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1、边坡工程理论与加固技术,第一讲 边坡工程基础理论,1.1 边坡的形成与演化规律 1.1.1 边坡的形成 （1）斜坡与边坡（斜坡：自然斜坡；边坡：与人类工程活动有关的斜坡） （2）边坡形成因素 内动力地质作用（构造作用：地壳上升、下降、水平等运动） 外动力地质作用（流水侵蚀作用：切割、冲刷、搬运、堆积） 人为工程活动（开挖、堆填） （3）边坡形成过程 边坡基本物质形成 构造运动上升 河流侵蚀下切,1.1.2 边坡分类 （1）按边坡组成物分,软岩边坡 逆倾向边坡（岩层倾向与坡向相反）,半成岩边坡 走向边坡 （岩层倾向与坡向一致）,岩质边坡,硬岩边坡 顺倾向边坡（岩层倾向与坡向一致）,土质边坡,土层
2、边坡 黄土、成都粘土,碎石土边坡 坡、崩、残积块碎石土,砂卵（砾）石边坡 冲、洪积、冰积砂砾石土,岩质土质边坡,（2）按边坡成因类型分,构造侵蚀边坡 构造堆积边坡 流水侵蚀边坡 流水堆积边坡 人为作用边坡,基岩裸露 无基岩裸露 基座阶地 堆积阶地 切割边坡,内动力地质作用,外动力地质作用,（3）按边坡相对高度分,天然斜坡,低坡 500m,人 为 切 坡,岩质切坡： 低切坡 100m,土质切坡： 低切坡 5m 低高切坡 515m 中高切坡 1540m 高高切坡 4080m,（4）按边坡坡度分 平地（准平台） 65,(5)按边坡纵剖面形态划分,平顶型,线型 阶状 陡坡 缓坡,尖顶型,线型 阶状 陡
3、坡 缓坡,陡坡 缓坡 陡坡 缓坡,陡坡,缓坡,陡坡 缓坡 陡坡 缓坡,陡坡,缓坡,斜坡命名：黄土侵蚀平顶陡坡缓坡型高坡,1.1.3 边坡演化规律 （1）边坡演化的动力 边坡的自重应力 内动力地质作用构造运动 外动力地质作用风化作用，流水侵蚀作用 人类工程活动 （2）边坡变形、破坏的类型 滑坡类 剥落类碎屑流、溜沙坡、落石滚石 崩塌类 裂变类 水土流失,（3）边坡变形、破坏、演化的规律 以上升运动为主的边坡变形、破坏演变规律 演变规律： 边坡高差 由小大 边坡坡度 由小大小大 周期推进，但不重复 具有：开裂变形破坏相对稳定开裂变形破坏 周期性的向极不稳定演化的规律 以下降运动为主的边坡演变规律
4、演变规律： 边坡高差 由大小 边坡坡度 由大小 边坡向稳定更稳定方向发展,1.1.4 边坡演变过程中的力学特征 （1）边坡形成前的力学特征 1 1 3 3 （2）边坡形成以后边坡应力特征 1 1 3 3 0 (3 3)cos max 产生变形开裂,1.2 滑坡基础知识 1.2.1 滑坡的形成 （1）滑坡形成环境 地貌环境山地斜坡环境 地质环境 水文气象环境 人类活动,地质构造（断层带、活力断裂、地震） 地层岩性（易滑地层、分布区）,河流冲刷 大雨、暴雨、长期绵雨,（2）滑坡形成条件,内部条件,地形条件（小发10）,多发10 20 ，极易发21 35 ，多发35 45 地层岩性（偶滑、少滑、易滑
5、、极易滑） 坡体结构（地质构造）、优势结构面（层面、顺坡向裂隙）,外部条件,水的侵蚀（降雨、降雪、地下水） 水的冲刷（沟河水冲刷） 加载（天然加载、人工堆填加载） 开挖坡脚 振动（地震、爆破、机震） 其它,（3）滑坡形成条件分析主控因素分析法 主控因素分析的实质 从众多的滑坡形成条件中分析确定主要因素 主控因素与滑坡防治对策 主控因素分析是滑坡防治对策制定的基础 终止主控因素的作用：（防治塘、渠水渗漏、河湖水冲刷） 制约、减轻主控因素作用（地表截排水，地下输水） 补偿因主控因素作用而降低了的抗滑能力（减载压脚、支挡抗滑、滑面预应力加固、滑带灌浆加固）,1.2.2 滑坡特征 （1）滑坡基本要素与
6、平面特征 滑坡基本特征,（1）滑坡平面特征 平面形态（纵长形、横展形、半圆形） 滑坡后壁特征（圆椅状） 滑体表部特征（裂隙、纵向分级、横向分块） （2）滑体组成、结构与坡面特征 滑体组成（岩质滑坡破碎岩体；土质滑坡粘性土，块碎石土） 滑体结构（破碎、裂缝、褶曲、架空、上下错动、超复） 剖面特征（剖面能反映滑体组成、结构、滑动面形态、滑坡发生过程与特性） 土质滑坡（土层中滑面为圆弧形、岩层面为折线、直线型） 岩质滑坡（顺向坡多为直线、折线；逆向坡多为折线） 半岩质滑坡（滑动面多呈折线形、圆弧形）,（3）滑坡形成过程与运动特征 滑坡形成过程：弹塑性变形阶段 微裂隙变形阶段 匀速变形阶段（应力向嵌合
7、点集中） 加速变形阶段（嵌合点剪破产生蠕滑） 剧滑变形阶段（滑面贯通碾磨） 运动特征 a整体平行滑移 滑体完整，无明显破裂 b差异运动碰撞破碎拉槽,C 滑速,式中：U为滑体长；b为后缘相对前缘的变形；h为滑体平均厚度；E为滑体弹模；M为滑体质量；H滑体重心落差；f为滑面摩擦系数 最大滑速预测计（估）算：,式中：R为滑面岩土残、峰值比；F1为滑体区滑段面积；F2为抗滑段面积 d 最大滑距： 当V=0时：,（4）滑坡识别（判别） 滑坡识别的依据（滑坡要素与特征） 新滑坡识别 仍有活动的老滑坡识别（形态、裂缝、剪出口地下水、与两侧稳定边坡比较） 已稳定的老滑坡识别（形态、滑坡微地貌、前缘地层与两侧比
8、较）,1.2.3 滑坡分类 （1）分类原则与国内外分类简述 （2）滑坡单因子分类：滑体组成物；成因（主要外因）；滑坡规模；动力学特征；运动速度 （3）滑坡多因子分类与命名：黄土暴雨小型牵引式慢速滑坡,1.3 崩塌与落石基础知识 1.3.1 崩塌与落石的形成 （1）形成环境与区域分布 形成环境： a地形、环境坡度45多见 b地层岩性脆性岩区 多见 c地质构造强作用带 多见 崩塌区域分布（同滑坡），高山峡谷两岸多见,（2）崩塌形成条件分析,1.3.2 崩塌的分类与基本特征 （1）崩塌分类,(2)崩塌基本特征 基本要素 堆积特征 半圆锥形 大小不等杂乱无章 无平台、洼地、槽沟之分 多个崩塌相连成崩塌
9、群,（3）崩塌形成过程与运动特征 崩塌形成过程与滑坡基本相同 运动特征,滑坡 沿滑动面滑移有碰撞、能量交换、无滚动跳跃 崩塌 无滑移面，有破裂面，滚动、跳跃、碰撞,1.3.3 崩塌滑坡碎屑流（泥石流）灾害链 （1）灾害链的形成特征 地形特征 物质条件 斜坡中上部有丰富的物质 （强风化岩体、巨厚残、坡、崩积物） 多种构造重造作用 水作用（多大暴雨、久雨、久晴） 地震作用（度以上强地震区） 具有周期性规律,（2）崩塌、滑坡、碎屑流相互作用规律 崩塌体高速撞击加载 滑坡快速启动高速滑移 块体碰撞、碎裂能量交换高速流动 底床变缓、阻力大、堆积,（3）实例分析 基本情况： 发生时间：2000年4月9日2
10、0时 规模：3108m3 位移：水平9Km，垂直3Km 滑速： 39m/s 阻断易贡藏布，爬上对岸台地，毁森林，形成长1.5Km、宽2.6Km、高130m的土石坝 2000年6月10日21时溃决,地质构造： 石炭二迭系深变质花岗片麻岩 拉萨波密褶皱带 北东林芝断裂和北西波密断裂交界处 地震活动强烈，近100年发生中强地震14次，年 均降雨1086.1mm 1902年发生1次 周期100年左右,1.4 溜砂坡基础知识 1.4.1 溜砂坡的概念 （1）风化剥落与溜沙坡 （2）溜砂坡定义：高陡岩质边坡因强风化作用产生大量的砂、碎屑，在自重作用下运动到坡脚堆积成的锥状地形称为溜砂坡。在溜砂坡前缘坡脚开
11、挖可引起溜砂坡重新溜动。 （3）溜砂坡基本要素,1.4.2 溜砂坡的形成 （1）溜砂坡形成环境 地形：高陡 高山区深切河谷两岸 上部坡度60以上，下部30以下 地层岩性：花岗岩、砂岩、玄武岩、千枚岩、板岩、白云岩、巨厚冰水堆积层 地质构造：断裂构造内地层破碎 气候：干燥少雨环境，年降雨量500mm以下,（2）溜砂坡的形成过程与演变规律 形成过程 砂源区溜动区堆积区砂坡形成砂坡再次运动 地质运动周期性 砂坡演化的地质历史规律 溜砂坡形成演化也有周期性 地壳演化周期性 川藏公路、西藏境内通隆藏布流域现处相对稳定时期（升、降平衡） 四川的岷流域也是这样，整个青藏、川藏高原都是上升幅非常少。所以溜砂坡
12、的活动也处在一个非常缓慢时期。 人类活动堆溜砂坡的 影响 a、人为开挖修路、修房等引起砂坡堆积 b、过度放牧、破坏表部植被，砂堆复活,1.4.2 溜砂坡分类 （1）按物质粒度组成分 粒状碎屑溜砂坡（花岗岩、砂岩） 片状碎屑溜砂坡（千枚岩、片岩、板岩） 块状碎石溜砂坡（玄武岩、白云岩）,（2）按溜砂坡规律（面积）分 小型溜砂坡 5000m2 中型溜砂坡 500010000m2 大型溜砂坡 1000050000m2 特大型溜砂坡 50000m2,（3）按砂坡的活动性分 强活动溜砂坡（砂坡上无任何植被） 中强活动溜砂坡（砂坡上有少数植被） 弱活动溜砂坡（砂坡上有大量植被） 稳定溜砂坡（砂坡上全是植被）,1.4.3 溜砂坡特征 （1）砂坡表部特征（平整、一线坡、天然休止角，大多数3538） （2）砂坡内部结构（散体结构） （3）砂坡运动特征与力学机理 推移式 牵引式 剖面上的运动 a推动式 由后前，由表里 b牵引式 由前后，由表里 剩余下滑力转化为动能,
