邊坡工程地質(zhì)

1、第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)-考試大綱考試大綱 【考試大綱】【考試大綱】o掌握邊坡分類。掌握邊坡分類。o熟練掌握影響邊坡穩(wěn)定的主要因素。熟練掌握影響邊坡穩(wěn)定的主要因素。o熟練掌握邊坡變形破壞類型、特征及破壞熟練掌握邊坡變形破壞類型、特征及破壞機制。機制。o熟練掌握邊坡穩(wěn)定邊界條件的確定、穩(wěn)定熟練掌握邊坡穩(wěn)定邊界條件的確定、穩(wěn)定計算方法及適用條件。計算方法及適用條件。o熟練掌握邊坡穩(wěn)定性工程地質(zhì)評價方法。熟練掌握邊坡穩(wěn)定性工程地質(zhì)評價方法。o了解邊坡防護(hù)加固的常用措施、適用條件。了解邊坡防護(hù)加固的常用措施、適用條件。o了解邊坡變形監(jiān)測的內(nèi)容、成果整理方法了解邊坡變形監(jiān)測的內(nèi)容、成果整理

2、方法及穩(wěn)定性預(yù)測方法。及穩(wěn)定性預(yù)測方法。第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)-邊坡的分類邊坡的分類 成因成因自然邊坡、人工邊坡 介質(zhì)介質(zhì)巖質(zhì)、土質(zhì)以及碎石塊石邊坡 運行運行臨時、永久邊坡 高度高度超高（大于（大于150 m）、高（50150 m） 、中（2050m）、低（小于（小于20m）邊坡 坡度 陡（大于（大于6060）、中等（6030）、緩（小于（小于3030）和倒坡 穩(wěn)定性 分為穩(wěn)定、稍差、不穩(wěn)定和失穩(wěn)四類。第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)-影響因素影響因素 內(nèi)在因素內(nèi)在因素包括：組成邊坡巖土體的性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、巖土體結(jié)構(gòu)、巖體初始應(yīng)力等； 外部因素外部因素包括：水的作用、地震

3、、巖體風(fēng)化、工程荷載條件及人為因素等。第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)-應(yīng)力分布特征應(yīng)力分布特征 邊坡應(yīng)力總的特征是愈靠近臨空面，最大主邊坡應(yīng)力總的特征是愈靠近臨空面，最大主應(yīng)力愈接近平行于臨空面，最小主應(yīng)力則與之應(yīng)力愈接近平行于臨空面，最小主應(yīng)力則與之近于直交。近于直交。 應(yīng)力分布還與巖性密切相關(guān)。在同樣條件下，應(yīng)力分布還與巖性密切相關(guān)。在同樣條件下，堅硬巖體地應(yīng)力高，軟弱巖體地應(yīng)力低。堅硬巖體地應(yīng)力高，軟弱巖體地應(yīng)力低。第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)-應(yīng)力分布特征應(yīng)力分布特征當(dāng)存在初始水平構(gòu)當(dāng)存在初始水平構(gòu)造應(yīng)力時，在邊坡造應(yīng)力時，在邊坡深處最大主應(yīng)力為深處最大主應(yīng)力為水平，

4、接近坡面，水平，接近坡面，逐漸與坡面平行；逐漸與坡面平行；同樣在坡頂出現(xiàn)拉同樣在坡頂出現(xiàn)拉應(yīng)力；在坡腳則產(chǎn)應(yīng)力；在坡腳則產(chǎn)生壓應(yīng)力集中，在生壓應(yīng)力集中，在離底板一定距離后，離底板一定距離后，又恢復(fù)到原始應(yīng)力又恢復(fù)到原始應(yīng)力狀態(tài)。狀態(tài)。邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)-應(yīng)力分布特征應(yīng)力分布特征 在自重應(yīng)力場作用下，在自重應(yīng)力場作用下，在邊坡深部巖體內(nèi)，在邊坡深部巖體內(nèi)，最大主壓應(yīng)力為垂直最大主壓應(yīng)力為垂直方向；在邊坡坡頂及方向；在邊坡坡頂及后緣，常出現(xiàn)拉應(yīng)力，后緣，常出現(xiàn)拉應(yīng)力，形成與坡面近乎平行形成與坡面近乎平行的張裂縫；大約在離的張裂縫；大約在離地表地表1 13 3坡高處，轉(zhuǎn)坡高處，轉(zhuǎn)換為壓應(yīng)力。換

5、為壓應(yīng)力。第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)-應(yīng)力分布特征應(yīng)力分布特征 深切河谷邊坡應(yīng)力分布與構(gòu)造作用和剝蝕深切河谷邊坡應(yīng)力分布與構(gòu)造作用和剝蝕作用有關(guān)。在剝蝕作用下在地下不太深處作用有關(guān)。在剝蝕作用下在地下不太深處存在一個地應(yīng)力集中帶，在接近地面處存存在一個地應(yīng)力集中帶，在接近地面處存在一個卸荷應(yīng)力帶（應(yīng)力松弛帶），在深在一個卸荷應(yīng)力帶（應(yīng)力松弛帶），在深部才是正常應(yīng)力帶。部才是正常應(yīng)力帶。 第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)-變形破壞類型變形破壞類型 松弛張裂松弛張裂是指邊坡的側(cè)向應(yīng)力削弱后（例如河谷受到侵蝕下切或人工開挖邊坡），由于卸荷回彈而在坡體出現(xiàn)張裂隙的現(xiàn)象。這種卸荷張裂隙

6、一般與原始谷坡坡面相平行或遷就已有的高角度的構(gòu)造節(jié)理或結(jié)構(gòu)面發(fā)育。隨著河谷進(jìn)一步深切，則卸荷裂隙愈向深部發(fā)展，裂隙頂部的張開度亦愈來愈寬。 第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)-變形破壞類型變形破壞類型 崩塌崩塌指在陡坡地段，邊坡上部的巖體受陡傾裂隙切割，在重力作用下，突然以高速脫離母巖翻滾墜落的急劇變形破壞現(xiàn)象； 崩塌以自由墜落為其主要運動形式，巖塊在斜坡上翻滾滑動并相互碰撞破碎后堆積于坡腳，形成巖堆或崩積體； 陡峻的塊狀和巨厚層狀巖石邊坡，具有與邊坡面走向近乎平行的陡傾結(jié)構(gòu)面時，最易于大型崩塌的形成；第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)-變形破壞類型變形破壞類型 傾倒傾倒是指層狀反坡向

7、結(jié)構(gòu)及部分陡傾角順層的邊坡，表部巖層因蠕動變形而向臨空一側(cè)發(fā)生彎曲、折裂，形成所謂“點頭哈腰”的現(xiàn)象； 傾倒多發(fā)生于由塑性的薄層巖層（如頁巖、千枚巖、片巖等）或軟硬相間巖層（如砂巖、頁巖互層，頁巖、灰?guī)r互層等）組成的反坡向結(jié)構(gòu)的邊坡中； 巖層的傾倒是以彎曲、張裂、滑動和轉(zhuǎn)動等形式出現(xiàn)，傾倒體與下伏完整巖體間可產(chǎn)生折裂或錯動。 第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)-變形破壞類型變形破壞類型 潰屈潰屈層狀結(jié)構(gòu)順向邊坡，巖層傾角與坡角大致相似，上部坡體沿軟弱面蠕滑，由于下部受阻而發(fā)生巖層鼓起、拉裂等現(xiàn)象。 第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)-變形破壞類型變形破壞類型 深層蠕動深層蠕動當(dāng)堅硬巖層

8、組成的邊坡底部存在軟弱巖層或軟弱結(jié)構(gòu)面時，由于軟弱巖層的塑性流動或坡體巖層沿軟弱面發(fā)生緩慢的蠕變滑移，上覆硬巖層因而出現(xiàn)張裂隙，軟弱巖層則向臨空側(cè)擠出，甚至發(fā)生上覆脆性巖石緩慢解體下沉擠入軟層，出現(xiàn)不均勻沉陷的現(xiàn)象。 滑坡滑坡是指邊坡一部分巖體以一定加速度沿某一滑動面發(fā)生剪切滑動的現(xiàn)象。第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)滑坡滑坡 在此介紹兩方面內(nèi)容： 滑坡的形態(tài)特征 滑坡分類第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)-滑坡滑坡滑坡的形態(tài)特征 發(fā)育完全的滑坡，一般由下列要素組成：滑坡體 滑坡發(fā)生后與母體脫離開的滑動部分。滑動帶滑動時形成的輾壓破碎帶?；瑒用?即滑坡體與滑床之間的分界面，是滑坡體滑

9、動時的下界面，它可以是滑帶的底面，也可能位于滑帶之中。滑坡床滑體以下固定不動巖土體，它基本上未變形，保持了原有的巖體結(jié)構(gòu)?；卤诨w后部和母體脫離開的分界面，暴露在外面的部分，平面上多呈圈椅狀，高數(shù)厘米至數(shù)十米，陡度多為6080，常形成陡壁。第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)-滑坡滑坡滑坡的形態(tài)特征滑坡的形態(tài)特征滑坡舌 即滑坡前緣在滑坡的前部，形如舌狀伸入溝谷或河流，甚至越過對岸。封閉洼地滑體與滑坡壁之間拉開成溝槽，相鄰滑體形成反坡地形，形成四周高中間低的封閉洼地?；屡_階由于各段滑體運動速度的差異在滑坡體上部常常形成滑坡錯臺，每一錯臺都形成一個陡坎和平緩臺面，叫做滑坡臺階?；铝严犊煞譃?/p>

10、，拉張裂隙：分布在滑坡體的上部；剪切裂隙：分布在滑體中部的兩側(cè)；扇狀裂隙：分布在滑坡體的中下部，尤以舌部為多；鼓張裂隙：分布在滑體的下部。第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)-滑坡滑坡常用的滑坡分類常用的滑坡分類按滑動面與巖土體層面的關(guān)系分為順層滑坡、切層滑坡。按滑坡的物質(zhì)組成分為基巖滑坡、堆積層滑坡、混合型滑坡。按滑坡的穩(wěn)定性分為穩(wěn)定、基本穩(wěn)定、穩(wěn)定性較差。按滑坡的規(guī)模分為小型滑坡、中型滑坡、大型滑坡。按滑坡的形成時間分為新滑坡、老滑坡、古滑坡。按滑坡的滑移速度分為高速滑坡、中速滑坡、慢速滑坡。按滑坡的破壞方式分為牽引式滑坡、推移式滑坡。第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評價

11、邊坡穩(wěn)定性評價o邊坡穩(wěn)定性工程地質(zhì)評價的任務(wù)： 1. 對與工程活動有關(guān)的天然斜坡或工程邊坡的穩(wěn)定性作出定性和定量評價 2.為設(shè)計合理的工程邊坡和邊坡變形破壞的防治措施提供依據(jù)。邊坡穩(wěn)定分析應(yīng)收集的資料1o地形和地貌特征o地層巖性和巖土體結(jié)構(gòu)特征o斷層、裂隙和軟弱層的分布、產(chǎn)狀、充填物質(zhì)以及結(jié)構(gòu)面的組合與連通率o邊坡巖體風(fēng)化、卸荷深度o各類巖土和潛在滑動面的物理力學(xué)參數(shù)以及巖體應(yīng)力邊坡穩(wěn)定分析應(yīng)收集的資料2o巖土體變形監(jiān)測和地下水觀測資料o坡腳淹沒、地表水位變幅和坡體透水與排水資料o降雨歷時、降雨強度和凍融資料o地震基本烈度和動參數(shù)o邊坡施工開挖方式、開挖程序、爆破方法、邊坡外荷載、坡腳采空和開

12、挖坡的高度和坡度等第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評價方法邊坡穩(wěn)定性評價方法可概括三種：地質(zhì)分析法是通過邊坡形成的地質(zhì)歷史及所處的自然地質(zhì)環(huán)境的研究，根據(jù)邊坡的地質(zhì)地貌條件、變形破壞形跡以及影響邊坡穩(wěn)定的各種因素，對邊坡的演變發(fā)展趨勢和穩(wěn)定性作出評價和預(yù)測。詳見案例手冊的P777781第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評價方法邊坡穩(wěn)定性評價方法力學(xué)計算的方法很多，可以根據(jù)邊坡不同的邊界條件和變形破壞的類型采用不同的計算和評價方法，如極限平衡理論法中的圓弧面法（瑞典法、畢肖普法）、薩爾瑪法、平面及折線形滑動面計算法、二維和三維有限單元法、離散元法、圖表計算法、圖解分

13、析法（以赤平投影為基礎(chǔ)）等。工程地質(zhì)類比法是根據(jù)邊坡的工程地質(zhì)因素分析及已有工程設(shè)計的經(jīng)驗選擇邊坡的穩(wěn)定坡角。第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評價方法邊坡穩(wěn)定性評價方法土質(zhì)邊坡土質(zhì)邊坡極限平衡理論法極限平衡理論法 以極限平衡理論為基礎(chǔ)計算土坡的穩(wěn)定性，如瑞典條分法、畢肖普法、泰勒（Tailor，DW）摩擦圓法等。 這些方法假定邊坡破壞時的滑面形態(tài)為圓弧形（圓柱面形），通過試算或根據(jù)經(jīng)驗找出最危險滑動圓弧的中心。 邊坡的穩(wěn)定系數(shù)K定義為：沿圓弧形滑面的抗滑力和滑動力對滑弧圓心的力矩之比。第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評價方法邊坡穩(wěn)定性評價方法巖質(zhì)邊坡極限平衡理論

14、o巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定計算的準(zhǔn)確性，在很大程度上決定于地質(zhì)邊界條件的正確分析和計算參數(shù)的正確選取。脫離地質(zhì)分析的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定計算，即使采用的力學(xué)理論很精確，也是徒勞的。為此，首先要弄清邊坡滑體的邊界條件，以便確定滑體的體型。o邊坡滑體的邊界條件是指邊坡變形破壞時的滑動面（或可能滑動面）、切割面和臨空面的產(chǎn)狀，形狀及受力條件。第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評價方法邊坡穩(wěn)定性評價方法o滑動面的產(chǎn)狀、組合形態(tài)及滑動面的性狀對巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定起決定性作用。o在計算分析中通常把邊坡巖體的滑動破壞分為：同傾向單滑面型、同傾向雙滑面型和多滑面型、不同傾向雙滑面型和多滑面型等類型。前三者可用極限平衡理論

15、法按平面問題分析，后二者滑體常被滑動面切割成形狀復(fù)雜的楔形，需要配合赤平投影法和實體比例投影法，按空間課題分析或者采用塊體矢量分析法。o風(fēng)化破碎的裂隙巖體可按圓弧形滑動面，與土坡穩(wěn)定分析相同。第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評價方法邊坡穩(wěn)定性評價方法o受力條件：滑體所受的力有巖體自重、裂隙水靜水壓力、動力壓力、因地震及人工爆破產(chǎn)生的振動力、庫水壓力、浮托力、工程荷載及實測的地應(yīng)力等。第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評價方法邊坡穩(wěn)定性評價方法o計算參數(shù)選擇：滑面的摩擦系數(shù)、粘聚力、巖體重度、地下水位高度及滑體幾何形態(tài)參數(shù)等。o滑動面的摩擦系數(shù)、粘聚力，一般通過試驗

16、求得。一般認(rèn)為，對于潛在滑動面可取試驗的峰值強度；對古滑坡及多次滑動的滑體，則可取殘余強度。 第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評價方法邊坡穩(wěn)定性評價方法單滑面平面滑動破壞 這是順向邊坡最常見的破壞形式。 據(jù)極限平衡理論，穩(wěn)定系數(shù)按下式計算：2sin4hCtgtgK第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評價方法邊坡穩(wěn)定性評價方法 上式中：為滑面內(nèi)摩擦角，度； C為滑面粘聚力，kPa； 為滑體容重，kNm3； h為滑體厚度，m； a為滑面傾角，度； 為邊坡坡角，度第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評價方法邊坡穩(wěn)定性評價方法同傾向雙滑面型滑動破壞同傾向雙滑面型滑動破壞o由走向大致平行、傾向相同的兩組軟弱結(jié)構(gòu)面組成的滑體或堆積層滑坡都屬于這種類型?？刹捎玫菿法或剩余下滑力法計算。見P786787第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)邊坡穩(wěn)定性評價方法邊坡穩(wěn)定性評價方法赤平投影分析法赤平投影分析法o赤平投影分析法是常用的分析方法之一o赤平極射投影是表示物體的幾何要素或點、線，平面的空間方向和它們之間的角距關(guān)系的一種平面投影o應(yīng)熟練掌握利用持平投影圖進(jìn)行分析，如利用赤平極射投影圖可以很方便的判斷對邊坡穩(wěn)定不利組合、有利組合等第六章第六章 邊坡工程地質(zhì)邊坡工程地質(zhì)-原位監(jiān)測原位監(jiān)測邊坡原位監(jiān)測邊坡原位監(jiān)測o邊坡監(jiān)測的目的：掌