边坡的类型及其破坏特征.ppt

2边坡的类型及其破坏特征 2 1边坡分类与地质结构 2 3边坡破坏特征 2 2边坡地质结构 本章重点 1 边坡常见分类方法 2 边坡常见的破坏类型难点边坡地质结构的概念 2 1边坡分类与地质结构在实际工程中 为满足不同工程用途的需要 边坡设计形态多种多样 边坡的分类也有很多种方法 通常有以下几种 1 按照边坡的成因可分为天然边坡和人工边坡 天然边坡是自然形成的山坡和江河湖海的岸坡 根据边坡的断面形式可分为直立式边坡 倾斜式边坡和台阶形边坡 如图l 1所示 根据这三种形式可构成复合形式的边坡 如图l 2所示 边坡横断面外形和各部位名称如图1 3所示 复合边坡形态 自然边坡 边坡破坏 2 按照构成边坡坡体的岩土性质 介质材料 可分为土质边坡 岩质边坡与岩土混合边坡三种 土质边坡 可以分为粘性土类边坡 碎石类边坡 黄土类边坡和岩石类边坡 岩质边坡 按岩体强度可以分为硬岩边坡 软岩边坡和风化岩边坡等 按岩体结构分为整体状 巨块状 层状 碎裂状 散体桩状边坡 岩土混合边坡 下部岩层 上部土层 或者岩层与土层互层 黄土滑坡实例 岩质边坡 下滑25 30m 青干河 青干河 滑坡形成拦河坝 149m 178m 堆石坝 鼓丘 纵向裂缝 老公路 450m 135m 长1200m 宽850m 体积2000余万立方米 后壁滑面 岩土混合边坡 3 按照边坡的高度分类 可以分为一般边坡和高边坡两类 一般边坡 岩质边坡高度小于30m 土质边坡小于l5 20m 高边坡 岩质边坡高度大于30m 土质边坡大于20m 4 按照边坡结构特征分类 按岩层结构分为 类均质土边坡 近水平层状结构边坡 块状结构边坡 碎裂状结构边坡 散体状 网状 结构边坡 按岩层倾向与坡向的关系分为 顺向边坡 反向边坡 直立边坡 重庆市万州 梁平高速公路K47 500砂泥岩顺层滑坡 5 根据使用年限分为临时性边坡和永久性边坡 临时性边坡是指工作年限不超过两年的边坡 永久性边坡是指工作年限超过两年的边坡 除了上述分类方法外 边坡还可以根据支护结构形式进行分类 在实际工程中 由于设计或施工不当 或因地质条件的特殊复杂性难以预计 边坡中一部分坡体相对于另一部份坡体产生相对位移以至丧失原有稳定性 从而形成滑坡 边坡在自然与人为因素作用下的破坏形式主要表现为滑坡 滑塌 崩塌和剥落 滑坡 slides 是斜坡部分岩土体在重力作用下 沿一定的软弱面 缓慢地整体向下移动 具有蠕动变形 滑动破坏和渐趋稳定三个阶段 有时也具有高速急剧移动现象 滑塌 slip slumps 是因开挖 填筑 堆载引起斜坡的滑动或塌落 一般较突然 粘性土类边坡有时也会出现一个变形发展过程 二 边坡失稳破坏方式 边坡的失稳破坏是边坡的变形发展到一定程度的结果 2 2边坡变形破坏特征 岩质边坡的变形以坡体未出现贯通性的破坏面为特点 变形与破坏之间是一个发展过程 其间存在着量 质转化的关系 边坡变形类型 松弛张裂蠕动 1 松弛张裂 在边坡形成的初始阶段 往往在坡体中出现一系列与坡面近于平行的陡倾角张裂隙 使边坡岩体向临空方向张开 回弹裂隙坡面 坡顶张力带裂隙坡脚应力集中带的张裂隙 边坡岩体的变形 边坡的松弛张裂 一方面使岩体强度降低 另一方面使各种外营力更易深入坡体 它是边坡变形破坏的初始阶段 所以在边坡稳定性分析中确定卸荷带的范围和卸荷带中的坡体特征 对于评价边坡岩体的稳定性具有重要意义 2 蠕动 定义 经松动后 边坡岩体在重力作用下向临空方向较长期的缓慢变形 1 表层蠕动边坡上部的岩体在重力的长期作用下 向临空方向缓慢变形 其位移由坡面向内逐渐减小 构成一个剪变带 这便是表层蠕动 2 深层蠕动1 软弱基座蠕动2 坡体蠕动 软弱基座蠕动 坡体蠕动 a 切角滑移 b 次级切面开始形成 c 滑面形成 边坡岩体的破坏 定义 边坡岩体中出现了与外界贯通的破坏面 使被分割的岩体以一定的加速度脱离母体 1 崩塌 边坡前缘的部分岩体被陡倾角的破裂面分割 以突然的方式脱离母体 翻滚而下 岩块相互撞击破碎 最后堆积于坡脚而且形成岩堆 2 滑坡 边坡上的岩土体在自然或人为因素的影响下失去稳定 沿一定的破坏面整体下滑的现象 是一种常见的边坡失稳而产生的地质灾害 边坡破坏的基本类型 坍塌 错落 岩石崩塌 平移滑动 旋转滑移 岩块流动 岩层曲折 坍塌 滑坡 崩塌 错落 倾倒 崩塌 斜坡岩土体被结构面分割的块体 突然脱离母体以垂直运动为主 翻滚跌跃而下的现象与过程 2 2 1崩塌 岩坡的崩塌常发生于高 陡边坡的前缘地段 高陡斜坡和陡倾裂隙 是由于斜坡前缘的裂隙卸荷作用 由基座蠕动造成斜坡解体而形成 这些裂隙在表层蠕动作用下 进一步加深 加宽 并促使坡脚主应力增强 坡体蠕动进一步加剧 下部支撑力减弱 从而引起崩塌 崩塌形成的岩堆给其后侧坡脚以侧向压力 再次发生崩塌的突坡处上移 所以 崩塌具有使斜坡逐次后退 规模逐渐减小的趋势 崩塌特征 崩塌的形成机理潜在崩塌体形成成岩过程 沉积 岩浆活动和变质作用形成含原生裂隙的岩体 构造运动 构造变形 破坏作用形成构造裂隙 新构造运动 形成陡峭的地形和表生裂隙 潜在崩塌体的位移外部环境作用下 顺分离面位移 重心临空 崩塌发生崩塌体脱离母岩 沿坡面翻滚 跳跃 互相撞击 最后堆于坡脚 伴有崩塌气浪 崩塌分类 二 崩塌的形成条件及发生机理 倾倒式崩塌在河流峡谷区 黄土冲沟地段或岩溶区等陡坡上 岩体以垂直节理或裂隙与稳定的母岩分开 通常坡脚遭受掏蚀 在重力作用下或有较大水平力作用时 岩体因重心外移倾倒产生突然崩塌 以坡脚的某一点为支点发生转动性倾倒 崩塌途径 在重力作用下 长期冲刷掏蚀直立岩体的坡脚 由于偏压失去重心 使直立岩体倾斜 最终导致崩塌 当附加特殊的水平力 地震力 静水压力 动水压力以及冻胀力等 时 岩体可倾倒破坏 当坡脚由软岩层组成时 雨水软化坡脚产生偏压 引起崩塌 二 崩塌的形成条件及发生机理 倾倒破坏 由陡倾或直立板状岩体组成的斜坡 当岩层走向与坡面走向近平行时 在自重应力的长期作用下 由前缘开始向临空方向弯曲 折裂 并逐渐向坡内发展的现象称为倾倒破坏 弯曲倾倒 二 崩塌的形成条件及发生机理 滑移式崩塌临近斜坡的岩体内存在软弱面倾向与坡向相同 则软弱面上覆的不稳定岩体在重力作用下具有向临空面滑移的趋势 当岩体的重心滑出陡坡 产生突然的崩塌 降水渗入岩体裂缝中产生的静 动水压力以及地下水对软弱面的润湿作用都是岩体发生滑移崩塌的主要诱因 二 崩塌的形成条件及发生机理 鼓胀式崩塌陡坡上不稳定岩体之下存在较厚的软弱岩层 上部岩体重力产生的压应力超过软岩天然状态的抗压强度后软岩即被挤出 发生向外鼓胀 随着鼓胀的不断发展 不稳定岩体不断下沉和外移 同时发生倾斜 一旦重心移出坡外即产生崩塌 二 崩塌的形成条件及发生机理 拉裂式崩塌陡坡由软硬相间的岩层组成时 由于风化作用或河流的冲刷掏蚀作用 上部坚硬岩层在坡面上常常突悬出来 突出的岩体通常发育有构造节理或风化节理 在长期重力作用下 分离面逐渐扩展 一旦拉应力超过连接处岩石的抗拉强度 拉张裂缝就会迅速向下发展 最终导致突出的岩体突然崩落 二 崩塌的形成条件及发生机理 错断式崩塌长柱或板状不稳定岩体的下部被剪断 从而发生错断崩塌 悬于坡缘的帽沿状危岩 后缘剪切面的扩展 剪切应力大于危岩与母岩连接处的抗剪强度时 则发生错断崩塌 锥状或柱状岩体多面临空 下伏软基抗剪强度小于危岩体自重产生的剪应力或软基中存在的顺坡外倾裂隙与坡面贯通时 发生错断 滑移 崩塌 2 2 2滑坡 滑坡形态要素 1 滑坡体 2 滑坡周界 3 滑破壁 4 滑坡台阶 5 滑动面 6 滑动带 7 滑坡舌 8 滑坡鼓丘 9 滑坡主轴 10 封闭洼地 11 剪切裂隙 12 张拉裂隙 13 羽状裂隙 14 扇状裂隙 15 鼓胀裂隙 16 滑破床 圈椅状地貌双沟同源 滑坡的识别 1 识别方法 航片解译 地面调查 勘探面 线 点2 识别标志 1 地形地貌方面滑坡形态特征 地貌不协调或反常等 2 变形破裂方面 滑体上产生小型褶曲和断裂现象滑体结构松散 破碎 3 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 4 植被方面马刀树 醉汉林 秭归县千将坪滑坡识别 千将坪滑坡于2003年7月13日0时20分高速滑入青干河中 倒塌房屋346间 造成14人死亡 10人失踪 近千人受灾 4家企业全部毁灭 是建国以来三峡库区规模最大的一次新滑坡 千将坪滑坡位于湖北省秭归县沙溪镇的青干河北岸 青干河是长江三峡库区的一级支流 在秭归县沙溪镇老镇处汇入长江 千将坪滑坡位于青干河的长江入口上游3公里处 秭归县千将坪滑坡 千将坪滑坡高速滑入青干河中 堵塞河道 形成近20米高的滑坡淤坝 激起近20米的涌浪 打翻青干河中的22条渔船 滑体长1000米 宽700米 平均厚度约20米 总方量约2000 2400万立方米 滑体上窄下宽 略呈倒扇形 滑坡周界明显 滑坡主滑方向为140 滑坡后缘高程409米 剪出口高程在90米以下 高差在320米以上 下滑25 30m 青干河 青干河 滑坡形成拦河坝 149m 178m 堆石坝 鼓丘 纵向裂缝 老公路 450m 135m 长1200m 宽850m 体积2000余万立方米 后壁滑面 泥化层 砂岩 泥岩 堆积物 滑坡体从岩性上可分三层 最上部是风化松散堆积层 该层主要是泥岩的风化产物和坡积物 中下部是侏罗系中统泥质岩层 厚度大于10米 其下为侏罗系中统石英砂岩夹薄层泥岩层 该层下即为滑坡滑带 滑坡滑床岩石为中侏罗系石英砂岩 滑床岩石倾角在滑坡区有变化 上部较陡 倾角30 下部较缓 倾角约十几度 滑床岩石节理发育较少 仅有两组小节理 走向分别为15 和75 宽度约1厘米 剪出口位于河床以下 将厚层砂岩剪断后滑出 基岩变倾角顺层高速滑坡 炭质页岩泥化层 滑带发育在石英砂岩上部的薄层炭质页岩中 滑带厚度大约20 50厘米 含水量较高 塑性大 角砾定向排列 擦痕和滑动镜面明显 该层为滑坡滑动的软弱层 是滑坡发生的控制带 滑带 炭质页岩上部的一层页岩泥化层 浅黄绿色 厚约5 10厘米 滑坡后壁 石英砂岩 倾角约26 30度 滑动方向 滑体裂缝 初步判断 后缘推移式滑坡 滑坡体上裂缝极为发育 主要是中张裂缝 平行于滑坡滑动方向 该特征说明滑坡滑动的动力源主要是滑坡体后部推压 滑坡前缘推向青干河南岸的岩石形成两个高度不同的岩丘 在滑坡主轴方向上的岩丘高度约30米 长约250米 岩丘西部形成滑坡堆积淤坝 在其下游形成一高约15米 长约100米的岩丘 滑坡高速滑动形成的浪痕在该岩丘之上 约20米 对岸岩丘呈反倾形态 由坡面向里分别为 坡积层 泥岩风化层 泥岩层 砂岩层 最里面是河床堆积 滑坡推向对岸的二个岩丘 对岸泥岩层的反倾结构 推到对岸的河床堆积 剪断后推到对岸的砂岩块体 黄土滑坡识别 滑动面的鉴别及研究勘探 钻探变形监测 钻孔倾斜仪 滑坡分类1按岩土体类型分类 1 粘性土滑坡 2 黄土滑坡 3 堆填土滑坡 4 堆积土滑坡 5 破碎石滑坡 6 完整岩石滑坡 滑坡 2 按滑坡的动力学特征分类 巴甫洛夫 1903 a 推动式滑坡 b 牵引式滑坡 c 混合式滑坡 d 平移式滑坡 a 牵引式滑坡b 推移式滑坡c 整体式滑坡 3按滑动面与层面的关系分类 1 无层滑坡 均质 无层理的岩土体 2 顺层滑坡 原生 次生的软弱夹层 上部松散堆积物与下部基岩接触带 3 切层滑坡 多发生在岩层近于水平的平迭坡 构造面控制 5 按滑动面深度分类 1 浅层滑坡 50m 6 按滑坡时代划分 1 今滑坡 全新世末至今 2 新滑坡 Q43 3 老滑坡 Q42 1 4 古滑坡 Q4 Q1 5 始滑坡 第三系 按滑动面的形态特征分类 霍克 Hoek 1974 分类 圆弧破坏平面破坏楔体破坏倾倒破坏库特 Kunter 1974 分类 非线性破坏 平面破坏 多线性破坏 根据滑动面的形状 滑坡形式可分为平面剪切滑动和旋转剪切滑动 平面滑动的特点是块体沿着平面滑移 它的产生是由于这一平面上的抗剪力与边坡形状不相适应 常发生在地质软弱面的走向平行于坡面 产状向坡外倾斜的地方 根据滑面的空间几何组成 分为简单平面剪切滑动 阶梯式滑坡 三维楔体滑坡和多滑块滑动等几何破坏模式 旋转剪切滑动的滑面通常成弧形状 岩体沿此弧形滑移 在均质岩体中 特别是均质泥岩或页岩中易产生近圆弧形滑面 当岩土非常软弱 土边坡 或者岩体节理异常发育或已破碎 破坏也常常表现为圆弧状滑动 与崩塌的区别滑坡通常以深层破坏的形式出现 滑动面往往深入到坡体内部 甚至延伸到坡脚以下 滑动速度比崩塌缓慢 不同的滑坡其滑速可以相差很大 主要取决于滑动面本身的物理 力学性质 如 当滑动面通过脆性岩石 或者滑面本身具有一定的抗剪强度时 由于构成滑面之前可以承受较高的下滑力 一旦形成滑面即将下滑时 其抗剪强度急剧下降 滑动突发而迅速 其他破坏模式 滑塌 岩块流动 岩层曲折滑塌 边坡松散岩土的坡角大于它的内摩擦角时 因表层蠕动进一步发展 使它沿着剪变带表现为顺坡滑移 滚动与坐塌 从而重新达到稳定坡脚的斜坡破坏过程 岩块流动 通常发生在均质硬岩层中 类似于脆性岩石在峰值强度点上破碎而使岩层全面崩塌的情形 成因 先是在岩层内部某一应力集中点 岩石因高应力的作用而开始破裂或破碎 于是