邊坡工程地質(zhì)問題

1、邊坡工程地質(zhì)問題 一、邊坡變形破壞的基本類型  (一)邊坡的變形類型1、卸荷回彈卸荷回彈是斜坡巖體內(nèi)積存的彈性應變能釋放而產(chǎn)生的。斜坡中經(jīng)卸荷回彈而松弛，并含有與之有關的表生結構面的那部分巖體，通常稱為卸荷帶。(1)河谷下切，在陡峻的河谷岸坡上形成的卸荷裂隙；路塹邊坡的開挖，使新的卸荷裂隙產(chǎn)生。(2)上覆巖石被剝蝕去，深部的巖石形成平行于地面的卸荷裂隙，常見于花崗巖出露地區(qū)，尤其是采石場里。2、蠕動：斜坡的蠕變是在坡體應力(以自重應力為主)長期作用下發(fā)生的一種，緩慢而持續(xù)的變形，這種變形包含某些局部破裂，并產(chǎn)生一些新的表生破裂面。(1)表層蠕動疏松的土質(zhì)邊坡破碎的巖質(zhì)邊坡疏松的土質(zhì)邊

2、坡破碎的巖質(zhì)邊坡層狀結構的巖質(zhì)邊坡(2)深層蠕動軟弱基底蠕動坡體蠕動軟弱基底蠕動坡體蠕動(二)邊坡的破壞類型1、表層破壞(1)剝落：(2)沖溝：(3)滑塌：2、深層破壞(1)滑坡(2)崩塌、落石二、影響邊坡穩(wěn)定性的因素     1.巖土性質(zhì)和類型 巖性對邊坡的穩(wěn)定及其邊坡的坡高和坡角起重要的控制作用。堅硬完整的塊狀或厚層狀巖石如花崗巖、石灰?guī)r、礫巖等可以形成數(shù)百米的陡坡。而在淤泥或淤泥質(zhì)軟土地段，由于淤泥的塑性流動，幾乎難以成形邊坡。黃土邊坡在干旱時，可以直立陡峻，但一經(jīng)水浸土的強度大減，變形急劇，滑動速度快，規(guī)模和動能巨大，破壞力強且有崩塌性。松散地層邊坡的坡度較緩。 2

3、.地質(zhì)構造和巖體結構的影響 在區(qū)域構造比較復雜，褶皺比較強烈，新構造運動比較活動的地區(qū)，邊坡穩(wěn)定性差。斷層帶巖石破碎，風化嚴重，又是地下水最豐富和活動的地區(qū)極易發(fā)生滑坡。巖層或結構的產(chǎn)狀對邊坡穩(wěn)定也有很大影響，水平巖層的邊坡穩(wěn)定性較好，但存在陡傾的節(jié)理裂隙，則易形成崩塌和剝落。同向緩傾的巖質(zhì)邊坡(結構面傾向和邊坡坡面傾向一致，傾角小于坡角)的穩(wěn)定性比反向傾斜的差，這種情況最易產(chǎn)生順層滑坡。結構面或巖層傾角愈陡，穩(wěn)定性愈差。如巖層傾角小于10°15°的邊坡，除沿軟弱夾層可能產(chǎn)生塑性流動外，一般是穩(wěn)定的；大于25°的邊坡，通常是不穩(wěn)定的；傾角在15°25&#

4、176;的邊坡，則根據(jù)層面的抗剪強度等因素而定。同向陡傾層狀結構的邊坡，一般穩(wěn)定性較好，但由薄層或軟硬巖互層的巖石組成，則可能因蠕變而產(chǎn)生撓曲彎折或傾倒。反向傾斜層狀結構的邊坡通常較穩(wěn)定，但垂直層面或片理面的走向節(jié)理發(fā)育且順山坡傾斜，則亦易產(chǎn)生切層滑坡。 3.水的作用 地表水和地下水是影響邊坡穩(wěn)定性的重要因素。不少滑坡的典型實例都與水的作用有關或者水是滑坡的觸發(fā)因素；充水的張開裂隙將承受裂隙水靜水壓力的作用；地下水的滲流，將對邊坡巖土體產(chǎn)生動水壓力。水對邊坡巖體還產(chǎn)生軟化或泥化作用，使巖土體的抗剪強度大為降低；地表水的沖刷，地下水的溶蝕和潛蝕也直接對邊坡產(chǎn)生破壞作用。裂隙靜水壓力裂隙靜水壓力分

5、布的不同情況    4.工程荷載    工程荷載的作用影響邊坡的穩(wěn)定性。    5.地震作用 地震對邊坡穩(wěn)定性的影響表現(xiàn)為累積和觸發(fā)(誘發(fā))等兩方面效應。 (1)累積效應 邊坡中由地震引起的附加力S的大小，通常以邊坡變形體的重量W與地震振動系數(shù)k之積表示(S=kW)。在一般邊坡穩(wěn)定性計算中，將地震附加力考慮為水平指向坡外的力。但實際上應以垂直與水平地震力的合力的最不利方向為計算依據(jù)?？偽灰屏康拇笮〔粌H與震動強度有關，也與經(jīng)歷的震動次數(shù)有關，頻繁的小震對斜坡的累進性破壞起著十分

6、重要的作用，其累積效果使影響范圍內(nèi)巖體結構松動，結構面強度降低。 (2)觸發(fā)(誘發(fā))效應 觸發(fā)效應可有多種表現(xiàn)形式。在強震區(qū)，地震觸發(fā)的崩塌、滑坡往往與斷裂活動相聯(lián)系。高陡的陡傾層狀邊坡，震動可促進陡傾結構面(裂縫)的擴展，并引起陡立巖層的晃動。它不僅可引發(fā)裂縫中的空隙水壓力(尤其是在暴雨期)激增而導致破壞，也可因晃動造成巖層根部巖體破碎而失穩(wěn)。 碎裂狀或碎塊狀邊坡，強烈的震動(包括人工爆破)甚至可使之整體潰散，發(fā)展為滑塌式滑坡。結構疏松的飽和砂土受震液化或敏感粘土受震變形，也可導致上覆土體產(chǎn)生滑坡。海底斜坡失穩(wěn)，不少也與地震造成飽水固結土體的液化有關，這也是為什么在十分平緩的海底斜坡中會產(chǎn)生

7、滑坡的重要原因之一。 我國巖質(zhì)邊坡工程實踐中，為量化評價爆破的影響，根據(jù)經(jīng)驗采取降低計算結構面的抗剪強度的方法實施，f值降低15%30%，c值降低20%40%。理論計算，降低的低值和高值分別相當于地震烈度度和度時造成的影響。三、邊坡應力分布特征 (一)邊坡的坡形1、直線坡；2、折線坡；3、臺階坡。邊坡的坡形(二)邊坡應力分布的特殊點1、直線坡的應力集中區(qū)在坡腳附近：剪應力集中；2、折線坡的應力集中區(qū)在變坡點、坡頂附近：張應力集中。3、臺階坡的應力狀態(tài)表現(xiàn)為臺階上、下坡腳的集中應力和平臺坡頂?shù)睦瓘垺?三)人工邊坡的坡形確定1、根據(jù)巖體結構；2、根據(jù)巖性變化 四、邊坡穩(wěn)定分析方法 (一)工程地質(zhì)分

8、析法比擬法此法要求比對的邊坡具有“相似性”，即一是邊坡巖性、邊坡所處的構造部位和巖體結構的相似性，二是邊坡類型的相似性。(二)力學計算法定量分析以巖土力學理論為基礎，運用靜力學、彈塑性理論或剛體力學等進行分析，通常是建立在靜力平衡的基礎上，按不同邊界條件考慮力的組合，進行邊坡穩(wěn)定性計算。(三)模型模擬試驗 主要是采用物理模型試驗和數(shù)值模擬相結合的方法。模擬試驗按照研究要求不同有物理模型試驗和運動學模型試驗。物理模型試驗要遵守相似性原理，原型和模型必須滿足幾何相似和強度相似。四、邊坡穩(wěn)定性計算 (一)一個滑移平面的滑動體單一平直滑動面穩(wěn)定性分析.坡體穩(wěn)定系數(shù)：    

9、0;                                 式中：-坡體穩(wěn)定系數(shù)；      -坡體重量，-巖體容重，-坡體高度；      -粘聚力；      -坡段長度；    

10、60; -滑面傾角；      -內(nèi)摩擦角。>1坡體穩(wěn)定，坡體不穩(wěn)定，時，坡體處于極限平衡狀態(tài)。.考慮地下水的影響有地下水時滑坡穩(wěn)定性分析地下水對滑坡穩(wěn)定的影響，主要是靜水壓力和動水壓力:                                    式中：-水的密度；    

11、0; -裂隙中的水柱高；      -滑坡體中含水高度；則滑坡的穩(wěn)定系數(shù)：            式中：-的長度。    例題 設有一巖石邊坡，高30.5米，坡角，坡內(nèi)有一層面穿過，層面的傾角為。在邊坡坡頂面線8.8米處有一條張裂縫，其深度為Z=15.2米。巖石塊體密度為千牛頓/米。層面的凝聚力千帕，內(nèi)摩擦角，求水深對邊坡安全系數(shù)的影響。（二）圓弧形坡穩(wěn)定分析 在用圓弧法進行分析時，首先假定滑動面為一圓弧，把滑動巖體看作為剛體

12、，求滑動面上的滑動力及抗滑力，再求這兩個力對滑動圓心的力矩?；瑒恿睾涂够刂龋礊樵搸r坡的穩(wěn)定安全系數(shù)：圓弧形滑坡穩(wěn)定性分析                 由于假定計算滑動面上的各點覆蓋巖石重量各不相同，因此，由巖石重量引起在滑動面上各點的法向壓力也不同。抗滑力中的摩擦力與法向應力的大小有關，所以應當計算出假定滑動面上各點的法向應力。為此可以把滑弧內(nèi)的巖石分條，用所謂條分法進行分析。  (三)折線形滑坡穩(wěn)定分析 折線形

13、滑坡穩(wěn)定性分析 1.第一段滑體abb´的靜力平衡計算 根據(jù)靜力平衡條件 則：     式中-第一段滑體的推力其余如前 2.第二段滑體bcc´b´的靜力平衡計算滑體受力分析 式中 -第一段剩余下滑力，與大小相等，方向相反。 3.第n段滑體的靜力平衡計算 令 則 式中-第n段滑體的推力；      -推力傳遞系數(shù)。 4.根據(jù)以上步驟計算至最后一段(m段)滑體的靜力。 若0，則斜坡是穩(wěn)定的，若0，則斜坡是不穩(wěn)定的，需要一個大于的抗力斜坡才能保持穩(wěn)定。 另外需要注意： （1）計算所得的0時，則不再有推力向下傳遞，因此計算下一塊時無上一塊推力計算； （2）計算斷面中有逆坡時，由于滑面傾角為負值，因而也為負值，即它已不是下滑力，而是抗滑力； （3）計算斷面有逆坡時，除按實有滑面計算推力外，尚應考慮沿可能的次生滑面滑動的可能性，若按可能滑面計算出來