第二章-斜坡变形破坏工程地质研究

坡面变形破坏工程地质研究、工程学院岩土工程与工程地质系、坡面与人工边坡的基本概念、 掌握斜坡变形破坏方式和研究意义掌握斜坡岩体应力分布特征掌握斜坡变形破坏的基本类型和一般特征掌握斜坡变形破坏演变过程掌握内外力对斜坡变形破坏的作用掌握斜坡稳定性评价的基本方法掌握斜坡变形破坏预防的基本原则和主要措施。 本章学习要求，本章的重点是斜面岩体应力分布特征，斜面形成后引起岩体内应力重新分布，主应力大小和方向发生变化，形成斜面墩应力集中、不利于斜面稳定性的应力组合。 重视坡地拉伸应力、坡面附近的单向应力分布、坡地剪应力集中的应力分布特征。 斜面变形破坏方式和形成机理分为变形和破坏两部分。 斜坡变形的基本形式是卸载和蠕变变形，但实际的斜坡变形是许多基本变形形式的组合。 坡面破坏常见的基本形式是塌陷和滑坡。 要求把握滑动面识别标记的滑动面要素。 斜坡变形破坏的演化过程要求掌握斜坡变形破坏的地质力学模型和建模思路。 分析斜坡变形的组合。 坡面稳定性评价演化的历史分析方法，核心是将坡面变形和破坏纳入地质历史潮流，在地质历史发展背景下研究坡面变形破坏的发生、发展、演化全过程，并预测其发展趋势。 概述、斜坡应力分布特征的斜坡变形破坏基本形式的斜坡塌陷影响斜坡稳定性的因素，评价斜坡预测的斜坡防治，第1节概述、斜坡：是指地表所有侧面临空面的地质斜坡体，属于广泛的地形类型。 坡变形破坏是地质发展演化的重要过程。 根据类型不同，高度h、高坡中坡低坡、岩坡M15m土坡H10m、岩坡8mH5m土坡5mH10m、岩坡H8m土坡H5m、天然坡面：沟谷岸坡面、坡面人工边坡：露天边坡、基坑边坡、路堑边坡、坡面的基本要素： (1)边坡交流(AC )； 边坡C(5)边坡高度H(6)边坡(7)部分3:和b/h松土坡构造：层理、松土夹层、原生节理、片处理等特殊性质：膨胀性、湿性等滑坡常常集中在某些特定岩层易滑岩组合，例如西北黄土分布地区、成都平原地区的成都粘土层， 四川盆地红层地区(沙、泥岩互层)、青海、甘肃地区第三系地层(半成岩砂、泥岩)、河北西、陕南和甘南浅变质岩地区(主要为千枚岩分布地区)，西北地区黄土滑坡、四川盆地红层地区(侏罗纪砂、泥岩互层)，甘肃/青海地区为砂岩互层，钻井后易滑，甘肃永靖黑方台滑坡由黄土和紫红色泥岩组成原岩多为泥质、粉砂质岩和中酸性火山岩。 虽然是低级地区的变质产物，但变质程度比石板稍高。 再结晶作用显着。 呈细粒状或鳞片状晶体结构，丝光泽，汶川，高300米以上，梯度70以上，山体极为破碎。 该山体主要以灰岩、白云岩和千枚岩为主，河西北、陕南和甘南浅变质岩地区(主要为千枚岩分布地区)，2 .地质构造面构造面产状、力学性质，规模沉积岩地区：特大滑坡主要与层面构造有关的不同构造部位滑坡差：在褶皱两翼部位， 结构面多形成陡坡的勺形沿大结构撕裂裂带时，滑坡多呈带状分布，3 .地形坡面坡度越大，坡面稳定性越差。在结构面产状与临空面的关系中，(1)平整坡面：主要软结构面为水平；(2)逆坡：主要软结构面的倾向与坡面的倾向相反；(3)顺坡：主要软结构面的倾向与坡面的倾向一致时，稳定性最差，容易发生顺层坡面的滑动，滑体向下运动，否则处于稳定状态四、数学力学计算方法极限平衡法、数值计算法、破坏概率法、1 .极限平衡计算方法-刚体极限平衡法前提：只考虑破坏面上的极限破坏状态，不考虑岩土体的变形，即把岩土体作为刚体。 破坏面上的强度由c、值决定，遵照强度基准。 滑动体的压力作为正压力和剪切应力集中作用于滑动面，被视为集中力。 三维问题简化为二维(平面)问题求解。 稳定系数：安全系数：岩土体稳定性评价难以正确确定边界条件、载荷条件、岩土体强度等，因此通常在设计上考虑上述因素和建筑物的重要性来综合确定经验值。 Kc1，(1)土质坡面稳定性计算a无粘性土坡b粘性土坡圆弧法，条分法：瑞典条分法，Bishop法，Janbu法，(2)岩质坡面稳定性计算a平面滑动：单平面，同向二平面，多平面b楔体滑动，均质土坡瑞典条分法，图：单纯均质土坡，圆弧中心为o，半径为r和圆弧如果将滑土体在铅直方向上分成几个土条(R/10-R/20 )进行第I条的分析，则与土条间的力无关，第I条作用于滑动面的力，(1)土条自重Wi对滑动面的切线力，(2)土条自重Wi对滑动面产生的法线力，(3)在滑动面产生的凝聚力。 斜面滑动时，各土条以圆心o为中心旋转的斜面的稳定性系数，该土条的总滑动矩与总滑动矩之比：最危险的滑动面的决定：均质粘性土坡面的最危险的滑动面应该通过倾斜地，圆心o的位置按照以下顺序决定： (1)从下表的倾斜地的值中调查1和2，找出0点如下图所示，连接决定e点的(3)eo，在EO的延长线上取一系列的中心O1、O2、On (4)分别计算与O1、O2、on对应的滑动圆弧上的稳定性系数K1、K2、Kn，与连接该端点而得到的曲线上的最小的Kmin值对应的Om点是最危险的路径土层复杂的话，Om不一定是最危险的折叠圆弧的中心，因此可以取垂直OE的线段，取与该线段对应的k值，用上述方法求出最小的k值。 楔体折动、楔体折动的折动面两个倾向相反，其交线倾向与坡面倾向相同，由倾斜角比坡面角小的弱结构面构成。 此外，稳定性系数计算的基本想法是，首先将滑块自重w分解为与垂直交线BD的成分n平行的成分t，然后将n投影到两个折动面的法线方向上，求出作用于折动面的法线力N1和N2，最后求出滑动阻力和稳定性系数。 可能的折射体的滑动动力为T=Wsin，垂直交线的成分为N=Wcos。将Wcos投影到ABD和BCD面的法线方向，求出法向力N1、N2、边坡的滑动阻力、边坡的稳定性系数，根据滑动面纵断面的起伏状况，考虑单位宽度，将滑动体分为若干块、1、2、n、第I块的受力状况分析：折线滑动面剩馀推力法不考虑滑动体两侧摩擦力和滑动体自身的按压力的自重Wi、水平地震力KcWi、侧水压力PW、前块的剩馀下降力Ei-1、本条的剩馀下降力Ei的反力、扬压力Ui、法线反力Ni、切线反力Ti、基本载荷(仅考虑重力)如下计算：有地下水的情况下， 应考虑边界上的水压力：稳定性计算程序迭代过程：2.破坏概率计算二次挖掘无支撑时滑坡，第八节滑坡预测预报，第一，预测预报的基本内容位置，规模，类型，运动速度，运动距离，发生时间，地区滑坡预测：以大区域为对象发生滑坡区域滑坡预测：根据某区域滑坡调查资料，确定将来可能发生滑坡的大致位置、可能类型等。 地点滑动面预测：预测某个特定地点可能发生滑动面的正确位置、范围大小、运动速度和类型。滑坡长期预报：判断未来滑坡运动的趋势，确定滑坡运动的可能年份。 滑坡短期预报：预测滑坡活动的可能季节和月份。 滑坡面临滑坡预报：预报滑坡爆发的具体日期以及时间段。二、滑坡空间预测、空间预测：主要通过滑坡条件分析确定有利于滑坡作用的因素组合，通过这些有利因素组合预测区域上某些斜坡段将来可能发生滑坡，并确定滑坡变形的可能范围。 空间预测的理论基础工程地质类比法：类似工程地质环境可能发生类似滑坡。 此外，迄今为止报告的预测方法可总结为统计学方法、信息量法及各种确定性模型计算。 各种方法的共同点：充分考虑各种地质环境因素的叠加作用，评价某些特定地质环境发生滑坡的可能性，希望研究区围绕相对不安全的“危险区域”。 预测结果通常用预测分区图的形式来表示。 不同只是在预测评价过程中采用的重叠方式不同。政府决策、媒体传播(互联网、电视)、系统基本框架、GIS技术应用、报警预报灾害信息实时传播系统、8月12日16:00发布的报警信息、三、滑动时间预报、(1)滑动变形前兆现象预报法、(2)位移-时间曲线变化趋势判断法、(3) 斋腾法与改进斋腾法(4)统计数学模型回归模型、灰色理论模型、生物生长模型、灾害理论模型等，(5)黄金分割法、(6)非线性动力学模型预报法、(7)声辐射等参数预报法、岩土体蠕变(流变)理论：第一蠕变阶段减速蠕变阶段减速进展， 倾斜度逐渐减小，第二蠕变阶段稳定蠕变阶段等速发展，倾斜度几乎不变的第三蠕变阶段加速蠕变阶段CD阶段：变形迅速增大，但岩土体仍未破坏DE阶段：岩土体变形速度急剧增大，岩土体迅速破坏，斋腾预报经验式：例如对应t2、t3的日期为t1:1963年1月20日t2:1963年1月26日t3:1963年1月30日则： t2-t1=6日t3-t1=10日，tr-t1=18日tr=1963年2月7日，地质灾害引起的巨大损失2004浙江，第9节滑坡的防治目标：减灾、防灾、环境防治原则：以预防为主，以管理为辅。 要把防灾贯穿到工程建设的各个阶段，在工程计划的布局、设计、施工的各个阶段都要重视防灾减灾。 例如灾害预测和危险性评价体现了这一原则。 以预防为主，尽量防患于未然。正确选择建筑工地，查明必须合理制定人工边坡布局和钻井方案的可能降低天然坡面和人工边坡稳定性的因素，采取预先必要的措施去除或改变这些因素，使不利因素成为有利因素，保持坡面稳定性，向提高稳定性的方向发展。 辅助治理是针对斜坡上出现的变形破坏的具体情况，及时采取提高必要稳定性的措施。 灯泡变形的迹象已经明确，或者进入加速蠕变阶段时，仅通过去除或变更主要因素无法阻止破坏的发生。 此时，应立即采取降低灯的滑动力、增强灯的滑动阻力的有效措施，迅速改善灯的稳定性。 防治是预防和管理两个方面。 滑坡防治是指在滑坡灾害未发生前，人们已经了解其存在的危险性和危害性，采取相应措施，使滑坡损失降至最低。 预防基于调查分析、预测预报、动态监测，提出有效的预防措施和相应的设计施工。 滑坡治理：指对潜在不稳定体采取切实施工措施，确保稳定，从根本上消除危险。 治理是提出经济合理的工程措施，包括灾害体的调查、评价，并实施的工程。1预防措施：(1)回避：变更线桥穿越隧道；(2)隔断：石垣栅栏；(3)排水：地表排水：排水沟、坡面防渗地下排水：盲槽、排水孔、排水孔；(4)监视报警2对策： (1)排水对策： (同上)；(2)削法、堆积：格栅(室) 边坡保护工程：挡墙：挡墙加固土挡墙锚杆：单锚杆(索)锚杆(索)锚杆(索)防滑桩：钢管桩钢筋混凝土桩结合形式：桩锚杆(板、梁) (4)边坡保护：横向边坡保护基础绿护坡(5)其他：固定灌浆防滑锁(栓)围绕、避开工程、削坡、平衡汉城电厂滑坡上部减量、排水工程、排水工程、隔断系统、防滑墙a配置：对于中、小型滑坡，滑坡前缘设墙，滑坡中下部设稳定岩层锁口，防滑桩特征：设桩位置灵活，施工简单，挖掘面积小。 适用条件：适用于非塑性流动滑动面的