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1、道路边坡工程道路边坡工程土木与建筑工程学院葛 琪 边坡工程是岩土工程的重要组成部分。边坡的边坡工程是岩土工程的重要组成部分。边坡的工作状况直接或间接地影响工程建筑物的稳定和安工作状况直接或间接地影响工程建筑物的稳定和安全，尤其是道路边坡，直接危及道路运营的车辆和全，尤其是道路边坡，直接危及道路运营的车辆和人员安全性。人员安全性。 边坡是指地表面一切具有倾向临空面的地质体，边坡是指地表面一切具有倾向临空面的地质体，是广泛分布于地表的一种地貌景观。峰峦起伏的山是广泛分布于地表的一种地貌景观。峰峦起伏的山川大地，有千变万化的边坡所显现；蜿蜒曲折的河川大地，有千变万化的边坡所显现；蜿蜒曲折的河流湖泊，
2、有水上和水下的边坡所约束。流湖泊，有水上和水下的边坡所约束。 边坡工程广泛地存在于道路工程中，常常作为边坡工程广泛地存在于道路工程中，常常作为附属结构，起到维护道路正常运营的目的。附属结构，起到维护道路正常运营的目的。边坡工程研究的理论基础需要多种学科的相互结合、边坡工程研究的理论基础需要多种学科的相互结合、相互渗透，不仅包括工程数学、工程力学、工程地相互渗透，不仅包括工程数学、工程力学、工程地质学、岩土力学，还应结合计算机仿真技术、岩土质学、岩土力学，还应结合计算机仿真技术、岩土工程测试技术等手段。经过工程测试技术等手段。经过100100多年的研究和发展，多年的研究和发展，从边坡的规律性分析
3、，到边坡的变形破坏机制的研从边坡的规律性分析，到边坡的变形破坏机制的研究，以及边坡稳定性评价和预测预报，均取得了令究，以及边坡稳定性评价和预测预报，均取得了令人瞩目的成果，已初步形成边坡工程独立的学科体人瞩目的成果，已初步形成边坡工程独立的学科体系。这一体系应包括四大部分：系。这一体系应包括四大部分： 边坡（或滑坡）的区域分布规律性研究；边坡（或滑坡）的区域分布规律性研究； 边坡的变形破坏机制研究；边坡的变形破坏机制研究； 边坡的稳定性评价和预测预报；边坡的稳定性评价和预测预报； 边坡工程治理。边坡工程治理。课程课程学习目标学习目标B B B BC C C CD D D DA A A A了解公
4、路边坡工了解公路边坡工程的分类、基本程的分类、基本结构和发展历史结构和发展历史提高道桥专业提高道桥专业基本技能基本技能边坡工程专业性边坡工程专业性的知识储备的知识储备边坡工程稳定性边坡工程稳定性分析和初步设计分析和初步设计课程的学习目标课程的结构：第一章 边坡工程概述第二章 边坡工程的变形破坏第三章 影响边坡稳定性的主要因素第四章 边坡结构稳定分析的通用条分法第五章 边坡结构稳定分析的简化方法第六章 滑带土的抗剪强度第七章 边坡工程设计课程的结构：第八章 滑坡的防治工程设计第九章 边坡加固稳定性分析 第十章 有限元法在边坡稳定分析中的应用第十一章 边坡工程的坡面防护第十二章 边坡工程的监测第十
5、三章 边坡破坏的预报课程成绩的考核：课程成绩课程成绩课堂考勤课堂考勤30%30%作业题作业题30%30%表现表现10%10%思考题思考题30%30%第一章 边坡工程概述一、边坡工程研究内容概述一、边坡工程研究内容概述边坡工程概述边坡工程概述1 1边坡与滑坡的区别边坡与滑坡的区别2 2滑坡的危害滑坡的危害 3 3研究内容概述研究内容概述 同样，这种定义也没有涉及边坡与滑面是如何同样，这种定义也没有涉及边坡与滑面是如何形成的，而这些与边坡工程防治休戚相关，因而这形成的，而这些与边坡工程防治休戚相关，因而这一定义也不适用于工程防治。一定义也不适用于工程防治。 由于边坡与滑坡成因、滑面形成、失稳机理、
6、由于边坡与滑坡成因、滑面形成、失稳机理、稳定分析方法及其防治措施等不同而形成了两种不稳定分析方法及其防治措施等不同而形成了两种不同的防治工程，可称为同的防治工程，可称为边坡工程边坡工程与与滑坡工程滑坡工程。边坡。边坡是指由于工程行为而人工开挖或填筑的斜坡，坡体是指由于工程行为而人工开挖或填筑的斜坡，坡体中滑面是中滑面是新形成的新形成的，开挖与填筑前没有变形与滑动，开挖与填筑前没有变形与滑动迹象。而滑坡多数指山于自然因素而引起坡体变形迹象。而滑坡多数指山于自然因素而引起坡体变形或滑动的自然斜坡，坡体中的滑面是自然存在的，或滑动的自然斜坡，坡体中的滑面是自然存在的，坡体正处于蠕动变形或滑动阶段，坡
7、体有变形或滑坡体正处于蠕动变形或滑动阶段，坡体有变形或滑动迹象，少数滑坡指工程开挖形成的斜坡。动迹象，少数滑坡指工程开挖形成的斜坡。2.2.2.2.边坡与滑坡？边坡与滑坡？边坡与滑坡？边坡与滑坡？通常，通常，边坡与滑坡没有非常严格的区别标准，通常可边坡与滑坡没有非常严格的区别标准，通常可按下述特征来进行综合区别按下述特征来进行综合区别: :(1)(1)边坡指由工程原因开挖或填筑的边坡指由工程原因开挖或填筑的人工斜坡人工斜坡; ;而滑坡而滑坡指由于自然原因正在蠕动滑动的指由于自然原因正在蠕动滑动的自然斜坡自然斜坡；(2)(2)边坡在工程开挖与填筑前坡体内不存在滑面，但边坡在工程开挖与填筑前坡体内
8、不存在滑面，但可以存在未曾滑动的构造面。开挖前坡体无蠕动或滑可以存在未曾滑动的构造面。开挖前坡体无蠕动或滑动迹象；滑坡在坡体内存在天然的滑面，坡体已有蠕动迹象；滑坡在坡体内存在天然的滑面，坡体已有蠕动或滑动迹象。动或滑动迹象。(3)(3)当人工斜坡内存在天然的滑面或引发古老滑坡滑当人工斜坡内存在天然的滑面或引发古老滑坡滑面复活时，称为面复活时，称为工程滑坡工程滑坡。反之，当天然斜坡危及工。反之，当天然斜坡危及工程安全而需治理时则称为程安全而需治理时则称为自然边坡自然边坡。因此，边坡与滑坡的区别在于：因此，边坡与滑坡的区别在于：因此，边坡与滑坡的区别在于：因此，边坡与滑坡的区别在于：（1 1）边
9、坡边坡是涉及工程建设中的人工斜坡，即使是自是涉及工程建设中的人工斜坡，即使是自然边坡也必须与然边坡也必须与工程建设工程建设有关；有关；而而滑坡滑坡通常是由自然原因引发的自然斜坡，只有工程通常是由自然原因引发的自然斜坡，只有工程滑坡才与滑坡才与工程建设工程建设有关；有关；（2 2）边坡边坡坡体的滑动面是由于人工开挖与填筑后才坡体的滑动面是由于人工开挖与填筑后才形成的，原先并不存在，且坡体无形成的，原先并不存在，且坡体无蠕动蠕动与与滑动滑动的迹象；的迹象；而而滑坡滑坡具有自然的具有自然的滑面滑面，且坡体有，且坡体有蠕动蠕动与与滑动滑动等现象。等现象。 3. 3. 3. 3. 滑坡的危害滑坡的危害滑
10、坡的危害滑坡的危害 滑坡是一种重要的地质灾害，对人类的生命则滑坡是一种重要的地质灾害，对人类的生命则产带来重大威胁。例如滑坡可导致交通中断，河道产带来重大威胁。例如滑坡可导致交通中断，河道堵塞，厂矿城镇被掩埋，工程建设受阻。堵塞，厂矿城镇被掩埋，工程建设受阻。 我国日前正处于经济建设高速发展的时期。滑我国日前正处于经济建设高速发展的时期。滑坡给水利、铁路、公路、矿山建设带来巨大损失。坡给水利、铁路、公路、矿山建设带来巨大损失。滑坡可以发生在土质边坡，也可能发生在岩质边坡。滑坡可以发生在土质边坡，也可能发生在岩质边坡。发生于土质边坡的形态通常比较单一，基本上以剪发生于土质边坡的形态通常比较单一，
11、基本上以剪切破坏为主，滑裂面为圆弧型或圆弧与夹泥层的组切破坏为主，滑裂面为圆弧型或圆弧与夹泥层的组合型。合型。 人类与滑坡灾害作斗争的努力始终没有中断过。人类与滑坡灾害作斗争的努力始终没有中断过。这一努力表现在认识滑坡机理、完善边坡稳定分析这一努力表现在认识滑坡机理、完善边坡稳定分析理论和方法、开发滑坡治理技术和滑坡预报等方面。理论和方法、开发滑坡治理技术和滑坡预报等方面。对滑坡灾害认识的不断深化是建立在地理、地质和对滑坡灾害认识的不断深化是建立在地理、地质和岩石力学、土力学等一系列科学分支的形成、发展岩石力学、土力学等一系列科学分支的形成、发展和完善的基础上的。滑坡预报和治理又是围绕着确和完
12、善的基础上的。滑坡预报和治理又是围绕着确保人身安全和经济建设顺利开展而进行。保人身安全和经济建设顺利开展而进行。 只有在诸多领域内共同开展深入的研究，人类只有在诸多领域内共同开展深入的研究，人类才有可能在防治滑坡方面取得重大进展。才有可能在防治滑坡方面取得重大进展。二、二、 边坡工程的分类边坡工程的分类1. 1. 边坡的组成边坡的组成 关于边坡的关于边坡的分类分类，在国内至今还没有一个公认，在国内至今还没有一个公认的统一分类方法，一般情况下有以下几种分类方式的统一分类方法，一般情况下有以下几种分类方式: :边坡分类边坡分类BBE EC CDDAA按按岩性岩性不同不同地质环境地质环境与与人工改造
13、的程度人工改造的程度按边坡按边坡高度高度按按变形变形情况情况 按边坡按边坡坡度坡度 1. 1. 按岩性不同分类按岩性不同分类根据岩性不同，边坡可分为根据岩性不同，边坡可分为岩质边坡岩质边坡和和土质边坡土质边坡。2. 2. 按地质环境与人工改造的程度分类按地质环境与人工改造的程度分类可以分为可以分为自然边坡自然边坡和和人工边坡人工边坡。3. 3. 按边坡高度不同分类按边坡高度不同分类 按边坡高低可分为按边坡高低可分为超高边坡超高边坡、高边坡高边坡、中边坡中边坡和和低边坡低边坡4 4类。类。4. 4. 按边坡坡度不同分类按边坡坡度不同分类 按边坡坡度可分为按边坡坡度可分为微斜边坡微斜边坡、平缓边坡
14、平缓边坡、陡坡陡坡、急坡急坡、悬坡悬坡、倒坡倒坡6 6种类型。种类型。5. 5. 按变形情况不同分类按变形情况不同分类 未变形边坡：未变形边坡：边坡岩体未发生位移变形。边坡岩体未发生位移变形。 变形边坡：变形边坡：边坡岩体曾发生位移变形。边坡岩体曾发生位移变形。三、边坡破坏的特征三、边坡破坏的特征（1）破坏形式）破坏形式 崩塌崩塌落石落石 坍塌坍塌滑塌滑塌错落错落 倾倒倾倒 破坏形式破坏形式 崩崩塌塌，是是陡陡坡坡上上的的巨巨大大岩岩体体或或土土体体，在在重重力力和和其其他他外外力力作作用用下下，突突然然向向下下崩崩落落的的现现象象。崩崩塌塌过过程程中中岩岩体体(或或土土体体)猛猛烈烈地地翻翻
15、滚滚、跳跳跃跃、互互相相撞撞击击，最最后堆于坡脚，原岩体后堆于坡脚，原岩体(或土体或土体)结构遭到严承破坏。结构遭到严承破坏。 崩塌形成条件:1.地形4502.脆性岩石或上硬下软3.高陡裂隙崩塌形成机理示意图 坍坍塌塌，是是上上层层、堆堆积积层层或或风风化化破破碎碎岩岩层层斜斜坡坡，由由于于土土壤壤中中水水和和裂裂隙隙水水的的作作用用、河河流流冲冲刷刷或或人人工工开开挖挖坡坡陡陡于于岩岩体体自自身身强强度度所所能能保保持持的的坡坡度度而而产产生生逐逐层层塌塌落落的的变变形形现现象象。这这是是一一种种非非常常普普遍遍的的现现象象，一一直直塌到岩土体自身的稳定角时方可自行稳定。塌到岩土体自身的稳定
16、角时方可自行稳定。 滑滑塌塌，是是斜斜坡坡上上的的岩岩体体或或土土体体，在在重重力力和和其其他他外外力力作作用用下下，沿沿坡坡体体内内新新形形成成的的滑滑面面整整体体向向下下以以水水平平滑滑移移为为主主的的现现象象。它它与与坡坡体体滑滑坡坡十十分分类类似似，滑滑坡坡是沿坡体内一定的软弱面（或带是沿坡体内一定的软弱面（或带)整体向下滑动。整体向下滑动。GZ40GZ40陕西省勉县宁强高速公路陕西省勉县宁强高速公路K31+300K31+300高边坡在施工中发生滑塌高边坡在施工中发生滑塌 倾倾倒倒，是是陡陡倾倾的的岩岩体体山山于于卸卸荷荷回回弹弹和和其其他他外外力力作作用用，绕绕其其底底部部某某点点向
17、向临临空空方方向向倾倾倒倒的的现现象象，它它可可以转化为崩塌或滑塌，也可停止在倾倒变形阶段。以转化为崩塌或滑塌，也可停止在倾倒变形阶段。 错错落落，是是被被陡陡倾倾的的构构造造面面与与后后部部完完整整岩岩体体分分开开的的较较破破碎碎土土体体，因因坡坡脚脚受受冲冲刷刷或或人人工工开开挖挖和和震震动动影影响响，下下伏伏软软弱弱层层不不足足以以承承受受上上部部岩岩体体压压力力而而被被压压缩缩，引起坡体以垂直下错为主的变形现象。引起坡体以垂直下错为主的变形现象。 落落石石，是是指指破破碎碎且且节节理理裂裂隙隙发发育育硬硬质质岩岩斜斜坡坡，软软、硬硬岩岩土土层层和和断断层层破破碎碎影影响响带带岩岩块块逐逐渐渐松松动动、坠坠落现象，及大型危岩倒塌、坠落，统称危崖落石。落现象，及大型危岩倒塌、坠落，统称危崖落石。思考题：思考题： 简述简述边坡工程边坡工程的研究内容和意义？的研究内容和意义？
