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1、第七章斜坡变形破坏工程地质研究斜坡：地壳表部一切具有侧向临空面的地质体。按成因可分为：天然斜坡:在一定地质环境中,在各种地质营力作用下形成和演化的自然历史过程的产物。（如山坡、海岸、河岸等）、人工边坡：是由于人类某种工程、经济目的的而开挖的，往往在自然斜坡基础上形成，其特点是具有较规则的几何形态，（如路堑、露天矿坑边帮、运河（渠道）边坡、露采边坡、基坑边坡）按组成物质可分为：岩坡和土坡1 概述斜坡要素（1）坡面（2）坡肩（3）坡顶 （4）坡脚（5）坡高（6）坡角（7）坡体斜坡要素图斜坡变形破坏：又称斜坡运动，是一种动力地质现象。指地表斜坡岩土体在自重应力和其它外力作用下所产生的向坡外的缓慢或快
2、速运动。据不完全统计：我国的滑坡多达6万多处。主要分布在西北和西南地区。据统计，80年代各国滑坡损失： 美国：15亿/年 日本：150 亿/年意大利：114 亿/年 印度： 10亿/年中国：30-50万人民币/年1982年7月，四川省云阳县鸡扒子滑坡，使长江严重阻航；1983年3月，甘肃省东乡县洒勒山滑坡，摧毁了4个村庄，人畜伤亡惨重；1985年6月湖北省姊归县新滩滑坡，使新滩古镇毁于一旦，并影响长江航道；1987年8月，四川省巫溪县城岩崩，造成了严重的生命财产损失；斜坡破坏实例1989年7月，四川省华金山普降暴雨，遭致崩滑1800余处而其中的马鞍山岩崩物质被洪水冲下，使溪口镇6个厂矿和3个村
3、蒙难。1980年6月，我国湖北省远安县盐池河磷矿岩崩酿成的惨案，则是由于坡脚部位开拓水平采矿巷道，使坡体的应力状态发生急剧变化，而导致坡肩部位产生多条拉裂缝所致。 斜坡的变形破坏对人类工程、经济活动和生命财产造成很大危害，因此对其稳定性进行研究是工程建设的需要。对斜坡的稳定性作出评价和预测；为设计合理的人工边坡以及制定有效的防治措施提供依据。研究意义2 斜坡中的应力分布特征H31土体原始应力状态：斜坡中的应力特征决定了斜坡变形破坏的形式和机制，对斜坡稳定性评价和防治措施有一定意义。斜坡应力场特征斜坡周围主应力迹线发生明显偏转：愈接近临空面， 最大主应力S1愈接近平行于临空面，S3与之正交，向坡
4、内逐渐恢复到原始状态。斜坡形成过程中，侧向临空面产生，坡面附近岩土体卸荷回弹，引起应力重分布。在临空面附近造成应力集中，但在坡脚区和坡顶及坡肩附近情况有所不同：（1）坡脚附近最大主应力显著增高，且愈近表面愈高；最小主应力显著降低，于表面处降为零，甚至 转化为拉应力。这一带是坡体中应力差和最大剪应力 的部位，形成最大剪应力增高带，往往产生与坡面或 坡底面平行的压致拉裂面。（2）在坡顶面和坡面的某些部位，坡面的径向应力和坡顶面的切向力可转化为拉应力，形成张力带，易形成与坡面 平行的拉裂面。与主应力迹线偏转联系，坡体内最大剪应力迹线由原来的直线变成近似圆弧线，弧的下凹方向朝着临空方向。坡面处由于侧向
5、压力趋于零，实际上处于两向受力状态，而向坡内逐渐变为三向受力状态。影响斜坡应力分布的因素水平剩余应力的大小使坡体中主应力迹线的分布形式有所不同，明显改变了各应力值的大小，使应力分异现象加剧，尤其对坡脚应力集中带和张力带的影响最大。岩体初始应力的影响坡形的影响坡高：坡高不改变应力等值线图像，但应力值随坡高增大而线性增加。坡角：坡角变化明显改变了应力分布图象。随坡角变陡，张力带的范围有所扩大，坡脚应力集中带最大剪应力值也随之增高。坡底宽度：当W0.8H时，坡脚最大剪应力随底宽而剧增；当W0.8H 时，则保持一常值（残余坡角应力）。坡面形态：平面上的凹形坡，应力集中明显减缓。圆形和椭圆形边坡，坡脚最
6、大剪应力仅为一般斜坡 的1/2。岩土体性质和结构的影响岩土体的变形模量对均质坡体的应力分布无明显影响。泊松比可改变主应力和剪应力的分布，引起张力带变化。随着泊松比增加，坡面和坡顶的张力带扩展，而坡底则反之。斜坡岩土体结构特征对坡体应力场影响复杂，它使岩土体不均一和不连续，使沿结构面周边形成应力集中或发生应力滞斜坡中结构面周边应力集中特点，主要取决于结构面的产状与主压应力的关系。结构面与主压应力平行，在结构面端点部位或应力阻滞部位出现拉应力和剪应力集中，使结构面两侧张裂。结构面与主压应力垂直，在平行结构面方向出现拉应力，或在端点部位出现垂直结构面的压应力，有利于结构面压密和斜坡稳定。结构面与主压
7、应力斜交，结构面周边主要为剪应力集中，并于端点附近或应力阻滞部位出现拉应力。顺坡结构面与主压应力呈3040交角，将出现最大剪应力与拉应力，坡体易沿结构面发生剪切滑移，同时也可能出现折线型蠕滑裂隙系统。结构面相互交汇或转折处，形成很高的压应力和拉应力集中区，其变形与破坏较剧烈。3 斜坡变形与破坏斜坡变形破坏的三个演化阶段：斜坡变形：坡体中未出现贯通性破坏面。斜坡破坏：坡体中已形成贯通性的破坏面。破坏后的继续运动：稳定 变形 破坏斜坡变形拉裂：斜坡形成过程中，在坡面和坡顶形成的张力带， 拉应力集中形成拉张裂缝。拉裂的空间分布特点是：上宽下窄，以至尖灭； 由坡面向坡里逐渐减少。 卸荷、初始应力释放
8、侧应力减弱 岩土体松动 产生张裂面拉裂的危害性是：岩土体完整性遭到破坏；为风 化营力深入到坡体内部以及地表水、雨水下渗提供了 通道。它们对斜坡稳定均是不利的。蠕滑：斜坡岩土体沿软弱面局部向临空面方向的缓慢剪切变形。1. 表层蠕滑：斜坡浅层岩土体在重力的长期作用下，向临空面方向缓慢变形构成一个剪变带，其位移由坡面向坡内逐渐降低直至消失。2. 深层蠕滑：主要发育在斜坡下部或坡体内部。 按其形成机制特点可分为两种： 软弱基座蠕滑：在上覆层重力作用下，基座部分向临空面方向蠕动，引起上覆层的变形与解体。软弱 基座坡脚为向临空方向蠕动、挤出；上覆岩体软弱层 会出现“揉曲”，脆性层出现张性裂隙。 坡体蠕滑：
9、坡体沿缓倾软弱结构面向临空方向缓慢移动变形。两种深层蠕滑的区别： 不是沿一个统一的滑动面，受软弱基座控制 有统一滑动面，受软弱结构面控制弯曲倾倒：由陡坡或直立板状岩体组成的斜坡，当岩层走向与坡面走向大致相同时，在自重的长期作用下，由前缘开始向临空方向弯曲、折裂，并逐渐向坡内发展的变形。特征： 弯折倾倒程度由地面向深处逐渐减小，一般不会低于坡脚高程；下部岩层往往折断，张裂隙发育。但层序不乱，而岩层层面间位移明显；沿岩层面产生反坡向陡坎。 弯折倾倒的机制，相当于悬臂梁在弯矩作用下所发生的弯曲。弯折倾倒发展下去，可形成崩塌、滑坡。崩 塌定义：斜坡岩土体被陡倾的拉裂面破坏分割，突然脱离母体而快速位移，
10、翻滚、跳跃和坠落下来，堆于崖下。按崩塌规模分：山崩 坠石按物质成分分：岩崩 土崩斜坡破坏崩塌特征：一般发生在高陡斜坡的坡肩部位；质点位移方向铅直方向较水平方向大的多；崩塌发生时无依附面；突然发生，运动快速。滑坡定义：斜坡岩土沿着贯通的剪切破坏面所发生的滑移现象。滑坡特征：通常是较深层的破坏，滑移面深入坡体内部以致坡脚以下；质点位移方向水平方向较铅直方向大的多；崩塌发生时有依附面；滑移速度较慢，具有“整体性”形成崩塌的内在条件有： 1 、岩土类型岩、土是产生崩塌的物质条件。一般而言，各类岩、土都可以形成崩塌，但不同类型，所形成崩塌的规模大小不同。岩性坚硬的各类岩浆岩、变质岩及沉积岩类的碳酸盐岩、
11、石英砂岩、砂砾岩、初具成岩性的石质黄土 、结构密实的黄土等形成规模较大的崩塌；页岩、泥灰岩等互层岩石及松散土层等往往以小型坠落和剥落为主。 4 崩 塌2 、地质构造各种构造面，如节理、裂隙面、岩层界面、断层等，对坡体的切割、分离，为崩塌的形成提供脱离母体（山体）的边界条件。坡体中裂隙越发育，越易产生崩塌，与坡体延伸方向近于平行的陡倾构造面，最有利于崩塌的形成。 3 、地形地貌 江、河、湖（水库）、沟的岸坡及各种山坡、铁路、公路边坡、工程建筑物边坡及其各类人工边坡都 是有利崩塌产生的地貌部位，坡度大于 45 度的高陡斜坡、孤立山嘴或凹形陡坡均为崩塌形成的有利地形。 岩土类型、地质构造、地形地貌三
12、个条件，又统称地质条件，它是形成崩塌的基本条件。 诱发崩塌的外界因素 1 、地震地震引起坡体晃动，坡坏坡体平衡，从而诱发崩塌。一般烈度大于 7 度以上的地震都会诱发大量崩塌 2 、融雪、降雨特别是大雨、暴雨和长时间的连续降雨，使地表水渗入坡体，软化岩、土及其中软弱面，产生孔隙水压力等，从而诱发崩塌。 3 、地表水的冲刷、浸泡河流等地表水体不断地冲刷坡脚或浸泡坡脚、削弱坡体支撑或软化岩、土，降低坡体强度，也能诱发崩塌。 4 、不合理的人类活动如开挖坡脚、地下采空、水库蓄水、泄水等改变坡体原始平衡状态的人类活动，都会诱发崩塌活动。 还有一些其他因素，如冻胀、昼夜温差变化等，也会诱发崩塌。崩塌的运动
13、学特征崩塌跳跃的动能自由崩塌的速度崩塌在斜坡上的最大速度崩塌滚动的动能大型山崩在崩塌过程中位移体附近的空气承受临 时性压缩而产生“气垫效应”，实际运动速度将会大 于理论计算值。 崩塌块体沿斜坡运动的轨迹呈抛物线形。可按向下抛射物体的运动规律推导。设崩塌块体在斜坡某处跳跃速度为v0，与水平面夹角为 则水平速度：铅直速度：崩塌块体跳跃的轨迹方程为滑坡形态要素滑坡体：与母体脱离经过滑动的岩土体。滑坡床：滑坡体之下未经滑动的岩土体。滑动面：滑坡体与滑坡床之间的分解面，即滑体沿 之滑动而滑坡床相接触的面。5 滑 坡滑坡周界：滑坡体与周围不动体在平面上的分界线滑坡壁：滑坡后部滑下所形成的陡壁。滑坡台地：滑
14、体因各段下滑的速度和幅度不同而形成的一些错台，常出现数个陡坎和高程不同的平缓台面。封闭洼地：滑坡体与滑坡壁之间常拉开成沟槽或陷 落成洼地。滑坡舌：滑坡体前部伸出如舌状的部位，前端往往 伸入沟谷河流。滑坡裂隙：滑坡体在滑动过程中各部位受力性质和 移动速度不同，受力不均匀而产生的裂隙系统。滑坡轴：滑坡在滑动时，滑体运动速度最快的纵向 线。崩塌滑坡滑坡的识别对于正在发展的滑坡，其识别是相对容易的，而困难的是识别那些老滑坡。许多工程正是由于 没有充分进行地质调查，而误将厂址、坝址、线 路位置选在滑坡体上或其附近，并因不正确的开 挖或弃土等方式使滑坡再次启动，造成严重损失意 义识别方法在实际滑坡调查工作
15、中，主要是通过遥感信息、地面地质测绘和勘探试验方法来进行。 1.应用遥感信息识别滑坡，主要采用航空遥感所提供的大比例尺（1:10000-1:15000）黑白和彩红外像片来进行。在航片上识别滑坡，实质就是识别滑坡的形态要素，然后结合搜集研究地区的地质资料进行综合分析，从而确认滑坡的存在。 2.地面地质测绘是识别滑坡的最主要手段。因为通过地面调查，可直接观察到滑坡各形态要素，并可搜集到滑动的证据。 3.勘探手段包括钻探、坑探和物探，是为了了解滑坡体的结构、岩石破碎程度、地下水位，确定滑动面（带）的位置、形状以及对滑带物质进行物理力学性质试验。 n 地形地貌方面滑坡部分较其它坡面低洼，滑坡后缘往往具
16、有陡坎地形，两侧有冲沟发育，前缘向前凸出，并略呈弧形，形成“圈椅状”地形。识别标志斜坡表面往往具有若干个平台。后缘常有小型崩塌发生。滑坡还常使河流阶地产生变位，可通过阶地或夷平面的高程对比加以识别。地形地貌标志是识别滑坡的重要标志之一，它是航片解译现象的主要标志。n 地质构造方面滑坡上产生小型褶曲和断裂现象。滑体结构较周围岩石结构更为松散、破碎，岩层产状出现明显不同。n 水文地质方面结构破碎 透水性增高 地下水径流条件改变 滑体表面出现积水洼地或湿地、泉的出现。n 植被方面由于滑坡体上岩石更加破碎，比较潮湿，植被往往更加茂盛，因滑动作用而出现“马刀树”、“醉汉林”等现象。n 滑动面的鉴别滑动面的产状、位置及滑带物质特征是评价滑坡的最根本性因素。确定滑动面可采用工程地质勘探的方法。对于大型滑坡，滑动面往往是两个或两个以上。因
