張性斷裂較短小，剪切斷裂延伸較遠。?；ハ嘟磺谐伞癤”型；壓性斷裂規(guī)模巨大，但有時為橫斷層切割成不連續(xù)狀張性斷裂不平整，呈鋸齒狀，常具次生充填；剪切斷裂較平直、光滑；壓性斷層具帶狀分布的斷層泥、糜棱巖等對巖體穩(wěn)定影響很大，在許多巖體破壞過程中，大都有構造結構面的配合3.層間錯動面與巖層一致一般呈層狀分布，延展性較強物質破碎，呈鱗片狀，常含泥質物次生結構面1.卸荷裂隙一般平行于岸坡延續(xù)性一般不強，常在地表2040m以內發(fā)育屬張裂面，常張開，多為風化碎屑物充填常在天然及人工邊坡上造成危害。有時對橋基及淺埋隧道亦有影響，但一般易于處理2.風化裂隙無一定產狀短小密集，主要在地表風化帶內發(fā)育

7、結構面參差不齊3.風化夾層受原結構面控制延續(xù)性一般不強，至巖體深部風化減弱充填物松散、破碎、含泥質物，水穩(wěn)定性很差4.泥化夾層與巖層一致延續(xù)性較強，但各段泥化程度不同結構面泥化，呈塑性狀態(tài)5.次生夾泥層受原結構面控制延續(xù)性較差，近地表及河槽兩側較發(fā)育結構面物質細膩，強度甚低表6-2 巖體結構類型及其特征巖體結構類型巖體地質類型主要結構體形式結構面發(fā)育情況工程地質評價塊體結構厚層沉積巖侵入巖火山巖變質巖塊狀柱狀裂隙為主巖體在整體上強度較高，變形特征接近于均質彈性各向同性體。作為地基及地下洞體具良好的工程地質條件，邊坡條件雖也屬良好，但要注意不利于巖體穩(wěn)定的平緩裂隙。鑲嵌結構侵入巖非沉積變質巖菱形

8、錐形裂隙比較發(fā)育，有小斷層錯動帶巖體在整體上強度仍高，但不連續(xù)性較顯著。局部處理后仍為良好地基，邊坡過陡時以崩塌出現，不易構成巨大滑坡體，地下工程跨度不大時，崩塌事故很少。碎裂結構構造破碎較強烈的巖體碎塊狀裂隙、斷層及斷層破碎帶交叉巖體完整性破壞較大，強度受軟弱結構面控制，易受地下水作用影響，巖體穩(wěn)定性較差。在地基一般要求對規(guī)模較大的斷層作固結灌漿處理，邊坡有時出現較大變形，洞體要求襯砌。層狀結構薄層沉積巖沉積變質巖板狀楔狀層理、片理、裂隙比較發(fā)育巖體呈層狀，接近于均一的各向異性介質。巖體穩(wěn)定與巖層關系密切，在地基及邊坡出現破壞事故較多，應結合工程的特點層狀碎裂結構較強烈褶皺及破碎的層狀巖體碎

9、塊狀片狀層理、片理、裂隙、斷層、層間錯動而發(fā)育巖體完整性破壞較大，整體強度較低，軟弱結構面發(fā)育，易受地下水不良作用，穩(wěn)定性很差。作為地基要求處理，邊坡設計應放緩，隧道施工中常與坍塌，要求支撐緊跟加厚襯砌散體結構斷層破碎帶風化破碎帶鱗片狀碎屑狀顆粒狀斷層破碎帶，分化帶及次生結構面巖體強度遇到極大破壞，接近松散介質，穩(wěn)定性最差。需采取措施處理（二）對比分析工程地質類比法該法是將已有的天然邊坡或人工邊坡的研究經驗（包括穩(wěn)定的或破壞的），用于新研究邊坡的穩(wěn)定性分析，如坡角或計算參數的取值、邊坡的處理措施等。類比法具有經驗性和地區(qū)性的特點，應用時必須全面分析已有邊坡與新研究邊坡兩者之間的地貌、地層巖性、

10、結構、水文地質、自然環(huán)境、變形主導因素及發(fā)育階段等方面的相似性和差異性，同時還應考慮工程的規(guī)模、類型及其對邊坡的特殊要求等。根據經驗，存在下列條件時對邊坡的穩(wěn)定性不利：(1)邊坡及其鄰近地段已有滑坡、崩塌、陷穴等不良地質現象存在。(2)巖質邊坡中有頁巖、泥巖、片巖等易風化、軟化巖層或軟硬交互的不利巖層組合。(3)軟弱結構面與坡面傾向一致或交角小于45,且結構面傾角小于坡角，或基巖面傾向坡外且傾角較大。(4)地層滲透性差異大，地下水在弱透水層或基巖面上積聚流動；斷層及裂隙中有承壓水出露。(5)坡上有水體漏水，水流沖刷坡腳或因河水位急劇升降引起岸坡內動力水的強烈作用。（6）邊坡處于強震區(qū)或鄰近地段

11、，采用大爆破施工。采用工程地質類比法選取的經驗值（如坡角、計算參數等）僅能用于地質條件簡單的中、小型邊坡。 （三）巖體穩(wěn)定的結構分析赤平極射投影圖法 巖體的破壞，往往是一部分不穩(wěn)定的結構體沿著某些結構面拉開，并沿著另一些結構面向著一定的臨空面滑移的結果。這就揭示了巖體穩(wěn)定性破壞所必需具備的邊界條件（切割面、滑動面和臨空面）。所以，通過對巖體結構要素結構面和結構體分析，明確巖體滑移的邊界條件是否具備，就可以對巖體的穩(wěn)定性作出判斷。這就是巖體穩(wěn)定的結構分析的基本內容和實質。而赤平極射投影圖法就是巖體穩(wěn)定的結構分析的方法。1作圖方法：以最基本的面結構面的產狀為例作如下簡單介紹。如已測得兩結構面產狀如

12、表1-3表1-3 結構面產狀表結構面走向傾向傾角J1N30ESE40J2N20WNE60作此兩結構面的赤平極射投影圖，并求其交線的傾向和傾角。其方法大致如下：（1）為了簡化作圖手續(xù)，先準備一個等角度赤平極射投影圖（吳爾福網）（如圖6-1）。其制作方法可參考有關文獻。圖6-1吳爾福網 圖6-2（2）將透明紙放在投影網上，按相同半徑畫一圓，并注上南北、東西方向。（3）利用投影網在圓角的方位度數上，經過圓心繪N30E 及N20W的方向線，分別注為AC及BD。（4）轉動透明紙，分別使AC、BD與投影網的上下垂之線（南北線）相合，在投影網的水平線（東西線）上找出傾角為40及60的點（傾向為NE、SE時在

13、網的左邊找，傾向為NW、SW時在網的右邊找），分別注上K及F。通過K、F點分別描繪40、60的經度線，即得結構面J1、 J2的赤平極射投影弧AKC和BFD。再分別延長OK、OF至圓周交于G、H點，就完成所求結構面J1、 J2的投影圖。圖中AC、BD分別為J1、 J2的走向；GK、HF表示J1、 J2的傾角；KO、FO線的方向為J1、 J2的傾向。（5）找AKC和BFD的交點，注上M，連OM并延長至圓周交于P。MO線的方向即為J1、 J2交線的傾向，PM表示J1、 J2交線的傾角（如圖6-2）。2其分析步驟大致如下：（1)對巖體結構面的類型、產狀及其特征進行調查、統計、研究。(2)對各種結構面及

14、其空間組合關系以及結構體的立體形式進行圖解分析。調查統計結構面時，應和工程建筑物的具體方位聯系起來，按一般野外地質方法進行。對多組結構面切割的巖體，要注意分清主次和結構面相互間的組合關系，再逐一測量，這樣才能較充分的表達出結構體的特征。巖體結構的圖解分析，在實踐中多采用赤平極射投影并結合實體比例投影來進行，通過巖體穩(wěn)定分析示例來說明巖體穩(wěn)定性的評價要點。利用赤平極射投影圖可以初步判斷邊坡的穩(wěn)定性：（1)當結構面或結構面交線的傾向與坡面傾向相反時，邊坡為穩(wěn)定結構；(2)當結構面或結構面交線的傾向與坡面傾向基本一致但其傾角大于坡角時，邊坡為基本穩(wěn)定結構；(3)當結構面或結構面交線的傾向與坡面傾向之

15、間夾角小于45且傾角小于坡角時，邊坡為不穩(wěn)定結構。二、巖質邊坡破壞類型及影響因素 1巖質邊坡破壞類型（見表6-4）表1-4 巖質邊坡破壞類型破壞類型示意圖特征平面破壞主要結構面的走向、傾向于坡面基本一致，結構面的傾角小于坡腳且大于其摩擦角，產生順層滑坡形式的破壞，滑面是層狀巖層層面或不同巖組之間的各種接觸面，特別是巖層中夾有易滑的軟弱層，如頁巖、泥巖、泥灰?guī)r等，而當地天然侵蝕或人工開挖基面又與軟弱層分布部位鄰近時，更易于產生順層滑動一個滑動平面和一個滑動塊體一個滑動平面和一條張裂隙若干滑動平面節(jié)理一個主要滑動平面和主動、被動兩個滑動塊體楔形破壞兩組結構面的交線傾向坡面，交線的傾角小于坡腳且大于

16、其摩擦角曲面破壞碎裂結構、散體結構邊坡中，因巖體節(jié)理很發(fā)育、破碎而出現的滑移破壞，滑移面是圓弧面或非圓弧面的其它曲面傾倒破壞巖體被陡傾結構面分割成一系列巖柱，當為軟巖時，巖柱產生向坡面彎曲；當為硬巖時，巖柱可再被正交節(jié)理切割成巖塊，并向坡面翻到2影響邊坡穩(wěn)定的因素 影響邊坡穩(wěn)定的因素有：巖石性質、巖體結構、水的作用、風化作用、地震力、地形地貌及人為因素等。（1)巖石性質巖石的成因類型、礦物成分、結構和強度等是決定邊坡穩(wěn)定性的重要因素。由堅硬（密實）、礦物穩(wěn)定、抗風化能力好、強度較高的巖石構成的邊坡，其穩(wěn)定性一般較好；反之穩(wěn)定性就較差。（2)巖體結構巖體的結構類型、結構面性狀及其與坡面的關系是巖

17、質邊坡穩(wěn)定的控制因素。(3)水的作用水的滲入使巖體質量增大，巖土體因被水軟化而抗剪強度降低，并使孔（裂）隙水壓力升高；地下水的滲流將對巖體產生動水壓力，水位的升高將產生浮托力；地表水對岸坡的侵蝕使其失去側向或底部支撐等，這些都對邊坡的穩(wěn)定不利。（4)風化作用風化作用使巖體的裂隙增多、擴大、透水性增強，抗剪強度降低。（5)地形地貌臨空面的存在及邊坡的高度、坡度等都是直接與邊坡穩(wěn)定有關的因素。平面上呈凹形的邊坡較呈凸形的穩(wěn)定。（6）地震地震使邊坡巖體的剪應力增大、抗剪強度降低。（7)地應力開挖邊坡使邊坡巖體的初始應力狀態(tài)改變，坡角出現剪應力集中帶，坡頂與坡面的一些部位可能出現張應力區(qū)。在新構造運動

18、強烈地區(qū)，開挖邊坡能使巖體中的殘余構造應力釋放，可直接引起邊坡的變形破壞。(g)人為因素邊坡不合理的設計、開挖和加載、大量施工用水的滲人及爆破等都能造成邊坡失穩(wěn)。三、巖質邊坡的穩(wěn)定性分析巖質邊坡的穩(wěn)定性分析方法有定性分析和定量分析兩大類其中定性分析法包括（工程地質類比法、赤乎極射投影法，實體比例投影法和摩擦圓法）等，定量分析法有（極限平衡法、有限元法和概率法）三種，它是根據某一區(qū)段邊坡橫斷面的巖土性質，確定其可能破壞的模式，并考慮所受的各種荷載(重力、水作用力、地震、爆破等)對邊坡的作用，選擇適當的參數進行穩(wěn)定性計算，確定邊坡的穩(wěn)定性。以下主要介紹石質邊坡穩(wěn)定性分析的常用方法：工程地質類比法，

19、其它方法參考其它書籍相關內容。工程地質類比法是在大量收集邊坡及其所在地區(qū)地質資料的基礎上，綜合考慮影響邊坡穩(wěn)定性的各種因素，對邊坡的穩(wěn)定狀況和發(fā)展趨勢作出評估和預測的邊坡穩(wěn)定性分析方法。是定性分析巖質邊坡穩(wěn)定性的方法之一。這種方法是將已有的天然邊坡或人工邊坡的應用經驗(包括穩(wěn)定的或破壞的)，用于新開挖邊坡的穩(wěn)定性分析，如坡角或計算參數的取值、邊坡的處理措施等，具有經驗性和地區(qū)性的特點。因此，應用這種方法對邊坡穩(wěn)定性作評估和預測時，必須全面分析已有邊坡與新開挖邊坡兩者之間的地貌、地層巖性、結構、水文地質、自然環(huán)境、變形主導因素及發(fā)育階段等方面的相似性和差異性，同時還應考慮工程的規(guī)模、類型及其對邊

20、坡的特殊要求等，經綜合對比分析，才能確定新開挖邊坡的邊坡結構及處治措施或對邊坡的穩(wěn)定性做出評估等。根據經驗，存在下列條件時對邊坡穩(wěn)定性不利：(1)邊坡及其鄰近地段已有滑坡、崩塌、陷穴等不良地質現象存在。(2)巖質邊坡中有頁巖、泥巖，片石等易風化、軟化巖層或軟硬交互的不利巖層組合。(3)軟弱結構面與坡面傾向一致或交角小于45，且結構面傾角小于坡角，或基巖面傾向坡外且傾角較大。(4)地層滲透性差異大，地下水在弱透水層或基巖面上積聚流動；斷層及裂隙中有承壓水出露。(5)坡上有滲水，水流沖刷坡腳或因河水位急劇升降引起岸坡內動水力的強烈作用。(6)邊坡處于強震區(qū)或鄰近地段采用大爆破施工。應用工程地質類比

21、法確定巖質邊坡設計參數時，除考慮邊坡上述不利的地質水文條件外， 應對邊坡巖體的完整程度、結構面組合情況和結構面產狀等工程地質條件進行綜合分析評估，然后再確定安全可靠經濟合理的邊坡比和邊坡結構形式。用工程地質類比法選取的邊坡設計參數經驗值(如坡角、計算參數等)僅能用于地質條件簡單的中、小型邊坡。表1-51-7可供巖質邊坡設計參數選取論證參考。表1-5 巖質邊坡設計參數表邊坡巖體類型風化程度邊坡坡比H15m15mH30mI類未風化、微風化1:0.11:0.31:0.11:0.3弱風化1:0.11:0.31:0.31:0.5II類未風化、微風化1:0.11:0.31:0.31:0.5弱風化1:0.1

22、1:0.51:0.51:0.75III類未風化、微風化1:0.31:0.5弱風化1:0.31:0.75IV類弱風化1:0.51:1強風化1:0.751:1注：有可靠資料和經驗時可不受本表限制；類強風化包括各類風化程度的極軟巖；巖體分類見表1-6。表1-6 巖體分類表判定條件邊坡巖體類型巖體完整程度結構面結合程度結構面產狀直立邊坡自穩(wěn)能力I完整結構面結合良好或一般外傾結構面或外傾不同結構面的組合線傾角大于75或小于3530 m高邊坡長期穩(wěn)定，偶有掉塊II完整結構面結合良好或一般外傾結構面或外傾不同結構面的組合線傾角753515 m高邊坡穩(wěn)定，1530 m邊坡欠穩(wěn)定完整結構面結合差外傾結構面或外傾

23、不同結構面的組合線傾角大于75或小于35較完整結構面結合良好或一般或差外傾結構面或外傾不同結構面的組合線傾角小于35，有內傾結構面邊坡出現局部塌落III完整結構面結合差外傾結構面或外傾不同結構面的組合線傾角35758 m高的邊坡穩(wěn)定，15 m高的邊坡欠穩(wěn)定較完整結構面結合良好或一般或差外傾結構面或外傾不同結構面的組合線傾角3575較完整結構面結合差外傾結構面或外傾不同結構面的組合線傾角大于75或小于35較完整（碎裂鑲嵌結構）結構面結合良好或一般結構面無明顯規(guī)律IV較完整結構面結合差或很差外傾結構面以層面為主，傾角多為35758 m高的邊坡不穩(wěn)定不完整（散體、碎裂結構）碎塊間結合很差注：邊坡巖體

24、分類中未含由軟弱結構面控制的邊坡和傾倒崩塌型破壞的邊坡；I類巖體為軟巖、較軟巖時，應降為II類巖體；當地下水發(fā)育時，III，IV類巖體可視具體情況降低一檔；強風化巖和極軟巖可劃為IV類巖體；表中外傾結構面系指傾向與坡向的夾角小于30的結構面；巖體完整理度完整程度按表6-7劃分。表1-7 巖體完整理度完整程度表巖體完整程度結構面發(fā)育程序結構面類型完整性系數Kv完整結構面12組，以構造節(jié)理或層面為主，密閉型巨塊狀整體結構0.75較完整結構面23組，以構造節(jié)理或層面為主，裂隙多呈密閉型，部分為微張型，少有充填物碎塊狀結構、層狀結構、鑲嵌碎裂結構0.350.75不完整結構面大于3組，在斷層附近受構造作

25、用影響較大，裂隙以張開型為主，多有充填物，厚度較大碎裂狀結構、散體結構0.35注：完整性系數Iv=(VR/Vp)2，式中：VR彈性縱波在巖體中的傳播速度； VP彈性縱波在巖塊中的傳播速度。鑲嵌碎裂結構為碎裂結構中碎塊較大且相互咬合、穩(wěn)定性相對較好的一種結構。四、土質邊坡工程地質問題（一）土質邊坡破壞類型及影響因素 1.土質邊坡破壞類型土質邊坡的滑移面一般是圓弧形。邊坡的破壞類型有深層失穩(wěn)破壞和淺層破壞，前者一般是在坡面2m以下深處演化，產生剪切滑移破壞，滑移面為平面、楔形面或曲面。這種破壞形式因滑下的土方量大(有時可達數十萬方)，造成的危害極大，因此必須避免出現這種深層破壞；后者一般發(fā)生在坡面

26、的表層或坡面下不足2m的范圍內。雖然滑下的土石方量很小，但它嚴重破壞了坡面的植被，對于這種破壞也應有足夠的認識。2. 影響邊坡穩(wěn)定的因素影響土質邊坡穩(wěn)定的因素很多，有地形、地質、水文、氣候等各方面的因素。由于重力作用的影響，土坡的穩(wěn)定性隨其高度及邊坡的陡度而變化，高度愈大、邊坡愈陡，其穩(wěn)定性愈低。土體內若有水流下滲，水對土起潤滑作用，降低了土的抗剪強度，從而降低土坡的穩(wěn)定性，極易產生滑動，如邊坡坍塌經常發(fā)生在雨季或暴雨之后，滑坡往往是由于地表水下滲或地下水滲流在土體內形成了軟弱面所致。此外，邊坡土層傾斜或夾有軟弱土層，地面有張開裂縫，受動荷載或地震作用，砂土振動液化，以及河流對土坡腳的沖刷淘蝕

27、或人為開挖山坡下部等也可能造成土坡失去平衡而發(fā)生坍滑。在各種外界因素中，水是影響土坡穩(wěn)定的主要因素。土坡穩(wěn)定的內因在于土的物理力學性質，其中土的力學強度是土坡抵抗破壞的基本因素，對土坡穩(wěn)定性起決定作用。土坡滑動失穩(wěn)，是由于土體內部發(fā)生剪切作用并形成了貫通的滑裂面，使土體沿此面而滑動的剪切破壞。原因是作用于土坡的外荷和土坡白重應力在滑裂面上產生的剪應力超過了土的抗剪強度，因此研究剪切面上的應力條件是土坡穩(wěn)定分析的核心問題。大量的觀察調查證實：黏性土坡破壞時的滑裂面近似圓柱面，在橫斷面上呈圓弧形；砂性土的滑裂面近似一個平面，在橫斷面上為一條直線。（二）土坡穩(wěn)定性分析方法分析土坡穩(wěn)定性時，一般假設土

28、坡是沿著圓弧滑裂面或直線滑裂面而滑動，以簡化土坡穩(wěn)定驗算的方法。瑞典工程師費蘭紐斯(Fellenius)根據黏性土坡的滑裂面呈圓弧形，首先提出了用圓弧法驗算邊坡的穩(wěn)定性，這種方法在驗算土坡穩(wěn)定性時把滑動體分為若干土條，用滑裂面上的抗滑力矩與下滑力矩之比值來確定邊坡的穩(wěn)定程度，因此，也稱為條分法或瑞典法。其后，各國學者以圓弧滑面為前提，又提出了摩擦圓法(圓法)、應力總和法、有效應力法、臺羅爾圖解法以及半圖解法等，這些方法考慮的因素和適用條件雖有所不同，但都是基于圓弧滑裂面假定并從極限平衡狀態(tài)出發(fā)來分析邊坡的穩(wěn)定。因此，圓弧條分法仍為使用最廣泛的一種基本方法。此外，用極限平衡理論分析砂性土邊坡穩(wěn)定

29、時，假定滑裂面為平面，驗算方法如庫爾曼(Culmann)法，也有的驗算方法假設滑裂面為對數螺旋線及不規(guī)則滑面等。除上述極限平衡法外，近年還提出了一些新的土坡穩(wěn)定性驗算方法，如極限分析法，它與建立在極限平衡理論基礎上的方法不同，這種方法考慮了土的應力-應變關系，是土坡分析的新方法。土坡的穩(wěn)定程度，通常用安全系數(穩(wěn)定系數)來評價，它表明土坡在可能的最不利條件下具有的安全保證。土坡的安全系數可定義為滑面上的抗滑力矩與滑動力矩之比，即Fs=Mr/Ms或實有的抗剪強度S，與維持極限平衡所需的抗剪強度Sd之比，即Fs=S/Sd；或是實有的凝聚力C與維持極限平衡所需的凝聚力Cd之比，即Fc=C/Cd(它表

30、示凝聚力部分的平均安全系數)；也有用摩擦角，臨界高度表示的，其表達式分別為F=tan/tanc和FH=Hc/H，前者表示抗剪強度中實有的摩擦強度與維持極限平衡需要的摩擦強度之比，為抗剪強度中摩擦部分的平均安全系數；后者FH是對高度的安全系數，臨界高度Hc是土坡能保持穩(wěn)定的最大高度，H為實際高度。安全系數的不同表達方式都是在不同情況下為應用而提出的，其可靠程度在很大程度上決定于計算中選用的土的物理力學性質指標(主要是土的抗剪強度指標C，和土的重度值)必須得當，才能使驗算符合實際。同時，在進行邊坡穩(wěn)定性設汁時，Fs值應選取適當，根據大量的工程實踐經驗，公路路基邊坡的值一般取12515，在般情況下，

31、只要抗剪強度參數取值合理，土坡的安全系數達到了規(guī)定值。土坡的安全保障是足夠的，經濟上也是合理的。為了對土坡穩(wěn)定性作出準確的評價，必須做好勘探、調查工作。收集地形、地質、水文等資料，并對這些資料進行認真地分析研究，選擇適當的驗算方法，然后按照土坡穩(wěn)定性設計要求做出設計，確保土坡在各種自然因素作用下具有足夠的穩(wěn)定性和經濟性。五、工程實例本節(jié)以三峽對外交通公路下澇溪大橋岸坡穩(wěn)定性分析為例，說明邊坡工程地質問題及各種分析方法的綜合運用。（一）地質概況三峽對外交通公路下澇溪特大橋，總長280.6m，位于宜昌北郊，以連續(xù)剛構拱橋凌空橫跨下澇溪，主跨175m，橋面距谷底水面137m。該橋主跨橋墩墩高30余m

32、，左岸主橋墩設置在谷坡坡度達78、陡坡高達72m，距坡頂僅4m的灰質白云巖岸坡上，基礎埋深約10m。建設單位要求論證該橋墩所在岸坡的穩(wěn)定坡角及岸坡的穩(wěn)定性，以便為該橋施工處理提供依據。該岸坡屬復雜巖石邊坡，采用綜合分析方法進行穩(wěn)定性評價。下澇溪大橋處基巖為寒武系上統三游洞組灰質白云巖，中厚層狀，層厚O.20. 6 m，產狀N3034E/6llS，向左岸坡內及下游傾斜?；鶐r中主要發(fā)育有兩組節(jié)理，產狀分別為N 3035E80N和N 2434W，7682S，節(jié)理間距0.408m。由于風化溶蝕作用，地表裂隙呈開口狀，隙寬14mm，延長212m。大橋設計為鋼管混凝土拱橋，設兩墩、兩臺，轉體法施工。右墩設

33、在右岸緩坡臺地上，左岸主橋墩設在左岸溝底公路高陡邊坡坡頂處。左墩所處岸坡大致呈三段折線形。從水面起，第一段至溝底老公路(宜蓮公路)路面，高約20 m，坡度25，表面為修筑公路的填土；第二段從溝底公路路面至陡壁坡頂，坡高70余m，坡角近80，新建下澇溪大橋左墩即設在此陡坡坡頂下；第三段為陡壁以上山頂部分，坡度約3040。修建橋墩時，已在陡部開挖出一塊深約20m左右的平臺以設置橋墩基礎，墩基邊緣距陡壁邊緣僅4m。墩基處陡壁呈凹形，表面光滑無植被。壁頂墩左側有深達25 m左右的平行岸坡張開裂縫將巖體完全切割，切割體厚度約為46m。該裂縫是由節(jié)理發(fā)育而成的。在陡壁上部，可發(fā)現數處該類裂縫發(fā)育后坡面崩落

34、時留下的較光滑的面壁，局部可呈負坡。陡壁下部原公路開挖的邊坡面為兩組陡節(jié)理形成的鋸齒狀，并有層面下巖塊塌落而形成的懸空反臺階狀。野外觀察表明,建橋處河谷兩側岸坡均可發(fā)現光滑陡壁不連續(xù)出現，其陡壁的形成多與節(jié)理產狀一致，表明陡壁是沿節(jié)理發(fā)育的,但光滑陡壁的形成是溶蝕的結果；在野外沒有發(fā)現明顯的新近陡坡崩落的痕跡;在岸坡頂部，巖體大都因卸荷和風化呈松動狀，塊度在24m左右。岸坡巖體風化輕微,結構面回彈值為32，新鮮巖石回彈值為40。對左墩所處部位的工程地質條件及巖體結構特征的仔細觀測認為，在天然狀態(tài)下，墩位處的陡壁上緣存在的陡節(jié)理切割的巖體有繼續(xù)崩落的趨勢；但考慮到節(jié)理傾角在76以上，層面反傾，在巖體完整處,陡壁的天然坡角可維持在略大于70的水平。橋墩修建后,陡壁的天然狀態(tài)已不存在，在陡壁上，特別是在陡壁頂部邊緣處，由于的作用有額外的應力增量產生,有溶蝕跡象的陡壁巖體強度的弱化也應考慮。因此，橋壁及橋墩的穩(wěn)定性由增加的應力(主要是剪應力)與陡壁巖體的強度來決定。（二）變形破壞模式的模擬結果及分析為了分析岸坡陡壁在加橋載作用下的破壞特特征和破壞過程，考慮按加載模型模擬計算岸坡陡壁巖體的破壞發(fā)展過程。在岸坡陡壁頂修筑橋墩后，岸坡陡壁變形主要位