边坡工程ppt总结

1、边坡工程中的主要问题Ø 边坡经常会遇到坡体的稳定问题。Ø 作为全球性三大地质灾害（地震、洪水、崩塌滑坡泥石流）之一的边坡失稳滑塌严重危及到国家财产和人民的生民安全。Ø 我国边坡地质灾害分布广泛，活动强烈，危害严重。Ø 边坡变形破坏对人类工程、经济活动和生命财产的危害较大，它是工程地质学的主要课题之一，也是环境地质学和灾害地质学研究的重要内容。Ø 随着我国基础建设的大力发展，在矿山、水利、交通等部门都涉及到大量的边坡问题。边坡与滑坡的关系水电建设部门的观点p 把坡体称为边坡，而把边坡（或斜坡）的滑动现象称为滑坡。p 研究的重点是边坡稳定性，边坡可

2、以处在潜在滑动状态，也可以处在滑动状态。o 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（滑）坡工程防治休戚相关，因而这一定义也不适用于工程防治。边坡与滑坡的关系o 从工程防治观点出发，对边坡防治工程与滑坡防治工程进行区分，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同的防治工程，简言之可称为边坡工程与滑坡工程。o 边坡与滑坡虽有明显的区别，却又缺少严格的区别标准。边坡与滑坡的关系o 一般来说，边坡是指由于工程行为而人工开挖或填筑的斜坡，坡体中滑面是新形成的，开挖与填筑前没有变形与滑动迹象。o 滑坡多数指由于自然因素而引起坡体变形或滑动的自然斜坡

3、，坡体中的滑面是自然存在的，坡体正处于蠕动或滑动阶段。o 少数滑坡指工程开挖形成的斜坡，坡体中存在自然形成的滑面（如古老滑坡），开挖前坡体可以处在蠕动或滑动状态，也可以处在静止状态。但这种滑坡含义已与滑坡的真实含义有所不同。本课程对边坡与滑坡的区别的规定o 边坡是涉及工程建设中的人工斜坡，即使是自然边坡也必须与工程建设有关；o 边坡坡体的滑面是由于人工开挖与填筑后才形成的，原先并不存在，且坡体无蠕动与滑动迹象；o 滑坡是由自然原因引发的自然斜坡，只有工程滑坡才与工程建设有关。o 滑坡具有自然的滑面，且坡体有蠕动和滑动迹象。边坡与滑坡的关系o 一般来说，边坡是指由于工程行为而人工开挖或填筑的斜坡

4、，坡体中滑面是新形成的，开挖与填筑前没有变形与滑动迹象。o 滑坡多数指由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，坡体正处于蠕动或滑动阶段。o 少数滑坡指工程开挖形成的斜坡，坡体中存在自然形成的滑面（如古老滑坡），开挖前坡体可以处在蠕动或滑动状态，也可以处在静止状态。但这种滑坡含义已与滑坡的真实含义有所不同。本课程对边坡与滑坡的区别的规定o 边坡是涉及工程建设中的人工斜坡，即使是自然边坡也必须与工程建设有关；o 边坡坡体的滑面是由于人工开挖与填筑后才形成的，原先并不存在，且坡体无蠕动与滑动迹象；o 滑坡是由自然原因引发的自然斜坡，只有工程滑坡才与工程建设有关。o 滑坡

5、具有自然的滑面，且坡体有蠕动和滑动迹象。5. 风化作用的影响，主要体现为风化作用将减弱岩土的强度，改变地下水的动态；6. 气候作用的影响，气候引起岩土风化速度、风化厚度以及岩石风化后的机械、化学变化，同时引起地下水（降水）作用的变化；7. 地震作用除了使岩土体增加下滑力外，还常常引起孔隙水压力的增加和岩土体的强度的降低；8. 人类活动的开挖、填筑和堆载等人为因数同样可能造成边坡的失稳。边坡的破坏形式l 滑坡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；l 滑塌因开挖、填筑、堆载引起斜坡的滑动或塌落，一般较突

6、然，粘性土类边坡有时也会出现一个变形发展过程；l 崩塌整个岩土体块脱离母体，突然从较陡的斜坡上崩落、翻转、跳跃、堆落在坡脚，规模巨大的称为山崩，规模较小的称为塌方；l 剥落斜坡岩土长期遭受风化侵蚀，在冲刷和重力作用下，岩（土）屑（块）不断沿斜坡滚落堆积在坡脚。建筑边坡安全等级建筑边坡工程技术规范GB50330-2013中边坡安全等级的划分依据：Ø破坏后造成的损失的严重性；Ø边坡的类型；Ø边坡高度等因素建筑边坡安全等级土质边坡的自然特征o 人工边坡是将自然地质体的一部分改造成为人工构筑物，因此其特征和稳定性很大程度上取决于自然斜坡的地形地貌特征、地质结构和构造特征。

7、o 土质边坡由于土体强度低，都在20m以下，只有黄土边坡因其特殊的结构特征，可保持较高陡的边坡。o 较高陡的边坡必须设置支挡工程才能保持其稳定，由于坡面容易被冲刷，常需要设置坡面防护工程。o 当不同土层的分界面倾向临空面且倾角较大，相对隔水时，容易沿此面发生滑塌。o 边坡底部有软弱土层分布时也易发生沿软弱土层的滑动。岩质边坡的自然特征o 由于岩体强度较高，常可保持较高陡的边坡，高边坡几乎都是岩质边坡。o 边坡的稳定性主要取决于岩体结构、坡体结构，特别是软弱结构面的分布位置、产状、组合及其与边坡走向、倾向和倾角之间的关系。o 边坡的稳定性还受控于其风化破碎程度。o 地下水对边坡的稳定性有重要影响

8、。地下水的分布、水量、水力坡度及其变化，以及自然斜坡的汇水条件都对边坡稳定有重要影响。边坡的滑面特征与坡体特征o 无论土坡还是岩坡，开挖或填筑之前坡体中不存在滑面，即使坡体中存在软弱土夹层或软弱结构面，也不能视作滑面，因为它们没有滑动的趋势。o 边坡开挖或填筑前，坡体上没有滑动与滑动趋势，因而坡体上不会出现变形与滑动迹象。但开挖与填筑后，坡体就可能出现变形与滑动迹象。因开挖或填筑引起其滑动的范围有限，所以边坡滑塌的规模与滑坡相比通常较小。由于工程开挖引发的大规模山体滑坡，如古滑坡复活等，一般称为工程滑坡，不再列入边坡范围之内。边坡的施工特征o 岩土工程的一个特点是与施工过程密切相关，即使设计合

9、理，如果施工过程不当，也会导致岩土失稳坍塌，造成工程失败。o 为减少工程事故，边坡的开挖或填筑、支护等施工程序必须科学地规划。o 只有十分稳定的坡体，允许在不支护情况下开挖；对比较稳定的坡体采取开挖一段、支护一段的办法。o 施工过程采用由上往下的逆作法，对很不稳定的坡体需要边开挖边支护，支护紧跟开挖或在开挖前就预先进行支护。边坡稳定分析方法发展的五个阶段 借助于古典土力学的稳定性分析阶段； 50 年代偏重于稳定性描述与分析的地质历史分析阶段； 60 年代考虑时效过程的稳定性分析阶段； 80 年代后期以数值模拟、模型试验为主的半定量分析阶段； 90 年代以后的现代边坡工程学阶段。地震极限平衡方法

10、的发展Ø1916 年由Prantle提出了圆弧滑动法；ØFellenius 和Taylor (1922）发展了圆弧滑动法，提出了条分法；Ø1955 年Bishop提出了条分法；Ø1954年Janbu提出了条分法；Ø20世纪70年代王复来提出了王复来条分法。岩质边坡的稳定分析 岩质边坡发生破坏是一种复杂的地质灾害过程，由于边坡内部结构的复杂性和组成岩石物质成分的不同，造成边坡破坏具有不同破坏模式。对于不同的破坏模式就存在不同的滑动面，因此应采用不同的分析方法和计算公式来分析其稳定状态。1.5 边坡整治技术的发展Ø 边坡治理是一项技术复杂

11、、施工困难的灾害防治工程。Ø 50 年代主要采用地表排水、清方减载、填土反压、抗滑挡墙及浆砌片（块）石防护处治等措施。Ø 60年代末期，在铁路建设中首次采用抗滑桩技术，抗滑桩技术的诞生，使一些难度较大的边坡工程问题的处理成为现实。Ø 强调支挡为主、综合整治，抗滑桩作为一种主要措施被推荐。边坡整治技术的发展Ø 80年代末期，我国开始采用锚喷防护技术。Ø 以排水为主、结合抗滑桩、预应力锚索支挡综合整治。Ø 90年代，压力注浆加固手段及框架锚固结构越来越多地用于边坡处治，尤其是用于高边坡的处治防护工程中。它是一种边坡的深层加固处治技术，能解

12、决边坡的深层加固及稳定性问题，达到根治边坡的目的。1.6 边坡设计的基本原则和程序1.6.1 设计基本资料l）工程地质勘察报告；2）水文条件；3）地震资料；4）土质调查试验报告；5）相关工程资料；6）同类边坡工程的经验资料；7）边坡工程环境资料。1.6.2 常用设计参数o 土体物理力学指标天然容重、饱和容重、孔隙率、水头梯度、粘聚力、内摩擦角等。o 岩石物理力学指标岩石的密度、容重、空隙比、含水量、吸水性，抗拉、抗压强度，粘聚力、内摩擦角以及变形参数等。1.7.3 边坡整治的常用措施o 放缓边坡o 支挡抗滑片石垛、抗滑挡土墙、锚杆挡土墙、抗滑桩o 加固注浆、锚杆加固、土钉加固、锚索加固o 防护

13、植物防护和工程防护o 排水地表防排水、地下排水支护结构形式选择时需专门论证的特殊边坡o 高边坡，如，岩质边坡高度超过30m、土质边坡高度超过15-20m的挖方边坡，以及高度超过20m（填方材料为砂、砾时为12m）的道路与铁路填方边坡工程。o 地质和环境条件很复杂、稳定性极差的边坡工程。o 边坡邻近有重要建（构）筑物、地质条件复杂、破坏后果很严重的边坡工程。o 已发生过严重事故的边坡工程。o 采用新结构、新技术的安全等级为一、二级边坡工程。1.6.7 边坡设计的程序 现场考察并分析边坡工程地质勘察资料。 初步判断边坡的稳定状态，并根据边坡服务的工程情况和相关规范规定，确定边坡的稳定性系数。 参照

14、试验资料详细计算分析边坡的稳定性。 分析边坡稳定性满足规定要求时的各种荷载效应。 拟定边坡处治方案，并进行各种方案的对比，选择最优方案。 支护结构的设计计算。 对边坡及支护结构进行局部和整体稳定性验算。 编制设计图纸文件。 结合边坡设计制定施工、监测方案。 根据施工及监测的反馈信息对设计进行补充、优化和完善。1.7 滑坡治理的原则o 正确认识滑坡的原则o 预防为主的原则o 一次根治不留后患的原则o 全面规划分期治理的原则o 综合治理的原则o 治早治小的原则o 技术可行经济合理的原则o 科学施工的原则o 动态设计，动态施工的原则o 加强防滑工程维修保养的原则第2章边坡岩体的稳定性分类、滑坡的类型

15、与特征2.1 边坡岩体的破坏形式p 崩塌：陡坡上的巨大岩体或土体，在重力和其他外力作用下，突然向下崩落的现象。p 倾倒：陡倾的岩体由于卸荷回弹或其他外力作用，绕其底部某点向临空方向倾倒的现象，可以转化为崩塌或坍塌，也可以停滞在倾倒变形阶段。o 坍塌：土层、堆积层或风化破碎岩层斜坡，由于土壤中水和裂隙水的作用、河流冲刷或人工开挖坡陡于岩体自身强度所能保持的坡度而产生逐次塌落的现象。o 滑塌：斜坡上的岩体或土体，在重力和其他外力作用下，沿坡体内新形成的滑面整体向下以水平滑移为主的现象。与滑坡十分相似，滑坡是沿坡体内一定的软弱面（或带）整体向下滑动。o 错落：被陡倾的构造面与后部完整岩体分开的较破碎

16、岩体，因坡脚受冲刷或开挖和震动影响，下浮软弱层不足以承受上部岩体压力而被压缩，引起坡体以垂直下错为主的变形现象。按滑动面的形态特征分类建筑边坡工程技术规范的划分方式2.2 岩质边坡岩体的稳定性分类分类的意义1. 定性确定边坡周围岩体对边坡稳定性影响，用此评价岩体质量，为工程设计、施工、运行提供依据；2. 通过工程类比方法用来定量确定作用在支挡结构上的岩石压力，以进行支挡结构设计。目前的问题：1. 目前的分类方法虽然考虑了边坡工程的一些特点，但基本上仍保持隧道工程围岩分类的做法，以岩石强度和岩体完整性作为分类的基本指标。岩石强度对边坡工程的影响不大，主要影响因素是岩体结构面。2. 至今还没有一种

17、影响广大和被工程技术人员公认的边坡分类。影响边坡岩体稳定性的因素与地下工程的不同点：p 岩石强度、地应力不是主要因素p 结构面的产状和强度成为主要因素边坡岩体的稳定性分类o 岩体的力学性质取决于岩体的结构特征，岩体的破坏模式受控于岩体的结构模式。o 岩体结构分类，主要是以岩石强度、岩体完整性以及岩体的结构形态特征为基础的。o 常用的分类是由谷德振提出的，基本类型有：整体块状结构、层状结构、碎裂结构、散体结构。o 每个类别又可以分为若干亚类。边坡岩体的稳定性分类的主要方法p 谷德振方法p 建筑边坡工程技术规范方法p 工程岩体分级标准方法p 南非的RMR方法p 西班牙SMR方法p 我国水科院的CS

18、MR方法1 岩体结构类型（谷德振）a 整体块状结构，b 层状结构，c 碎裂结构，d 散体结构块状结构岩体o 岩石类型岩浆岩、中深变质岩、厚层沉积岩o 岩体特征岩体呈块状或厚层状，结构面不发育，间距50100cm以上，多为刚性结构面，贯串性软弱结构面少见。Kv=10.4，RQD>50%o 边坡稳定性特征边坡稳定条件好，易形成高陡边坡，失稳形态多沿某一组结构面崩塌或沿复合结构面滑动。滑动稳定性受结构面抗剪强度与岩石抗剪强度控制。层状结构岩体o 按成因分为两类：以沉积岩为代表的，主要为原生层状结构；以变质岩为代表的，主要为与构造成因有关的板裂层状结构。o 原生层状结构：岩层以复理式碎屑沉积岩或

19、碎屑生物、化学沉积岩为主，一般具有软弱层相间的互层状结构。大部分受轻微的构造运动影响，产状平缓。o 板裂层状结构：岩层以深变质的千枚岩和片岩为主，受强烈的构造运动影响，产状较陡，常形成大范围的平行发育的劈理、片理、层间错动带。层状结构岩体边坡碎裂结构岩体o 岩体类型：各种构造影响带、破碎带、蚀变带或风化破碎岩体，如岩脉穿插硬碎岩体，压碎岩带，断裂密集带，叠瓦式或交叉式断裂影响带，挤压褶皱，倒转褶皱带，处于构造变动强烈剧烈地区内的岩体都可能形成碎裂结构。o 岩体特征：一般断裂交叉发育，裂隙张开或充填夹泥，岩石破碎成碎块或板片状，间有夹泥，局部夹有大块或条块状岩石结构体。同时，岩体结构面发育，多短

20、小无规则的分布，岩块间存在咬合力。结构面复杂多样。o 岩体完整性：岩体完整性甚差，结构面密度很大，方位也很多。结构面大多由碎屑泥质物质组成，构成软弱破碎带，结构面的抗剪强度低。o 边坡稳定性特征：边坡的稳定性较差，坡角取决于岩块间的镶嵌情况和岩块间的咬合力。在碎裂结构岩体中修建的工程边坡，常常会产生追踪破坏，局部滑移或掉块。对这类岩体边坡尤其要注意其长期蠕变的特性。散体结构岩体o 岩体类型：各种岩石的构造破碎带及其强烈影响带、强风化破碎带内的岩体。主要由区域性或工程区内的大断层带，软弱岩层挤压错动带，胶结不良的断层交叉带，大型岩浆岩侵人接触破碎带，以及强风化带的软弱物质，泥、岩粉、岩屑、岩块等

21、组成。o 岩体特征：一般岩体极度破碎，呈碎块、岩粉、岩屑和鳞片状，有大量断层泥充填，呈松散堆积或压密，软弱结构面高度密集，发育成网。o 岩体完整性：岩体完整性极低，强度也很低。岩体一般具有明显的塑性或流变特性。o 边坡稳定性特征：边坡稳定性很差，一般受岩体整体强度和特性所控制，可与土质边坡相似对待，滑动面一般呈圆弧状。2 岩体结构类型划分（建筑边坡）结构面的结合程度（建筑边坡）岩体完整程度划分（建筑边坡）建筑边坡工程技术规范中的岩体分类外倾结构面：走向与边坡走向的夹角<30°的结构面建筑边坡工程技术规范中的岩体分类3 工程岩体分级标准（GB50218-2014）也可用单位岩体中

22、的节理数代替岩体基本质量分级边坡工程岩体级别的确定主要结构面类型与延展性修正系数边坡工程地下水影响修正系数K4边坡工程主要结构面产状影响修正特殊情况处理办法o 对高度不大于60m的边坡工程岩体，可根据已确定的级别，按本标准确定其自稳能力。o 对高度大于60m或特殊边坡工程岩体，除按本标准确定BQ外，尚应根据坡高影响，结合工程进行专门论证，综合确定岩体级别。边坡工程岩体自稳能力4 节理岩体的RMR分类方法该法是由南非的Bieniawski 在1976年提出后经过多次修改，逐渐趋于完善的一种综合分类方法。分类依据下列参数：(1) 完整岩石材料的强度；(2) 岩石质量指标（RQD）；(3) 节理间距

23、；(4) 节理状况；(5) 地下水状况。结构面分类表5 SMR评价方法结构面方向修正边坡开挖方法修正根据SMR方法评价边坡稳定性SRM的特点及用途o 特点：充分考虑了岩体结构特征对边坡稳定的影响。o 用途：适用于最常见的平面滑动型破坏和倾倒型破坏，对于楔型滑动破坏，也可根据交棱线的产状近似地按平面型滑动来判定。o 不足：没有考虑边坡高度对稳定性的影响；没有区分控制结构面的条件对边坡稳定型的影响。6 CSMR评价方法o 水利水电系统在SMR系统基础上，提出了改进的边坡总体稳定性的评价方法。结构面条件修正系数2.3 滑坡的类型与特征滑坡的类型划分滑坡的外貌特征2.4 结构面的抗剪强度结构面的剪切变形与强度结构面的剪切变形结构面在剪切应力作用下的剪切变形与结构面的类型、粗糙度、有无充填物以及充填物的多少等有关。光滑、无充填结构面的剪切破坏条件结构面的Barton抗剪强度准则1973，1976年Barto