邊坡設(shè)計(jì)工程施工新技術(shù)與質(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)收實(shí)務(wù)全書

1、邊坡工程設(shè)計(jì)施工新技術(shù)與 質(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)收實(shí)務(wù)全書主編!王珊北京北影錄音錄像公司!"第 一 篇邊坡工程設(shè)計(jì)施工 技術(shù)總論第一篇#邊坡工程設(shè)計(jì)施工技術(shù)總論)#)第一章# 邊坡運(yùn)動(dòng)危害及防范基礎(chǔ)第一節(jié)# 邊坡的應(yīng)力分布特征邊坡的變形破壞與其應(yīng)力分布狀態(tài)密切相關(guān)!因此!了解邊坡周圍巖土體中的應(yīng)力分 布狀況!對(duì)于認(rèn)識(shí)邊坡變形破壞的機(jī)制是非常必要的"根據(jù)有限元法分析和光彈試驗(yàn)結(jié) 果!邊坡的應(yīng)力狀態(tài)有如下的特點(diǎn)#!"坡體中主應(yīng)力跡線發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)!坡面附近最大主應(yīng)力 ! 的方向與坡面近乎平 行!最小主應(yīng)力!# 與坡面近于垂直$圖!$!$!%"同時(shí)!坡體中存在與坡面近于平行

2、的剪 應(yīng)力!其總的趨勢(shì)是由坡內(nèi)向外增高!愈近坡腳處愈高!向坡內(nèi)則逐漸恢復(fù)到初始應(yīng)力狀 態(tài)"%"坡腳附近形成一明顯的應(yīng)力集中帶!特點(diǎn)是最大主應(yīng)力與最小主應(yīng)力差達(dá)到最大 值!出現(xiàn)最大的剪應(yīng)力集中"坡度愈陡!應(yīng)力集中愈明顯"#"坡面處的巖$土%體!由于側(cè)向壓力近于零!實(shí)際上變?yōu)閮上驊?yīng)力狀態(tài)!向坡內(nèi)逐漸 恢復(fù)為三向應(yīng)力狀態(tài)"&"在坡頂和坡面的某些部位!由于水平應(yīng)力顯著降低!最小主應(yīng)力可能成為拉應(yīng)力!形成張力帶$圖!$!$%!%"圖!$!$!#邊坡主應(yīng)力跡線與最大剪應(yīng)力跡線分布示意圖實(shí)線&主應(yīng)力跡線虛線&am

3、p;最大剪應(yīng)力跡線上述應(yīng)力分布特征是以邊坡構(gòu)成物質(zhì)為各向同性連續(xù)體而進(jìn)行研究的"實(shí)際上!邊 坡的應(yīng)力分布要復(fù)雜得多!它受到巖土體的初始應(yīng)力狀態(tài)(坡形(巖土體結(jié)構(gòu)等多種因素 的影響"巖土體內(nèi)的初始應(yīng)力!通常多為自重應(yīng)力"但在某些地區(qū)$特別是新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈的 地區(qū)%!地殼運(yùn)動(dòng)可能使巖土體中殘存有較大的水平應(yīng)力$殘余構(gòu)造應(yīng)力%"這種水平應(yīng)力 增強(qiáng)了坡腳附近的應(yīng)力集中及坡頂(坡腳張力帶的發(fā)展$圖!$!$%"%!加劇了邊坡變形(&(邊坡工程設(shè)計(jì)施工新技術(shù)與質(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)收實(shí)務(wù)全書破壞程度和范圍!圖!$!$%#坡面和坡頂張力帶!圖中陰影部分"

4、的分布!""#()#%""&*)#""+()#&"",*)#*""-()!."側(cè)向水平殘余構(gòu)造應(yīng)力#"巖土的天然重度#"坡高坡形是影響坡體內(nèi)應(yīng)力分布的主要因素!坡角增大$坡面與坡頂張力帶的范圍擴(kuò)大$坡腳的剪應(yīng)力也增高!平面上呈凹形的邊坡$由于受坡面走向方向兩側(cè)的支撐作用$應(yīng)力 集中程度有明顯減緩$坡腳最大剪應(yīng)力值也顯著降低$凸形邊坡則恰與此相反!坡體中不同形式的結(jié)構(gòu)面常對(duì)邊坡的變形破壞起控制作用$這在巖質(zhì)邊坡中表現(xiàn)尤 為顯著!在結(jié)構(gòu)面的周邊出現(xiàn)應(yīng)力集

5、中現(xiàn)象$應(yīng)力集中的特點(diǎn)主要取決于結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀 與最大主%壓&應(yīng)力的關(guān)系!當(dāng)結(jié)構(gòu)面與主應(yīng)力方向平行時(shí)$在結(jié)構(gòu)面端點(diǎn)將出現(xiàn)拉應(yīng)力 或剪應(yīng)力集中$引起向結(jié)構(gòu)面兩側(cè)張裂%圖!$!$#!&!當(dāng)結(jié)構(gòu)面與主應(yīng)力垂直時(shí)$沿結(jié) 構(gòu)面將出現(xiàn)切向拉應(yīng)力$或在端點(diǎn)處出現(xiàn)垂直于結(jié)構(gòu)面的壓應(yīng)力$這有利于結(jié)構(gòu)面的壓密 和穩(wěn)定%圖!$!$#"&!當(dāng)主應(yīng)力與順坡向結(jié)構(gòu)面斜交時(shí)$特別是在兩者成#()$&()交角 的情況下$將出現(xiàn)最大的剪應(yīng)力與拉應(yīng)力$對(duì)邊坡的穩(wěn)定十分不利%圖!$!$#$&!在結(jié) 構(gòu)面的交匯或轉(zhuǎn)折處$由于應(yīng)力受到阻滯$形成高的拉應(yīng)力或壓應(yīng)力集中區(qū)$這種應(yīng)力集 中區(qū)可

6、能成為邊坡變形破壞的始點(diǎn)%圖!$!$#%&!此外$在軟質(zhì)巖體中$通常應(yīng)力集中 程度較小#在硬質(zhì)巖體中$沿結(jié)構(gòu)面應(yīng)力集中程度較高#在軟硬兩種巖體界面處$硬巖的一 側(cè)應(yīng)力值較高!圖!$!$#坡體中結(jié)構(gòu)面上應(yīng)力集中的特點(diǎn)%!&! 與結(jié)構(gòu)面平行#%"&! 與結(jié)構(gòu)面垂直#%$&! 與順坡向結(jié)構(gòu)面斜交#%&結(jié)構(gòu)面交匯處第二節(jié)# 邊坡變形破壞的基本形式邊坡在其形成過程中$不僅發(fā)生上述坡體內(nèi)應(yīng)力上的變化$而且還遭受風(fēng)化剝蝕等第一篇#邊坡工程設(shè)計(jì)施工技術(shù)總論(*(營力的作用使其強(qiáng)度不斷降低!在這兩方面的影響下"邊坡可能產(chǎn)生局部的或整體的變形與破壞!變形

7、#破壞二者既有區(qū)別"又相互聯(lián)系"它們是邊坡運(yùn)動(dòng)由量變到質(zhì)變的兩個(gè) 不同的階段!對(duì)于自然邊坡$習(xí)慣稱為斜坡%"從變形發(fā)展到破壞可能是一個(gè)很長的演變 過程&但對(duì)于人工邊坡"往往由于成坡$挖或堆填%較快"這個(gè)過程則有可能是短暫的!一!邊坡變形邊坡變形是指邊坡的巖土體已發(fā)生局部的破裂與錯(cuò)動(dòng)"但還未形成貫通性的破壞面! 邊坡變形雖不能認(rèn)為邊坡已失穩(wěn)"但它是邊坡破壞前的征兆!研究邊坡變形可以了解邊 坡運(yùn)動(dòng)的全過程"以便估計(jì)邊坡穩(wěn)定性的現(xiàn)狀"并預(yù)測(cè)其破壞的可能性"邊坡變形主要有 松弛拉裂和蠕動(dòng)兩種形式

8、!"松弛拉裂#在高陡邊坡的坡頂附近"會(huì)產(chǎn)生一系列與坡面近于平行的陡傾張裂隙$圖!$!$&%!裂隙可由張力帶的拉力形成"也可由坡體物質(zhì)被剝蝕后卸荷回彈或因殘余構(gòu)造應(yīng)力釋放而形成!圖!$!$&#邊坡張裂隙坡體被松弛拉裂后"不僅巖土體的整體性被破壞"而且水和風(fēng)化作用更容易深入坡體"促使巖土體更進(jìn)一步削弱"最終導(dǎo)致邊坡破壞!%"蠕動(dòng)#邊坡巖土體在自重等應(yīng)力的作用下"發(fā)生向臨空面方向長期而緩慢的變形" 稱為邊坡蠕動(dòng)或蠕滑!除自重應(yīng)力"卸荷#構(gòu)造應(yīng)力釋放#孔隙水壓力及地震等也能造成

9、 邊坡蠕動(dòng)!根據(jù)蠕動(dòng)是否受已有結(jié)構(gòu)面控制"可將其分為$!%不受已有結(jié)構(gòu)面控制#這種情況在均質(zhì)土坡和薄層軟巖邊坡較為典型!圖!$!$*為均質(zhì)土坡的蠕滑情況!蠕滑受最大剪應(yīng)力面所控制!在潛在滑面以上為一剪切蠕變帶"密實(shí)粘土的應(yīng)變值$!%可達(dá)厚度的%"*/!變形進(jìn)一步發(fā)展"則已進(jìn)入滑坡階段!圖!$!$+為反坡向的薄層巖質(zhì)邊坡沿最大剪力帶產(chǎn)生的蠕滑!坡的后緣被拉裂"巖層發(fā)生撓曲!如剪切面進(jìn)一步貫通"則發(fā)展為滑坡!在反坡向巖層傾角很陡的情況下"薄巖層的端部會(huì)向上彎曲"厚層或塊狀巖層則可能發(fā)生彎折傾倒!$%受已有結(jié)構(gòu)面控制#當(dāng)

10、邊坡中存在順坡向軟弱結(jié)構(gòu)面時(shí)"蠕滑常會(huì)沿結(jié)構(gòu)面發(fā) 生"坡體后緣出現(xiàn)拉裂$圖!$!$,%!如果結(jié)構(gòu)面的傾角較小"蠕滑比較緩慢&如果結(jié)構(gòu) 面的傾角接近于其殘余摩擦角且后緣拉裂面貫通時(shí)"就形成滑坡"迅速滑動(dòng)!&+&邊坡工程設(shè)計(jì)施工新技術(shù)與質(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)收實(shí)務(wù)全書圖!$!$*均質(zhì)土坡中的蠕滑%!%"最大剪應(yīng)力跡線#%0!"潛在滑面#&"坡面變形#&&"坡頂沉降量#"剪變帶厚度圖!$!$+#反坡向薄層巖質(zhì)邊坡受重力作用發(fā)生蠕滑!"黑云母片巖#%&quo

11、t;混合巖#"花崗巖#&"覆蓋層圖!$!$,#蠕滑受已有結(jié)構(gòu)面控制因開挖面發(fā)展為滑坡!"原地面線#""原開挖線#$"沿多個(gè)層面滑動(dòng)的頁巖層二!邊坡破壞隨著邊坡變形的發(fā)展$變形所產(chǎn)生的局部破壞面將逐漸擴(kuò)展%一旦破壞面形成連續(xù)的與外界貫通的分離面$分離的巖土體將由緩慢的蠕動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樵鏊僖苿?dòng)$以一定的加速度 脫離母體$這時(shí)$邊坡即已破壞%當(dāng)邊坡受到水的滲入!振動(dòng)!坡角增大及外荷載作用時(shí)$ 易發(fā)生上述情況%邊坡破壞的形式如表!$!$!所示$其中滑坡!崩塌及泥石流等三種比較常見%它們 對(duì)工程的危害很大$下面將分節(jié)進(jìn)行討論%第一篇#邊坡工程

12、設(shè)計(jì)施工技術(shù)總論&,&表!$!$!#自然邊坡!斜坡"破壞形式分類破壞類型特#征滑坡#邊坡上的巖土體在重力!水!地震等因素的影響下失去穩(wěn)定"沿貫通的破壞面#帶$整體向下滑動(dòng)崩塌#陡坡或懸崖上的大塊巖土體在重力或地震的作用下"突然向下崩落%崩落的巖塊順山 坡翻滾!跳躍!撞擊!破碎"最后堆于坡腳%大規(guī)模的崩塌稱為山崩塌方#陡坡上的風(fēng)化巖屑在重力!水!地震等影響下向坡腳坍落傾倒#邊坡巖體受重力長期作用或構(gòu)造應(yīng)力釋放"巖塊發(fā)生向臨空面轉(zhuǎn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)滑移 坐落#錯(cuò)落$ #邊坡底部巖體因自重壓密!被掏空或軟巖塑流擠出"至使其上面的巖土作

13、整體下錯(cuò)位移 墜落#落石$ #懸崖或陡坡上的個(gè)別巖塊突然掉落"但坡體本身基本穩(wěn)定%將要墜落的巖塊稱為危巖 剝落#散落$ #邊坡表層巖土因受物理風(fēng)化而成碎塊"經(jīng)常不斷地沿坡面滾落"堆于坡腳塌陷#邊坡因沖刷!溶蝕!掏空!采空等原因而引起上覆巖土體下沉 沖刷#邊坡的巖土在流水的動(dòng)力作用下被沖蝕!搬運(yùn)潛蝕#邊坡因地下水活動(dòng)而造成的破壞泥石流#由暴雨或迅速融化冰雪而形成的急驟水流"挾帶堆積在緩坡或山谷中的大量堆積物成 為泥石洪流"沖向山前地帶復(fù)合破壞 #兩個(gè)或兩個(gè)以上上述破壞類型的組合第三節(jié)# 滑坡邊坡上的巖土體在自然或人為的因素影響下失去穩(wěn)定"

14、;沿貫通的破壞面#或帶$整體 下滑的現(xiàn)象"稱為滑坡%它往往是緩慢!長期!間歇性地向下滑動(dòng)"但也有一些滑坡表現(xiàn)為 急劇的運(yùn)動(dòng)%滑坡常造成巨大危害"在各類邊坡破壞中它是危害性最大!分布最廣的一 類%例如"!-1#年甘肅灑勒山滑坡"三分鐘內(nèi) +(萬 2# 土體下滑"掩埋了三個(gè)村莊"死亡 %#,人%又如"!-1*年三峽新灘滑坡"#(萬 2# 土石下滑"%(萬 2# 滑入長江"激起#+2 高的涌浪"毀船,條"!(人喪生"新灘古鎮(zhèn)也被毀%過去在建設(shè)中"由于對(duì)

15、滑坡認(rèn)識(shí) 不足"有的工程被滑坡摧毀"有的則被迫遷廠或耗費(fèi)巨資來整治%在山區(qū)鐵路建設(shè)中"如寶成!寶天!鷹廈等線也都花費(fèi)了大量投資整治滑坡"才保證了線路通暢%所以"在工程建 設(shè)中怎樣認(rèn)識(shí)和防治滑坡就成為一項(xiàng)重要的任務(wù)%*1*邊坡工程設(shè)計(jì)施工新技術(shù)與質(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)收實(shí)務(wù)全書圖!$!$1#滑坡要素分布!"平面圖#!""剖面圖一!滑坡的形態(tài)特征滑坡具有明顯的形態(tài)和邊界$它是判斷滑坡存在和范圍的重要依據(jù)%圖!$!$1表示均質(zhì)滑坡的形態(tài)和細(xì)部結(jié)構(gòu)$其特征如下&!"滑坡體#簡稱滑體$即與母體脫離向下滑動(dòng)的那部分土石體

16、%滑體在下滑時(shí)通常 能大體上保持整體性$但在發(fā)展的過程中多有不同程度的變形和解體%"滑坡床#滑體之下未受滑動(dòng)的巖!土"體%#"滑坡面#簡稱滑面$滑體與滑坡床之間的分界面$也即貫通的破壞面%滑面由于滑 動(dòng)摩擦$常較光滑且有擦痕%滑面以上受滑動(dòng)揉皺的土石帶稱為滑!動(dòng)"帶$其厚度為幾厘米至幾米%在均勻粘性土和碎石土中$滑面多呈圓弧形#在巖層中$滑面形狀受軟弱結(jié)構(gòu) 面控制$多呈平面形楔形或折線形%&"滑坡周界#滑體與其周圍未滑動(dòng)部分在平面上的分界線%它圈定了滑坡的范圍%沿滑坡兩側(cè)的周界線常會(huì)形成沖溝%當(dāng)沖溝發(fā)育很深時(shí)$將在滑坡后緣趨向會(huì)合$呈現(xiàn)

17、(雙溝同源)%這種現(xiàn)象常可用來判定滑坡的存在及側(cè)向邊界的位置%*"滑坡壁#滑坡后都滑下所形成的陡壁%它實(shí)際上是滑面的露出部分$平面上多呈 圈椅狀%壁高數(shù)十厘米至數(shù)十米$個(gè)別可達(dá)百米%+"滑坡臺(tái)階#滑體因各級(jí)下滑速度和幅度不同而形成的一些臺(tái)階%,"封閉洼地#滑體與滑坡壁之間有時(shí)拉開或陷落形成洼地%它可集水成沼澤或水 塘%老滑坡的洼地常被填平%1"滑坡舌#滑體前緣伸出呈舌狀的部分%舌根隆起部分稱為滑坡鼓丘%最前端為滑 面出露部分叫滑坡出口%-"滑坡裂縫#滑體在滑動(dòng)時(shí)由于各部分受力性質(zhì)不同$產(chǎn)生不同類型的裂隙系統(tǒng)%一般分為拉張裂縫剪切裂縫鼓張裂縫等%

18、上述滑坡形態(tài)特征也統(tǒng)稱為滑坡要素%第一篇#邊坡工程設(shè)計(jì)施工技術(shù)總論*-*二!滑坡的發(fā)育階段滑坡的發(fā)生和發(fā)展經(jīng)歷不同的變化過程!通?？蓜澐譃槿齻€(gè)階段"!"蠕滑階段#邊坡產(chǎn)生局部破壞面#包括新產(chǎn)生的或沿原有結(jié)構(gòu)面的局部破壞面$! 后緣出現(xiàn)斷續(xù)的拉張裂縫并有不大的錯(cuò)距!兩側(cè)也出現(xiàn)斷續(xù)的剪切裂縫!坡腳可能有擠 壓%滲水現(xiàn)象!但尚未形成貫通的滑動(dòng)面&%"滑動(dòng)階段#當(dāng)滑動(dòng)面已貫通并有了出口!后部及兩側(cè)主裂縫也連通!兩側(cè)羽狀裂縫 已錯(cuò)開!后緣下陷滑坡壁出露!前緣隆起!坡面出現(xiàn)臺(tái)階!這時(shí)滑坡已處于滑動(dòng)階段!滑動(dòng) 速度可明顯覺察到&此外!如果坡面長有樹木!則樹木將會(huì)

19、歪斜!形成醉林(&在高陡的邊坡地帶!當(dāng)滑面很陡且呈脆性破壞時(shí)!滑坡能出現(xiàn)劇滑階段!滑坡的滑動(dòng) 速度很快!后緣裂縫急劇張開%下錯(cuò)!兩側(cè)及前緣產(chǎn)生坍塌!滑體能向前滑移較大的距離& 滑動(dòng)時(shí)可發(fā)出巖石擠壓破碎的響聲!甚至產(chǎn)生氣浪&#"穩(wěn)定階段#經(jīng)滑動(dòng)之后!滑體的重心降低!能量消耗于克服滑移阻力和滑體變形! 滑帶的物質(zhì)因重新固結(jié)而強(qiáng)度有所恢復(fù)&這樣!滑體的抗滑力增加!滑動(dòng)速度逐漸減小! 滑體在自重壓力作用下壓密!地面裂縫閉合消失!滑坡趨于穩(wěn)定&經(jīng)過一段時(shí)間之后!滑 坡臺(tái)階及滑坡壁變得平緩!壁上生長草木!原來歪斜的樹梢又重新長直!成為彎曲的馬刀 樹(&am

20、p;滑坡穩(wěn)定之后!如引起滑動(dòng)的因素消失或減弱!滑坡就能長期穩(wěn)定)否則!老#或古$滑 坡又能復(fù)活!開始新的一輪滑動(dòng)&三!滑坡的分類滑坡的分類方法很多!現(xiàn)將常用的分類列表于后#表!$!$%$&四!產(chǎn)生滑坡的條件產(chǎn)生滑坡的條件#或因素$十分復(fù)雜!歸結(jié)起來可分為內(nèi)部條件和外部條件兩個(gè)方面& 實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明"不良的地質(zhì)條件是產(chǎn)生滑坡的內(nèi)部條件!而人類的工程活動(dòng)和水的作用則 是觸發(fā)并產(chǎn)生滑坡的主要外部條件&不具備這些條件!滑坡就不會(huì)發(fā)生&而在已經(jīng)發(fā)生 滑坡的地區(qū)!如有可能人為地改變這些條件!滑坡也有可能得以穩(wěn)定下來&所以!如果能 充分地認(rèn)識(shí)和正確分析

21、這些內(nèi)外條件!因勢(shì)利導(dǎo)!就能解決好滑坡的防治問題&!"滑坡發(fā)育的內(nèi)部條件產(chǎn)生滑坡的內(nèi)部條件與組成邊坡的巖土的性質(zhì)%結(jié)構(gòu)%構(gòu)造和 產(chǎn)狀等有關(guān)&不同的巖土!它們的抗剪強(qiáng)度%抗風(fēng)化和抗水的能力都不相同!如堅(jiān)硬致密 的硬質(zhì)巖!它們的抗剪強(qiáng)度較大!抗風(fēng)化的能力也較高!在水的作用下巖性也基本沒有變&!(&邊坡工程設(shè)計(jì)施工新技術(shù)與質(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)收實(shí)務(wù)全書化!因此!由它們所組成的邊坡往往不容易發(fā)生滑坡"反之!如頁巖#片巖以及一般的土則恰恰相反!因此!由它們所組成的邊坡就較易發(fā)生滑坡"從巖土的結(jié)構(gòu)#構(gòu)造來說!主要的 是巖$土%層層面#斷層面#裂隙等的傾向

22、對(duì)滑坡的發(fā)育有很大的關(guān)系"同時(shí)!這些部位又 易于風(fēng)化!抗剪強(qiáng)度也低"當(dāng)它們的傾向與邊坡坡面的傾向一致時(shí)!就容易發(fā)生順層滑坡 以及在堆積層內(nèi)沿著基巖面滑動(dòng)!否則反之"邊坡的斷面尺寸對(duì)邊坡的穩(wěn)定性也有很大 的關(guān)系"邊坡越陡!其穩(wěn)定性就越差!越易發(fā)生滑動(dòng)"如果兩邊坡的坡高和坡長都相同! 但一個(gè)是放坡到頂!而另一個(gè)卻是在邊坡中部設(shè)置一個(gè)平臺(tái)!由于平臺(tái)對(duì)邊坡起了反壓作第一篇#邊坡工程設(shè)計(jì)施工技術(shù)總論*!*用!就增加了該邊坡的穩(wěn)定性"此外!滑坡體要向前滑動(dòng)!其前沿就必須要有一定的空間!否則!滑坡就無法向前滑動(dòng)"山區(qū)河流的沖刷#溝谷的深切

23、以及不合理的大量切坡都能形 成高陡的臨空面!而為滑坡的發(fā)育提供了良好的條件"總之!當(dāng)邊坡的巖性#構(gòu)造和產(chǎn)狀 等有利于滑坡的發(fā)育!并在一定的外部條件下引起邊坡的巖性#構(gòu)造和產(chǎn)狀等發(fā)生變化 時(shí)!就能發(fā)生滑坡"實(shí)踐表明$在下列不良地質(zhì)條件下往往容易發(fā)生滑坡!如%!&當(dāng)較陡的邊坡上堆積有 較厚的土層!其中有遇水軟化的軟弱夾層或結(jié)構(gòu)面%&當(dāng)斜坡上有松散的堆積層!而下伏 基巖是不透水的!且?guī)r面的傾角大于%()時(shí)%#&當(dāng)松散堆積層下的基巖是易于風(fēng)化或遇 水會(huì)軟化時(shí)%&&當(dāng)?shù)刭|(zhì)構(gòu)造復(fù)雜!巖層風(fēng)化破碎嚴(yán)重!軟弱結(jié)構(gòu)面與邊坡的傾向一致或交 角小于&

24、;*)時(shí)%*&當(dāng)粘土層中網(wǎng)狀裂隙發(fā)育!并有親水性較強(qiáng)的%如伊利石#蒙脫石&軟弱 夾層時(shí)%+&原古#老滑坡地帶可能因工程活動(dòng)而引起復(fù)活時(shí)等等"如前所述!僅僅具備上述內(nèi)部條件!還只是具備了滑坡的可能性!而還不足以立即發(fā) 生滑坡!必須有一定的外部條件的誘導(dǎo)和觸發(fā)!才能使滑坡發(fā)生"%"滑坡發(fā)育的外部條件#主要有水的作用!不合理的開挖和坡面上的加載#振動(dòng)#采 礦等!而又以前兩者為主"調(diào)查表明$-(/以上的滑坡與水的作用有關(guān)"水來源于大氣降水#地表水#地下水#農(nóng) 田灌溉的滲水#高位水池和排水管道的漏水等"一旦水進(jìn)入邊坡巖%

25、土&體內(nèi)!它將增加巖 土的重度和起軟化作用!降低巖土的抗剪強(qiáng)度!產(chǎn)生靜水壓力和動(dòng)水力!沖刷或潛蝕坡腳! 當(dāng)?shù)叵滤诓煌杆畬禹斆嫔蠀R集成層時(shí)它還對(duì)上覆地層產(chǎn)生浮力等等"總之!它將改變 組成邊坡的巖土的性質(zhì)#狀態(tài)#結(jié)構(gòu)和構(gòu)造等"因此!不少滑坡在旱季原來接近于穩(wěn)定!而 一到雨季就急劇活動(dòng)!形成(大雨大滑!小雨小滑!無雨不滑)!生動(dòng)地說明了雨水和滑坡的 關(guān)系"貴州省曾調(diào)查了%&個(gè)滑坡!其中有!&個(gè)是在雨季或暴雨時(shí)發(fā)生的"山區(qū)建設(shè)中還常由于不合理的開挖坡腳或不適當(dāng)?shù)脑谶吰律蠗壨?建造房屋或堆置 材料!以致破壞邊坡的平衡條件而發(fā)生滑動(dòng)&quo

26、t;振動(dòng)對(duì)滑坡的發(fā)生和發(fā)展也有一定的影響!如大地震時(shí)往往伴有大滑坡發(fā)生!大爆破 有時(shí)也會(huì)觸發(fā)滑坡"五!滑坡穩(wěn)定性計(jì)算滑坡穩(wěn)定性計(jì)算!目的在于判定滑坡的穩(wěn)定程度!為處理滑坡提供依據(jù)"計(jì)算的方法 有極限平衡法#有限單元法和概率法"其中極限平衡法為最基本的方法"下面將介紹這 種方法"在進(jìn)行計(jì)算時(shí)假定$%!&滑體為一剛性體!不考慮滑體本身的變形%&當(dāng)穩(wěn)定系數(shù)(34!時(shí)!滑體處于極限狀態(tài)"按滑坡滑面的形態(tài)有平面滑動(dòng)#楔形滑動(dòng)#圓弧形滑動(dòng)和折線形滑動(dòng)"其中!除楔形滑動(dòng)外!其余三種一般皆按平面問題考慮")!%)邊

27、坡工程設(shè)計(jì)施工新技術(shù)與質(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)收實(shí)務(wù)全書!一"平面滑動(dòng)當(dāng)坡體內(nèi)結(jié)構(gòu)面的走向基本上平行于坡面!結(jié)構(gòu)面傾角小于坡角且大于其摩擦角時(shí)"易發(fā)生平面滑動(dòng)#!"當(dāng)坡頂和坡面無張裂縫時(shí)$圖%"滑坡的穩(wěn)定系數(shù) (34等于&圖!$!$-#無張裂縫的平面滑坡$!%立體圖$"%剖面圖$&式中*)!# .53"代入式(34 ) *.53"467#+$,*387"!$!簡化后得&$!-!%387(34 )467#+ &$!-%式中#*(滑體的重量&(滑體的厚度"(滑面的傾角,(單寬滑面面積

28、$(滑體物質(zhì)的重度#(滑面摩擦角$(滑面粘聚力#467"$&387%"%"當(dāng)坡頂$或坡面%出現(xiàn)張裂縫且滑體相對(duì)不透水時(shí)"裂縫中的水將產(chǎn)生水壓力$圖!$!$!(%"(34等于&圖!$!$!(#坡頂有張裂縫的平面滑坡第一篇#邊坡工程設(shè)計(jì)施工技術(shù)總論.!#.(34!*.53"-.-/387""467#+$,!-#"*387"+/.53"式中#.#單寬滑面承受的總空隙水壓力$/#單寬后緣拉裂面承受的總空隙水壓力%根據(jù)圖!$!$!(!&式中, ) !# -0".

29、539."!-&"$. ) ! :1:!# -0".539."!-*"%/ ) ! :1%!-+$ :!"%$%* ) ! #%(!- !0)#"%*.54"-.54 +!-,"%#張裂縫的位置和深度可以從地質(zhì)剖面圖中確定%有困難時(shí)&可按下面的方法估算%當(dāng)邊坡為干的或接近于干的時(shí)&公式!$#中的. 和/ 為零&公式變?yōu)?(34 )467#+ $,!-%""467"*387"代入* 值&并對(duì)上式的右邊求極小值&可求得張裂

30、縫的臨界深度!參看圖!$!$!("",0.; ) #!-$467".54%!-1"張裂縫的相應(yīng)位置為".; ) #!$.54".54%-.54%"!-"#"如果滑體透水且受地下水滲流作用時(shí)&則應(yīng)考慮動(dòng)水力對(duì)穩(wěn)定的影響!圖!$!$!"%通常假定動(dòng)水力的作用方向平行于滑面&則 (34為"!,!$+,%$2".53"467#+$,(34 )!-!("!,$+,$2"387"+3!%式中#,!-,% #地下水位以上及以下滑體的面

31、積$3#動(dòng)水力$0#滑體巖土的浮重度%圖!$!$!#動(dòng)水力對(duì)滑體的作用&"在地震區(qū)需考慮地震力的作用&(34等于,( )* .53"-4387""46 7#+$,34*387"+4.53"!-!")!&)邊坡工程設(shè)計(jì)施工新技術(shù)與質(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)收實(shí)務(wù)全書式中 4 為地震力!4)(*!( 為水平地震力系數(shù)"!二"楔形滑動(dòng)當(dāng)巖質(zhì)邊坡的兩組結(jié)構(gòu)面交線傾向坡面#交線傾角小于坡角且大于其摩擦角時(shí)!易發(fā) 生楔形滑動(dòng)$圖!$!$!%!%"這種滑動(dòng)情況比較復(fù)雜!下面僅考慮滑體沿結(jié)構(gòu)面交線滑 動(dòng)

32、的情況"圖!$!$!%#楔形滑坡$!%立體圖&$"%垂直交線視圖&$%沿交線視圖將圖!$!$!%"中的5 分解為垂直于兩結(jié)構(gòu)面的方向力56#5<!按靜力平衡條件5!387$&- ! %) 5<387$&+ ! %56.53$&- ! %) 5<.53$&+ ! %)*.53%將以上二式聯(lián)合求解!得%#!* .53#387$& + % %56 )$!-!%387!* .53#387$& - % %5< )$!-!#%楔體的穩(wěn)定系數(shù) (34等于387(34 ) 56467#6 +5

33、<467#< +$6,6 +$<,<*387#$!-!&%式中#6#$6(面 , 的摩擦角#粘聚力&#<#$<(面6 的摩擦角#粘聚力&,6#,=(面 , 和面6 的面積&*(楔體重量"其余符號(hào)見圖!$!$!%"結(jié)構(gòu)面交線的方位角"6<和傾角#6<可用以下公式求得"6< )467-!.53""467#" -.53"6467#6387"6467#6 $387"<467#<$!-!*%第一篇#邊坡工程設(shè)

34、計(jì)施工技術(shù)總論+!*+#64 467-!.53"6< -"6#467#6$)467-!.53"6< -"<#467#<$"!-!+#式中#"6%#6 &&&面 , 的方位角和傾角"6%#<&&&面6 的方位角和傾角(!三"圓弧形滑動(dòng)對(duì)于均勻土質(zhì)邊坡%節(jié)理發(fā)育的巖質(zhì)邊坡或棄石堆邊坡)易發(fā)生旋轉(zhuǎn)破壞)滑面呈圓 弧形(這類滑坡穩(wěn)定分析最常用的方法是條分法下面介紹一種核算滑坡滑動(dòng)后)滑體當(dāng) 前所處穩(wěn)定狀況反算法&&&綜合$

35、值法(該法是將滑坡縱剖面恢復(fù)到原有狀態(tài))并假定此時(shí)坡體處于極限平衡狀態(tài)"(34!#)滑面的抗剪強(qiáng)度以粘聚力為主)據(jù)此求取已知滑面的綜合粘聚力$綜合 值(然后)將$綜合 值代入目前狀態(tài)滑體的穩(wěn)定性計(jì)算式中)求 (34值"圖!$!$!#*(34 ) * % +$ 78"!-!,#綜合* %! !圖!$!$!#綜合$值法計(jì)算滑坡穩(wěn)定性示意圖式中#*!%*%&&&通過滑弧圓心鉛垂線至990兩側(cè)的滑體重%!%&&&992兩側(cè)滑體重心至992的距離7&&&滑弧長度8&&&滑弧半徑(

36、上述計(jì)算)對(duì)于滑帶物質(zhì)為粘性土)滑動(dòng)過程中孔隙水壓力不易消散時(shí))才較準(zhǔn)確"(#(當(dāng)滑帶由粗碎屑組成)滑動(dòng)時(shí)易排水)則可認(rèn)為$%()采用綜合 (值法求467(綜合 )再代入滑動(dòng)后的滑體穩(wěn)定計(jì)算式)驗(yàn)算其相對(duì)穩(wěn)定程度(!四"折線形滑動(dòng)當(dāng)巖體沿同傾向多結(jié)構(gòu)面或堆積土層沿下伏基巖面發(fā)生滑動(dòng)時(shí))滑面常呈折線形"圖!$!$!&#(此類滑坡的穩(wěn)定性多采用傳遞系數(shù)法計(jì)算(計(jì)算時(shí)按滑面折線轉(zhuǎn)點(diǎn)將滑體分塊)并假定*"!#每一塊段的滑面為一直線"%#各塊段滑動(dòng)推力的作用方向平行于相應(yīng)各塊段的滑面)其作用點(diǎn)位于兩塊段分界面的中點(diǎn)(每塊段的剩余下滑力為*某塊段的

37、剩余下滑力該塊段的下滑力 >(34$該塊段的抗滑力 圖 !$!$!&"!#第一塊段的剩余下滑力為*,!+,邊坡工程設(shè)計(jì)施工新技術(shù)與質(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)收實(shí)務(wù)全書圖!$!$!&#折線形滑坡穩(wěn)定性和推力計(jì)算示意圖:! ) ;!(34 - !5!<! +$!,!") (34;! -8!-!1"#第二塊段的剩余下滑力為#:% ) $:!.53!%! -%"+;%(34 - $5%<% +$%,% +:!387!%! -%"<%#上式整理后得#:% ) (34;! +:!$.53!%! -%"-387!%! -%&

38、quot;<%- !5%<% +$%,%"令(!.53!%!-%"$387!%!-%"<%上式簡化為#:% ) (34;% +:!(! -8%!-!-"式中#;&&&某塊段的下滑力 ;!;% 為第一塊段及第二塊段的下滑力(8&&&某塊段的抗滑力(#&&&傳遞系數(shù))#! 為第一塊段傳至第二塊段的傳遞系數(shù)(<$&&&某塊段滑面的摩擦系數(shù)和粘聚力*將式!$!1"代入式!$!-"得#:% ) !(34;! -8!"

39、(! +(34;% -8%) (34!;!(! +;%"- !8!(! +8%"如果滑坡有幾塊段)則#:# ) (34!;!(!(% +;%(% +;#"- !8!(!(% +8%(% +8#"+:7 ) (34!;!(!(%+(7-! +;%(%+(7-! + + ;=-!(=-! +;="- !8!(!(%+(7-! +8%(%+(7-! + + +87-!(7-! +87"=-!7$!(& !8>8 3"+)7>)! 8令:7()并用連乘號(hào) ) 及總和符號(hào) * 表示)得#?34=-!7$!&

40、 !;>(3"+)7式中#(3.53!%>-%>$!"$387!%>-%>A!"467(>A!=-!3)>) )(3(>(>+!(>+%+(=-!*>)!8總的說來)在進(jìn)行滑坡穩(wěn)定計(jì)算時(shí))應(yīng)注意以下幾點(diǎn)#!"按滑坡滑面形態(tài)區(qū)分出平面滑塊楔形滑塊圓弧形滑動(dòng)和折線形滑動(dòng))選用相應(yīng) 的計(jì)算公式(%"宜根據(jù)測(cè)試成果反算法和當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)綜合確定巖土的強(qiáng)度指標(biāo)(#"當(dāng)有地下水時(shí))計(jì)算應(yīng)計(jì)入浮托力和水壓力(第一篇#邊坡工程設(shè)計(jì)施工技術(shù)總論+!,+&"當(dāng)有地震!沖刷!人類

41、活動(dòng)等影響因素時(shí)"尚應(yīng)考慮這些因素對(duì)穩(wěn)定的影響#*"此外"當(dāng)有局部滑動(dòng)可能時(shí)"除驗(yàn)算整體穩(wěn)定外"尚應(yīng)驗(yàn)算局部滑體的穩(wěn)定$六!滑坡推力計(jì)算實(shí)例在實(shí)際工程中"通常直接計(jì)算滑坡的剩余下滑力"第= 塊%圖!$!$!&"&剩余下滑力為:= ) :=-!(+(?*=? -*=467#= -$=7=%!-%!&( ).53%=-! -%=&-387%=-! -%=&467#=%!-%&式中 (4 表示滑坡推力安全系數(shù)"一般取!"(*$! "%*$取值的

42、大小取決于工程的重要性和對(duì)滑坡認(rèn)識(shí)的準(zhǔn)確程度等因素$對(duì)于甲級(jí)建筑物取! "%*"乙級(jí)建筑物取!"!*"丙級(jí)建筑物取!"(*$對(duì)滑坡認(rèn)識(shí)程度較高的"可考慮取低值#對(duì)滑坡認(rèn)識(shí)程度較差的"可取高 值#對(duì)于巖質(zhì)邊坡宜取高值$計(jì)算滑坡推力的具體作法是從上而下逐塊計(jì)算各塊的剩余下滑力"逐塊下傳"一直 傳到支擋結(jié)構(gòu)或滑體的最后一塊"就可得出支擋結(jié)構(gòu)所承受的滑坡推力或滑坡的最終推 力$在計(jì)算過程中"當(dāng)任何一塊的剩余下滑力為零或負(fù)值時(shí)"說明該塊以前部分不存在滑 坡推力"應(yīng)從下一塊重新

43、開始累計(jì)$當(dāng)最后一塊滑體的剩余下滑力為負(fù)值或零時(shí)"表示整個(gè)滑體是穩(wěn)定的#如為正值"則 為不穩(wěn)定"應(yīng)按此設(shè)計(jì)支擋結(jié)構(gòu)$當(dāng)滑體具有多層滑面%帶&時(shí)"應(yīng)取推力最大的面%帶&確 定推力$由于滑坡實(shí)際上不是一個(gè)平面問題"因此在判斷滑坡的穩(wěn)定性和計(jì)算支擋結(jié)構(gòu)所承 受的滑坡推力時(shí)"一般應(yīng)選擇幾個(gè)平行于滑動(dòng)方向并具有代表性的斷面"通常不得少于二 個(gè)"其中一個(gè)應(yīng)是滑動(dòng)速度最快的主滑斷面$根據(jù)不同斷面的推力設(shè)計(jì)相應(yīng)的支擋結(jié)構(gòu)$(例!$!)#某電站主廠房滑坡系殘積!坡積土層沿下伏基巖%粘土巖&表面風(fēng)化層滑 動(dòng)&q

44、uot;滑坡剖面如圖!$!$!*所示$經(jīng)工程地質(zhì)勘察"取 ?4!"!("# !1)"$!"#BC6 " 求最終推力$圖!$!$!*#某滑坡剖面圖(解)按式%!$%!&和%!$%&計(jì)算:7$計(jì)算結(jié)果詳見表!$%"得最終推力:!#!#%"&BD*2$)!1)邊坡工程設(shè)計(jì)施工新技術(shù)與質(zhì)量檢測(cè)驗(yàn)收實(shí)務(wù)全書從滑坡推力的計(jì)算中!可見滑面上巖土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的正確選用是個(gè)關(guān)鍵問題!滑坡絕大多數(shù)"約-(/以上#發(fā)生在堆積層中!基本上以土為主!而巖層滑坡多沿軟弱結(jié)構(gòu)面 滑動(dòng)!后者風(fēng)化破碎!其性質(zhì)也接近

45、于土$所以用來測(cè)定抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的試樣以土為主! 只在個(gè)別情況下才做巖石試驗(yàn)$試驗(yàn)方法主要有野外原位大型剪切試驗(yàn)和室內(nèi)三軸壓縮 或應(yīng)變式直剪試驗(yàn)!但總的要求是試驗(yàn)條件力求能模擬滑坡滑動(dòng)時(shí)的實(shí)際受力情況$滑 面"帶#上的巖土如為不能進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)的非均質(zhì)土"如角礫土#%巖土接觸面或巖體中的 軟弱結(jié)構(gòu)面!宜進(jìn)行原位大型直剪&如為有裂隙的粘性土!宜采用三軸快剪$按滑面的情 況來說!當(dāng)滑面明顯或埋藏淺時(shí)!宜采用野外或室內(nèi)的滑面重合剪"要求試樣沿滑動(dòng)方向 剪切#&當(dāng)滑面不明顯或埋藏深時(shí)!則采用室內(nèi)重塑土多次剪以求得殘余抗剪強(qiáng)度"這是鑒 于滑坡已經(jīng)或曾多

46、次發(fā)生滑動(dòng)!滑面上的土已經(jīng)或曾達(dá)到殘余抗剪強(qiáng)度#!試驗(yàn)方法宜采 用不排水剪&如滑面處土的含水量較大或估計(jì)今后還會(huì)有浸水可能時(shí)!用浸水飽和快剪$ 至于抗剪強(qiáng)度的取值!過去一般多采用峰值強(qiáng)度!但實(shí)踐表明!它往往偏于不安全!而采用 殘余強(qiáng)度!則又過于保守$因此!宜根據(jù)工程實(shí)際情況!在峰值與殘余值之間選取$表!$!$#滑塊滑塊面*7*74*77*77467( 77777(4*74 :7+:7$!,!"1# %&-",#)#(0!#,"(%(,"( +,"(%", #*"! !*!"( &1"

47、;- !"(#*("&1!+"%& #&#",#-)%(0%!,"(%+*"( 1+"(#"# &#"( %#-"(!+("& !"(!+("&-!%",1 %,1"%#-)&(0!,"-%!&"( +-"+%"- #,"+ !-+"(%&-"% ("-(%&"#!(,"

48、;#1 !+!"&%+)#(0 ,%"! !&&"( &+"1%"- #,"+ ,-"# %!-"% ("-!-"*!&"( 1,"! !&)&(0 %"( 1&"% %,"&%"( %+"( %&"% !,("# ("-+!+#"*順序積"2%# "BD# %7"BD# &qu

49、ot;BD#"BD#"2# "BD# "BD# "BD# +"BD2#!#",& 1#"( !)%(0 !+"# 1!"* %+"*%"1 #+"* !,"- $&*"!"(%(%#"*( ,1"! !+) %!"* ,* "! %&"&%"* #%"* %#"+ $#"#!"(*(#&"

50、,( -,", #%) *!", 1%"1 %,"(%"( %+"( *,"( &"( ("-!#"+&*"!, !"#!-)#(0 #,"% !(*"( #&"!"+ %("1 &!"( $!("#("-#(*,"(! !&-"+ !() %+"( !&,"( &,"1!"- %&", %1"+ $&#"(!"(*(+1"( !+-"!%#)%(0 +,"( !*"% *("%"( %+"( ,#", $%"* !&qu