邊坡工程第2章-邊坡的類型及其破壞特征課件

基本要求：掌握邊坡常見的分類方法；掌握邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的概念；掌握其地質(zhì)背景、結(jié)構(gòu)特征、邊坡穩(wěn)定及破壞模式；掌握邊坡常見的破壞類型；熟悉邊坡各種破壞類型的典型斷面特征、受力方式、運(yùn)動和破壞特征、主要影響因素、變形體完整性、裂縫特征。難點(diǎn)：邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的概念，巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型劃分。重點(diǎn)：邊坡常見的分類方法，巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型劃分，邊坡常見的破壞類型。第2章邊坡的類型及其破壞特征

2.1邊坡分類2.2邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)2.3邊坡的破壞特征2.1邊坡分類邊坡的分類方法很多，常見的分類方法有按照邊坡的成因、介質(zhì)材料、高度、用途、使用年限、結(jié)構(gòu)特征以及破壞模式等。邊坡按成因可以分為自然邊坡與人工邊坡兩種。自然邊坡分為：剝蝕邊坡（構(gòu)造型、丘陵型）、侵蝕邊坡、（岸蝕邊坡、溝蝕邊坡）、塌滑邊坡。人工邊坡又可分為：挖方邊坡（由山體開挖形成的邊坡，如路塹邊坡、露天礦邊坡）、填筑邊坡（填方經(jīng)壓實(shí)形成的邊坡，如路堤邊坡、渠堤邊坡等）2.1.1按邊坡成因分類按邊坡介質(zhì)材料可分為土質(zhì)邊坡、巖質(zhì)邊坡與巖土混合邊坡三種。1）土質(zhì)邊坡——整個邊坡均由土體構(gòu)成，按土體種類又可分為粘性土邊坡、黃土邊坡、膨脹土邊坡、堆積土邊坡、填土邊坡等。2）巖質(zhì)邊坡——整個邊坡均由巖體構(gòu)成，按巖體的強(qiáng)度又可分為硬巖邊坡、軟巖邊坡和風(fēng)化巖邊坡等，按巖體結(jié)構(gòu)分為整體狀(巨塊狀)邊坡、塊狀邊坡、層狀邊坡、碎裂狀邊坡、散體狀邊坡。3）巖土混合邊坡——邊坡下部為巖層，上部為土層，即所謂的二元結(jié)構(gòu)的邊坡。2.1.2按邊坡介質(zhì)材料分類按邊坡的高度可分為一般邊坡和高邊坡兩種。1）一般邊坡——巖質(zhì)邊坡總高度在30米以下，土質(zhì)邊坡總高度在15—20米以下。2）高邊坡——巖質(zhì)邊坡總高度大于30米，土質(zhì)邊坡總高度大于15—20米。實(shí)踐證明，容易發(fā)生變形破壞和滑坡的邊坡多為高邊坡。2.1.3按邊坡的高度分類在不同的工程領(lǐng)域，邊坡的用途不同，也有不同的分類方法。1）交通領(lǐng)域：路塹邊坡，路堤邊坡。2）水工領(lǐng)域：水壩邊坡，渠道邊坡，壩肩邊坡，庫岸邊坡。3）礦山領(lǐng)域：露天礦邊坡，棄渣場邊坡。4）建筑領(lǐng)域：建筑邊坡，基坑邊坡。不同領(lǐng)域的高陡邊坡定義有很大的差別，如礦山行業(yè)邊坡高度在300米以上，邊坡角在45°以上的邊坡叫高陡邊坡，而在交通領(lǐng)域，邊坡高度在30米以上，邊坡角在30°以上(坡比小于1：1.732)就可稱為高陡邊坡。2.1.4按邊坡用途分類1）類均質(zhì)土邊坡：邊坡由均質(zhì)土體構(gòu)成。2）近水平層狀邊坡：由近水平層狀巖土體構(gòu)成的邊坡。3）順傾層狀邊坡：由傾向臨空面(開挖面)的順傾巖土層構(gòu)成的邊坡。4）反傾層狀邊坡：巖土層面傾向邊坡山體內(nèi)。5）塊狀巖體邊坡：由厚層塊狀巖體構(gòu)成的邊坡。6）碎裂狀巖體邊坡：邊坡由碎裂狀巖體構(gòu)成，或?yàn)閿鄬悠扑閹?，或?yàn)楣?jié)理密集帶。7）散體狀邊坡：邊坡由破碎塊石、砂構(gòu)成，如強(qiáng)風(fēng)化層。2.1.5按邊坡結(jié)構(gòu)特征分類2.1.4按邊坡結(jié)構(gòu)特征分類圖2.3不同坡體結(jié)構(gòu)的邊坡示意圖a)類均質(zhì)土坡；b)近水平層狀邊坡；c)順傾層狀邊坡；d)反傾層狀邊坡；e)塊狀巖體邊坡；f)碎裂狀巖體邊坡1）國際分類法：SMR法、CSIR分類法、五級分類法。2）國內(nèi)分類法：九級分類法：楔型滑動、圓弧型滑動、順層滑動、傾倒變形、潰屈破壞、復(fù)合型滑動、岸坡或斜坡開裂變形體、堆積層滑坡、崩塌碎屑流滑坡?！端姽こ踢吰略O(shè)計(jì)規(guī)范》(SL386-2007)將邊坡分為臨時邊坡和永久邊坡。臨時邊坡——僅在短時間或工程施工期處于臨空狀態(tài)修建建筑物后邊坡不再處于臨空狀態(tài)的邊坡。永久邊坡——長期處于臨空狀態(tài)的邊坡。2.1.6按邊坡破壞模式分類2.2邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)所謂邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)是指組成邊坡的結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體及其組合特征的總和，是在漫長的地質(zhì)歷史過程中形成的。巖質(zhì)邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)的分類，主要以巖石的強(qiáng)度、巖體被結(jié)構(gòu)面切割的程度（巖體完整性）以及巖體的結(jié)構(gòu)形態(tài)特征等因素為基礎(chǔ)。邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本類型可以分為：整體塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)和散體結(jié)構(gòu)，其中各類型又分為若干亞類，巖質(zhì)邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)類型及其地質(zhì)背景、結(jié)構(gòu)特征、邊坡穩(wěn)定及破壞模式分析詳見表2.1所示。2.2.1巖質(zhì)邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)表2.1巖質(zhì)邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)分類地質(zhì)結(jié)構(gòu)地質(zhì)背景結(jié)構(gòu)特征邊坡穩(wěn)定及破壞模式類型亞類整體塊體結(jié)構(gòu)邊坡巖漿巖、中深變質(zhì)巖、厚層沉積巖，火山巖巖體呈塊狀、厚層狀，結(jié)構(gòu)面不發(fā)育，多為剛性結(jié)構(gòu)面，貫穿性軟弱結(jié)構(gòu)面少見。邊坡穩(wěn)定條件好，易形成高陡邊坡?；瑒臃€(wěn)定性受結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度與巖石抗剪斷強(qiáng)度控制。主要邊坡破壞模式：①多沿某一結(jié)構(gòu)面或復(fù)合結(jié)構(gòu)面滑動；②節(jié)理或節(jié)理組易形成楔形體滑動；③發(fā)育陡傾結(jié)構(gòu)面時易形成崩塌。表2.1巖質(zhì)邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)分類（續(xù)1）地質(zhì)結(jié)構(gòu)地質(zhì)背景結(jié)構(gòu)特征邊坡穩(wěn)定及破壞模式類型亞類層狀結(jié)構(gòu)邊坡層狀同向結(jié)構(gòu)各種厚度的沉積巖、層狀變質(zhì)巖和復(fù)雜多次噴發(fā)的火山巖邊坡與層面同向，傾向夾角小于30°，巖體多呈互層和層間錯動帶常為貫穿性軟弱結(jié)構(gòu)面。穩(wěn)定性受坡角與巖層傾角組合關(guān)系、順坡向軟弱結(jié)構(gòu)面的發(fā)育程度及強(qiáng)度所控制。主要邊坡破壞模式：①層面或軟弱夾層易形成滑動面坡腳切斷后易產(chǎn)生滑動；②傾角較陡時易產(chǎn)生潰屈或傾倒；③傾角較緩時坡體易產(chǎn)生傾倒變形；④節(jié)理或節(jié)理組易形成楔形體滑動。層狀反向結(jié)構(gòu)層狀斜向結(jié)構(gòu)巖層傾向與邊坡傾向基本相反，巖體呈層狀或者二元結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)面發(fā)育。穩(wěn)定性受坡角與巖層傾角組合、巖層厚度、層間結(jié)合能力及反傾結(jié)構(gòu)面發(fā)育與否所控制。主要邊坡破壞模式：①巖層較陡或存在有陡傾結(jié)構(gòu)面時易產(chǎn)生傾倒彎曲松動變形；②坡腳有軟層時上部易拉裂或局部崩塌、滑動；③節(jié)理或節(jié)理組易形成楔形體滑動。層狀反向結(jié)構(gòu)層狀斜向結(jié)構(gòu)巖層傾向與邊坡傾向斜交或垂直，傾向夾角30°～150°。邊坡穩(wěn)定性較好，層面與坡面走向夾角越小，滑動的可能性越高。主要邊坡破壞模式：①易形成層面與節(jié)理組成的楔形體滑動或崩塌；②節(jié)理或節(jié)理組易形成楔形體滑動。地質(zhì)結(jié)構(gòu)地質(zhì)背景結(jié)構(gòu)特征邊坡穩(wěn)定及破壞模式類型亞類碎裂結(jié)構(gòu)邊坡各種巖石的構(gòu)造影響帶、破碎帶、蝕變帶或風(fēng)化破碎巖體巖體結(jié)構(gòu)面發(fā)育，多短小無規(guī)則分布，巖塊存在咬合力。巖體宏觀的工程力學(xué)特性已基本不具備由結(jié)構(gòu)面造成的各向異性邊坡穩(wěn)定性較差，坡度取決于巖塊間的鑲嵌情況和巖塊間的咬合力，抗滑穩(wěn)定性受斷裂結(jié)構(gòu)面控制。主要邊坡破壞模式：易發(fā)生崩塌、剝落。散體結(jié)構(gòu)邊坡

各種巖石的構(gòu)造破碎及其強(qiáng)烈影響帶、強(qiáng)風(fēng)化破碎帶由碎屑泥質(zhì)物夾大小不規(guī)則的巖塊組成，軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)育成網(wǎng)狀邊坡穩(wěn)定性差，坡度取決于巖體的抗剪強(qiáng)度，主要邊坡破壞模式：易發(fā)生弧面型滑動和沿其底面滑動。表2.1巖質(zhì)邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)分類（續(xù)2）土層（含堆積層等）是第四系各類成因堆積物的總稱，屬于廣義的沉積巖范疇。但因?yàn)橥临|(zhì)邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)與一般巖質(zhì)邊坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)差距大，其破壞模式也有很大區(qū)別。按土質(zhì)邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)可劃分為：類均質(zhì)體邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)、堆積結(jié)構(gòu)面順傾邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)和二元邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)。土質(zhì)邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地質(zhì)背景、結(jié)構(gòu)特征、邊坡穩(wěn)定及破壞模式分析見表2.2。2.2.2土質(zhì)邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)表2.2土質(zhì)邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)分類地質(zhì)結(jié)構(gòu)地質(zhì)背景結(jié)構(gòu)特征邊坡穩(wěn)定及破壞模式類型亞類類均質(zhì)體邊坡巖士體結(jié)構(gòu)細(xì)顆粒類均質(zhì)體邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)細(xì)顆粒均質(zhì)黏性土，均質(zhì)黃土、均質(zhì)殘積土、均質(zhì)堆填土邊坡土體中不存在向臨空傾的結(jié)構(gòu)面巖土體的強(qiáng)度對邊坡的穩(wěn)定起控制作用，堆積和沉積等結(jié)構(gòu)面不起控制作用。易形成邊坡坍塌和弧形滑動。主要邊坡破壞模式：①土質(zhì)邊坡堆塌；②土質(zhì)邊坡溜塌；③類均質(zhì)巖體弧形滑坡。土石混雜的類均質(zhì)體邊坡巖土體結(jié)由殘積、崩坡積、沖洪積、斜坡變形堆積和人工填土形成土石混合體，在形成過程中，沒有強(qiáng)度差異較大的不同的堆積物的表2.2土質(zhì)邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)分類（續(xù)1）地質(zhì)結(jié)構(gòu)地質(zhì)背景結(jié)構(gòu)特征邊坡穩(wěn)定及破壞模式類型亞類堆積結(jié)構(gòu)面順傾邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)殘積層邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)巖石經(jīng)風(fēng)化作用而殘留在原地的碎屑堆積物呈碎石土狀、砂土狀、土狀，有順傾的原巖結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度較低結(jié)構(gòu)面對邊坡的穩(wěn)定起控制作用，沿結(jié)構(gòu)面易形成坍塌和滑坡。主要邊坡破壞模式：①土質(zhì)邊坡堆塌；②土質(zhì)邊坡溜塌；③沿原巖結(jié)構(gòu)面的滑坡滑坡堆積邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)在歷史上曾形成滑坡，呈老滑坡、古滑坡地貌形態(tài)老滑坡體中存在一個或多個滑動面，滑帶的強(qiáng)度低，特別是在水的作用下強(qiáng)度更低地表水、地下水作用或人工切坡易誘發(fā)老滑坡復(fù)活。主要邊坡破壞模式：①老滑坡（整體）復(fù)活；②老滑坡局部復(fù)活或形成新的滑坡體人工填土堆積邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)由人工填筑路堤和其他建筑場地的棄土形成坡體中存在老地面、不同填料的界面，填土以下有基巖頂面和軟弱層，這些面向臨空緩傾時，易形成滑動在填方部分可能形成坍塌、弧形滑動和不同填料交界面的滑動；在陡坡上填筑時易形成沿老地面滑動；在老地面以下有松散軟弱層時，易形成擠出性滑動，下伏基巖頂面向臨空緩傾時，易產(chǎn)生沿基巖頂面的滑動。主要邊坡破壞模式：①土質(zhì)邊坡堆塌；②土質(zhì)邊坡溜塌；③類均質(zhì)巖體弧形滑坡；④沿填土交界面的滑坡；⑤沿老地面的滑坡；⑥沿基巖頂面的滑坡；⑦沿下伏軟弱面的擠出滑動沖洪積、坡積、崩積邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)沖洪積、坡積、除滑坡以外的斜坡變形堆積，存在順坡向的強(qiáng)度較低的堆積結(jié)構(gòu)面邊坡體中有向臨空緩傾的堆積沉積結(jié)構(gòu)面下伏軟弱層的擠出性滑坡邊坡體的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)面對邊坡的穩(wěn)定性起控制作用。易形成各種類型的坍塌和沿堆積結(jié)構(gòu)面的滑動。主要邊坡破壞模式：①土質(zhì)邊坡堆塌；②土質(zhì)邊坡溜塌；③沿堆積結(jié)構(gòu)面的滑坡表2.2土質(zhì)邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)分類（續(xù)2）地質(zhì)結(jié)構(gòu)地質(zhì)背景結(jié)構(gòu)特征邊坡穩(wěn)定及破壞模式類型亞類二元邊坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)多由堆積和殘積形成，對堆積形成的二元結(jié)構(gòu)邊坡，其穩(wěn)定性首先決定于下伏基巖面的性狀及產(chǎn)狀；對殘積形成的二元結(jié)構(gòu)邊坡，其穩(wěn)定性主要決定于基巖風(fēng)化狀態(tài)，殘積細(xì)顆粒的物理力學(xué)特性，及其含水狀況。邊坡上部為土層、下部為巖層；或上部為巖層、下部為土層（全風(fēng)化巖石），多層疊置。疊置型巖土混合邊坡基巖面與邊坡同向且傾角較大時，蓄水、暴雨后或振動時易沿基巖面產(chǎn)生滑動。主要邊坡破壞模式：①土層沿下伏基巖面滑動；②土層局部坍滑；③上部巖體沿土層蠕動或錯落。2.3邊坡破壞特征常見的并具有一定規(guī)模的邊坡破壞類型有：崩塌、滑坡、錯落、坍塌。每種破壞類型的典型斷面、受力方式、運(yùn)動和破壞特征、主要影響因素、變形體完整性、裂縫特征列于表2.3中。表2.3常見邊坡破壞類型及特征邊坡病害分類典型斷面形式受力方式運(yùn)動和破壞特征主要影響因素變形體完整性裂縫特征崩塌自重影響引起的傾斜、滑移、拉裂、剪切、壓縮擠出等造成崩塌以垂直運(yùn)動為主，巖體高速向下崩落、翻滾、跳躍重力、震動力、根劈力、水柱壓力、冰劈力等經(jīng)碰撞、翻滾、跳躍，巖體破碎，大塊遠(yuǎn)、小塊近，常為碎石堆狀崩塌前，后緣有拉張裂縫，崩塌后留有較新鮮斷壁滑坡重力引起主滑帶剪切、后緣拉張、前緣剪出以水平運(yùn)動為主，沿滑動面向前滑移地下水和降雨滲入，使滑坡土強(qiáng)度降低，動靜水壓力、震動力、上部加載，下部削方等多數(shù)滑坡保持相對完整性，高速遠(yuǎn)程滑坡呈碎屑流狀堆積即將滑動時和滑動后，前緣、兩側(cè)及后緣均有滑坡裂縫表2.3常見邊坡破壞類型及特征（續(xù)）邊坡病害分類典型斷面形式受力方式運(yùn)動和破壞特征主要影響因素變形體完整性裂縫特征錯落重力使下部軟墊層壓縮擠出，上部巖體沿陡裂面下錯沿陡傾錯落面垂直向下錯動，整體性強(qiáng)，落距不大地下水及降雨減弱下部墊層強(qiáng)度，頂部加載，工程削方等整體完整下錯錯落前，后緣有拉張裂縫，在錯落后有明顯錯坎坍塌巖體各部分結(jié)合強(qiáng)度低，在重力作用下，沿不固定面塌落自上而下、自外向里坍落降雨降低巖土體強(qiáng)度，增大自重，邊坡過高、過陡等多為散體狀堆于坡腳先在頂部形成密集拉裂縫，坍塌后，拉裂縫逐漸向后發(fā)展，裂縫產(chǎn)狀向臨空傾崩塌是較陡斜坡上的巖土體在重力作用下突然脫離母體崩落、滾動、堆積在坡腳（或溝谷）的地質(zhì)現(xiàn)象。產(chǎn)生在土體中者稱土崩，產(chǎn)生在巖體中者稱巖崩。2.3.1崩塌崩塌的規(guī)模大小、物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、活動方式、運(yùn)動途徑、堆積情況、破壞能力等千差萬別，但其形成機(jī)理是有規(guī)律的，根據(jù)崩塌的破壞機(jī)理，將崩塌劃分為傾倒式崩塌、滑移式崩塌、鼓脹式崩塌、拉裂式崩塌和錯斷式崩塌等五種破壞模式。2.3.1崩塌傾倒式崩塌滑移式崩塌（a）平面式滑移；（b）楔形體滑移；（c）圓弧式滑移鼓脹式崩塌2.3.1崩塌拉裂式崩塌圖錯斷式崩塌滑坡是指斜坡上的土體或者巖體，受河流沖刷、地下水活動、地震及人工切坡等因素影響，改變了坡體內(nèi)一定部位的軟弱帶（或面）中應(yīng)力狀態(tài)，或因水和其他物理化學(xué)作用降低其強(qiáng)度，在重力作用下，沿著一定的軟弱面或者軟弱帶，整體地或者分散地順坡向下滑動的自然現(xiàn)象。由于變形破壞的復(fù)雜性和表現(xiàn)形式的多樣性，滑坡的破壞模式很多，按滑體的組成物質(zhì)，可劃分為兩大類：巖質(zhì)滑坡和土質(zhì)滑坡。(1)巖質(zhì)滑坡巖質(zhì)滑坡按主滑帶（面）成因劃分為三個大類：順層（層面）滑坡、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面滑坡和同生面滑坡。2.3.2滑坡①順層（層面）滑坡按主滑面特征細(xì)分為六種破壞模式：完全平面式順層破壞模式、前緣剪出式順層破壞模式、潰屈式順層破壞模式、階梯式順層破壞模式、楔形順層破壞模式和緩傾平推式順層破壞模式

完全平面式順層滑坡示意圖前緣剪出式順層滑坡示意圖潰屈式順層滑坡示意圖階梯式順層滑坡示意圖楔形順層滑坡示意圖

緩傾平推式順層滑坡示意圖②構(gòu)造結(jié)構(gòu)面滑坡按主滑面特征細(xì)分為五種破壞模式：單一平面式結(jié)構(gòu)面破壞模式、單一弧形結(jié)構(gòu)面破壞模式、雙結(jié)構(gòu)面楔形破壞模式、多結(jié)構(gòu)面折線式破壞模式和斷層破碎帶破壞模式。

單一平面式結(jié)構(gòu)面滑坡示意圖

單一弧形結(jié)構(gòu)面滑坡

雙結(jié)構(gòu)面楔形破壞滑坡典型多結(jié)構(gòu)面折線式滑坡典型斷層破碎帶滑坡地質(zhì)斷面圖③同生面滑坡按主滑面特征細(xì)分為三個破壞模式：錯落擠壓剪切式破壞模式、碎裂巖體壓裂式破壞模式和類均質(zhì)巖體弧形破壞模式。

典型錯落擠壓剪切式滑坡斷面圖1、擠壓剪切帶；2、錯落構(gòu)造面；3、錯落體；4、完整巖體；5、原地面線；5＇、錯落后的地面線；6、岸坡堆積體；7、河床；8、擠