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1、工程地质学 ENGINEERING GEOLOGY 主讲人：刘岁海 lecturer：Liu Suihai 斜坡变形破坏工程地质研究 Engineering geology study of slope deformation failure 第七节 斜坡稳定性评价 斜坡稳定性评价的目的： 1、合理设计人工边坡，使之既稳定安全，又不浪费 开挖工作量； 2、评定、核算与工程有关的天然斜坡稳定性现状及 受工程影响后的稳定性状况； 3、对已建成的人工边坡检查其稳定性状况； 4、为整治斜坡提供设计依据。 1、自然历史分析法 2、工程地质类比法 3、图解法 4、数学力学计算法 斜坡稳定性评价的方法： 一
2、、自然历史分析法 是一种定性评价的方法。 主要通过研究斜坡形成的地质历史和所处的自然地 理及地质环境、斜坡的地貌和地质结构、发展演化阶段 及变形破坏形迹，分析主要的和次要的影响因素，从而 对斜坡稳定性作出初步评价。 这种方法实质是通过追溯斜坡发生、发展演化的全 过程，来进行稳定性评价。 它对研究斜坡稳定性的区域性规律尤为适用。 区域地质背景 分析影响因素 预测发展趋势 1、 从地质构造方面分析 结构面的位置、性质、连通情况，结构面与临空面的关系，斜 坡可能破坏的类型、规模等。 2、从地形地貌方面分析 地形地貌特征 斜坡稳定性状态或滑坡的不同发育阶段 滑坡的微地貌调查 稳定性判断的定量数值，如滑
3、动距离、 垂直位移高度和多级滑动面等。 二、工程地质类比法二、工程地质类比法 类比法是将所要研究的斜坡或拟设计的人工边坡与已研究过的斜 坡或人工边坡进行类比，来评价其稳定性或确定其坡角和坡高。 类比时必须全面分析研究工程地质条件和影响斜坡稳定性的各项 因素，比较其相似性和差异性。相似性愈高，则类比依据愈充分 ，所得结果愈可靠。 类比的基础是相似，只有相似程度较高才可进行类比。所以类比 法一定要充分做好工程地质调查研究工作，而且要有丰富的实践 经验。 工程地质类比法 依据相似原则 斜（边）坡类型类比 破坏类型类比 条件类比 三、图解法三、图解法 图解法是一种定性或半定量的评价方法。 在斜坡稳定性
4、评价中,一般采用两种图解法，即图表计算法和图 解分析法。 图表计算法其基本原理一般都是根据斜坡所处的条件。先确定某 一无因次量，并绘制不同坡角情况下无因次量与稳定系数关系曲 线图，或不同稳定系数情况下的无因次量与坡角关系曲线图。借 助于曲线图，在已知C、tg、H等参数后，即可直 接从关系曲线上查得稳定系数。 图表计算法与力学计算法相比较，其结果精度差些。但是，在进 行边坡初步设计时是可以满足要求的。 图解分析法： 图解分析法以极射赤平投影为基础，通过对斜坡 岩体结构面的统计调查，掌握优势结构面的产状 特征，据以分析它们对斜坡稳定性的影响。 单一软弱面情况 两组软弱面情况 四、数学力学计算方法
5、1、极限平衡计算方法刚体极限平衡法 假设前提： （1）只考虑破坏面上的极限破坏状态，而不考虑岩土体的变 形，即视岩土体为刚体。 （2）破坏面上的强度由C、值决定，遵循库仑判据。 （3）滑体中的压力以正应力和剪应力的形式集中作用于滑面 上，均视为集中力。 （4）三维问题简化为二维（平面）问题来求解。 稳定性系数： 安全系数：在岩土体稳定性评价中，由于边界条件 、荷载条件、岩土体强度等难以精确确定，通常在设计上 考虑上述因素及建筑物重要性而综合确定一经验值。 土质斜坡稳定性计算 A、无粘性土坡 B、粘性土坡 圆弧法、条分法：瑞典条分法、Bishop法 岩质斜坡稳定性计算 A 、平面滑动：单平面、同
6、向双平面、多平面 B 、楔形体滑动 均质土坡瑞典条分法 如图：一简单均质土坡，取一假定 滑弧圆心为O，半径为R和滑弧AC。 将滑动土体沿铅直方向分成若干土 条（R/10-R/20） 取第i条分析，不考虑土条间的作用力 ，则第i条作用在滑弧面上的力有： （1）、由土条自重Wi在滑弧上引起 的切向力为 （2）、由土条自重Wi在滑弧上引起的法向力所产生的抗滑力为 ： （3）、滑动面上的凝聚力产生的抗滑力为： 若斜坡滑动时，各土条围绕圆心O旋转，则斜坡的稳 定性系数为该土条的总抗滑力矩与总滑动力矩之比： 最危险滑面的确定： 对于均质粘性土斜坡最危险滑动面应通过坡脚， 圆心O的位置按以下步骤确定： （1
7、）根据下表中坡角值查1和2，找出0点 （2）按下图所示确定E点； （3）连接EO，在EO的延长线上取一系列圆心O1，O2，,On; （4）分别计算O1，O2，,On所对应滑动圆弧上的稳定性系数K1 ，K2，Kn，联其端点，所得曲线上最小的Kmin值所对应的Om点 ，即为最危险滑弧圆心。 若土层复杂，则Om不一 定是最危险滑动弧圆心，为此， 可过点作垂直OE的线段，在该 线段上取其相应的K值，用上述 方法求得最小的K值。 根据滑面纵剖面的起伏情况，取单位宽度考虑， 把滑体划分成若干块段，1，2，n 第i条块的受力情况分析： 折线滑面剩余推力法 滑块两侧的摩擦力和滑体自身挤压力不考虑 自重 Wi、
8、水平地震力 KcWi、侧水压力 PW、上一条块的剩余下滑力 Ei-1、 本条的剩余下滑力 Ei的反力、扬压力 Ui、法向反力Ni、切向反力Ti 基本荷载（仅考虑重力）计算如下： 有地下水时，需要考虑边界上的水压力： 稳定性计算编程迭代过程： 第九节 斜坡变形破坏的防治 防治目标：减灾、防灾、保护环境 防治原则：以防为主，及时治理 应该把防灾贯穿到工程建设的各个环节，在工程规划选址、设 计、施工各阶段均应注重防灾减灾。例如灾害预测及危险性评估正 体现了这一原则。 防治指的是预防与治理两方面： 滑坡预防：指的是滑坡灾害没有产生以前，人们已经了解 其存在的危险性和危害性，并采取相应的措施加以防范，使
9、滑坡损 失降至最小程度。预防是以勘察分析、预测预报、动态监测为基础 ，同时提出有效的预防措施及相应的设计施工工作。 滑坡治理：指的是对潜在不稳定体采取有针对性的工程措 施，确保其稳定，从根本上消除隐患。治理是一项工程，它包括对 灾害体的勘察、评价，提出经济合理的工程措施，并付之实施。 防治依据 1、工程措施的技术可能性及必要性 .场地的合理选择与规划的预见性 .消除或改变不利因素的可能性 .增强斜坡稳定性的工程措施之必要性 2、工程措施的经济合理性 是制定具体整治方案应遵循的经济原则，包含以下内 容： .按工程的重要性分别对待 .工程措施方案的优化 3、工程措施的社会环境效应 斜坡治理往往是社
10、会环境综合治理的一个组成部分， 因而在防治中应考虑以下因素： .斜坡所处社会环境特征及其工程措施的社会效益 .斜坡运行的管理水准 .斜坡的环境效应 滑坡灾害防治基本程序 滑坡防治方案设计 滑坡防治工程施工 滑坡防治竣工验收 工程治理搬迁避让监测预警 防治方案可行性研究 防治方案初步设计 防治方案施工图设计 滑坡工程地质勘(调)查 工程地质条件+人文因素 1、防预措施 （1）、绕避：改线 架桥跨越 隧道穿越 （2）、拦截：拦石墙 拦栅网 （3）、排水：地表排水：排水沟、坡面防渗 地下排水：盲沟、排水洞、排水孔 （4）、监测预警 2、治理措施 （1） 排水措施 （2） 削方、堆压 （3） 支挡工程
11、：挡土墙：砌置挡墙 加筋土挡墙 锚固：单一锚杆（索） 挂网+喷浆+锚杆（索） 构+锚杆（索） 抗滑桩：钢管桩 钢筋+砼桩 砼桩 结合形式：桩+锚 桩+墙（板、梁） （4） 坡面防护：横向护坡 植基绿色护坡 （5） 其它： 固结灌浆 阻滑键（栓） 绕、避工程 削坡、压载工程 韩城电厂滑坡上部减重 排水工程 拦截系统 抗滑挡墙 布置：对于中、小型滑坡，可在滑坡前缘， 将墙设在滑坡中下部有稳定 岩层的锁口处 抗滑桩 特点：设桩位置灵活，施工简单，开挖面积小。 适用条件：适用于非塑流性滑坡 布置：取决于滑体的密实程度、滑坡推力大小及施工条件等 锚杆、锚索 岩质边坡和崩塌，提高滑动面上的法向应力，提高抗
12、滑力 锚杆的方向和深度视斜坡的结构而定 锚杆挡墙：只用于小型的基岩滑坡整治 香港大学边坡锚固工程 重力式挡土墙 攀枝花市建筑开挖边坡 攀枝花机场边坡加筋土挡土墙 墙面板 拉筋 肋柱 挡板 拉杆 锚定板式 路肩式挡土墙 路基上边坡防护 建筑物地基边坡防护 浆砌片(块)石护坡墙 挂网喷射混 凝土护坡 奉节新城多种支挡结构复合的形式进行边坡防护 桩板式挡土墙 锚杆式挡土墙 重力式挡土墙 浆砌块石护坡 拦石墙(缓冲墙) 护坡 岸坡、高陡边坡 灰浆抹面、浆砌石、草皮护 坡等 岩土体性质改良 用压浆、培烧或化学工业方法改良滑坡体及滑动带物 质力学性质。 思考题 1. 斜坡应力分布的基本特征。 2. 斜坡变形破坏的基本形式与特征。 3. 滑坡与崩塌的基本区别。 4. 滑坡的基本要素与基本类型。 5. 滑坡的识别标志有哪些？ 6. 影响斜坡稳定性的因素有哪些？ 7. 斜坡稳定性评价的主要方法有哪些？
