第五章斜坡变形破坏工程地质研究

1、 第五章第五章 斜坡变形破坏工程地质研究斜坡变形破坏工程地质研究提提 要要 概概 述述 斜斜 坡坡 应应 力力 分分 布布 特特 征征 斜坡变形破坏的基本形式斜坡变形破坏的基本形式 滑滑 坡坡 崩崩 塌塌 影响斜坡稳定性的因素影响斜坡稳定性的因素 斜坡稳定性评价斜坡稳定性评价 滑滑 坡坡 预预 测测 预预 报报 滑滑 坡坡 防防 治治第一节第一节 概述概述斜坡斜坡指地表一切具有侧向临空面的地质坡体，是一类指地表一切具有侧向临空面的地质坡体，是一类广泛的地貌类型。广泛的地貌类型。 斜坡变形破坏是地质发展演化的重要过斜坡变形破坏是地质发展演化的重要过程。程。 天然斜坡：沟谷岸坡、山坡天然斜坡：沟谷

2、岸坡、山坡 人工边坡：露采边坡、基坑边坡人工边坡：露采边坡、基坑边坡类型类型岩坡岩坡土坡土坡按高度按高度H H高坡高坡中坡中坡低坡低坡岩坡岩坡M 15mM 15m土坡土坡H 10mH 10m岩坡岩坡8m H5m8m H5m土坡土坡5m H10m5m H10m岩坡岩坡H 8mH 8m土坡土坡H 5mH=30=300 0中坡中坡15150 0= = 30300 0缓坡缓坡15150 0坡面形态坡面形态：内凹型，外凸型，直线型，复合型：内凹型，外凸型，直线型，复合型 19631963年年1010月月夜间发生在意大利北部山区的夜间发生在意大利北部山区的VajontVajont水库水库，被公认为是世界上

3、最严重的，被公认为是世界上最严重的滑坡灾害滑坡灾害。该水库库容该水库库容1010亿亿立方米，坝高立方米，坝高267267米，是当时世界上米，是当时世界上最高的最高的双曲拱坝双曲拱坝。工程实例工程实例 水库蓄水造成水库岸坡地下水位的相应抬高，地质环境发生了急剧变水库蓄水造成水库岸坡地下水位的相应抬高，地质环境发生了急剧变化，化，2.62.6亿立方米的亿立方米的石灰岩山体石灰岩山体以以20M/S20M/S以上的速度滑入水库。以上的速度滑入水库。 最大涌浪最大涌浪 高度高度250M250M，越过坝顶高度达，越过坝顶高度达150M150M，库水迅猛泻向下游。，库水迅猛泻向下游。洪水摧毁了下游数公里以内

4、的洪水摧毁了下游数公里以内的5 5个村庄，个村庄，26002600人在梦中死亡。该水库也因人在梦中死亡。该水库也因滑坡填入而报废。滑坡填入而报废。第二节第二节 斜斜 坡坡 应应 力力 分分 布布 特特 征征原始应力状态：原始应力状态：H1H31H 1 3 1.1.斜坡周围斜坡周围主应力迹线主应力迹线发发生明显偏转生明显偏转: :愈接近临空面愈接近临空面, ,最大主应最大主应力力 1 1愈接近平行于临空愈接近平行于临空面面, , 3 3与之正交与之正交, ,向坡内逐向坡内逐渐恢复到原始状态。渐恢复到原始状态。一、重分布应力的特点：一、重分布应力的特点：2.2.在坡脚及坡肩附近形成在坡脚及坡肩附近

5、形成应力集中区应力集中区(1)(1)坡脚附近最大主应力显著增高坡脚附近最大主应力显著增高, ,且愈近表且愈近表面愈高面愈高; ;最小主应力显著降低。最小主应力显著降低。这一带是坡体中应力差或最大剪应力最这一带是坡体中应力差或最大剪应力最高的部位，形成高的部位，形成最大剪应力增高带最大剪应力增高带，往，往往产生与坡面或坡底面平行的往产生与坡面或坡底面平行的压裂面压裂面。1(2)(2) 在坡顶面和坡面的某些部位在坡顶面和坡面的某些部位, ,坡面的径坡面的径向应力和坡顶面的切向力可转化为拉应向应力和坡顶面的切向力可转化为拉应力力, ,形成形成张力带张力带, ,易形成与坡面平行的易形成与坡面平行的拉拉

6、裂面裂面。 3. 3. 与主应力迹线偏转相联系与主应力迹线偏转相联系, ,坡体内最大剪应力迹线由原坡体内最大剪应力迹线由原来的直线变成近似来的直线变成近似圆弧线圆弧线, ,弧的下凹方向朝着临空方向。弧的下凹方向朝着临空方向。4. 4. 坡面处由于侧向压力趋于坡面处由于侧向压力趋于零零, ,实际上处于实际上处于两向受力状态两向受力状态, ,而向坡内逐渐变为三向受力状而向坡内逐渐变为三向受力状态。态。二二 影响斜坡应力分布的因素影响斜坡应力分布的因素1. 岩体初始应力的影响岩体初始应力的影响 初始应力场、尤其初始应力场、尤其水平剩余应力水平剩余应力使坡体中主应力迹线的使坡体中主应力迹线的分布形式分

7、布形式有所不同，明显改变了各应力值的有所不同，明显改变了各应力值的大小大小；使应；使应力分异现象加剧力分异现象加剧, ,尤其对坡脚应力集中带和坡面张力带尤其对坡脚应力集中带和坡面张力带的影响最大。的影响最大。2. 2. 坡形的影响坡形的影响 (1) (1) 坡高坡高：不改变应力等值线图象，应力随坡高而增高。：不改变应力等值线图象，应力随坡高而增高。 (2) (2) 坡角坡角：坡角变化明显改变了应力分布图象。随坡角变陡，张：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。(4)(4)坡

8、面形态坡面形态：平面上的凹形坡，应力集中明显减缓。：平面上的凹形坡，应力集中明显减缓。 圆形和椭圆形边坡，坡脚最大剪应力仅为一般斜坡的圆形和椭圆形边坡，坡脚最大剪应力仅为一般斜坡的1/21/2。 当水平应力坡形于椭圆形矿坑长轴时，应力集中较缓和。当水平应力坡形于椭圆形矿坑长轴时，应力集中较缓和。(3) (3) 坡底宽度坡底宽度：当：当W0.8HW0.8HW0.8H时，时， 则保持为一常值（称为则保持为一常值（称为“残残余余 坡角应力坡角应力”）3. 3. 斜坡岩土体特性和结构特征的影响斜坡岩土体特性和结构特征的影响: :11 岩土体的岩土体的变形模量变形模量对均质坡体的应力分对均质坡体的应力分

9、布无明显影响布无明显影响. . 泊松比泊松比可改变主应力和剪应力的分布可改变主应力和剪应力的分布, ,引引起张力带变化。随着起张力带变化。随着 增高，坡面和增高，坡面和 坡顶的坡顶的张力带逐渐张力带逐渐 扩展扩展；而在坡底则反之，；而在坡底则反之， 增高，增高，张力带张力带收缩收缩。 结构面的产状、性质的差别，使斜坡中结构面的产状、性质的差别，使斜坡中的应力分布出现了不连续性，在不连续面或的应力分布出现了不连续性，在不连续面或软弱面的周边形成软弱面的周边形成应力集中应力集中或发生或发生应力阻滞应力阻滞。第三节第三节 斜坡变形破坏的基本形式斜坡变形破坏的基本形式 一、斜坡变形一、斜坡变形 斜坡受

10、到侵蚀卸荷作用和开挖卸荷等作用所产生的斜坡受到侵蚀卸荷作用和开挖卸荷等作用所产生的应力释放效应应力释放效应， 而引起的斜坡表层岩土体的而引起的斜坡表层岩土体的弹塑性回弹弹塑性回弹和和蠕变位移蠕变位移。 形式：形式：(1) (1) 卸荷回弹卸荷回弹 卸荷、初始应力释放卸荷、初始应力释放 侧应力减弱侧应力减弱 产生张裂面产生张裂面(2) (2) 拉裂拉裂 斜坡形成过程中，在坡面和坡顶形成的张力带中拉应力集斜坡形成过程中，在坡面和坡顶形成的张力带中拉应力集中形成拉张裂缝。中形成拉张裂缝。 (3) 蠕滑蠕滑 斜坡岩土体在自重应力为主的长期作用下斜坡岩土体在自重应力为主的长期作用下, ,向临空面方向的向

11、临空面方向的缓慢而持续的变形。缓慢而持续的变形。 A. A. 表层蠕滑表层蠕滑：斜坡浅层岩土体在重力的长期作用下，向临：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。低直至消失。 B. B. 深层蠕滑深层蠕滑：主要发育在斜坡下部或坡体内部。：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：按其形成机制特点可分为两种： 软弱基座蠕滑软弱基座蠕滑 坡体蠕滑坡体蠕滑（受软弱结构面控制）（受软弱结构面控制） (3) (3) 弯曲倾倒弯曲倾倒： 由陡坡或直立板状岩体组成的由陡坡或

12、直立板状岩体组成的斜坡斜坡, ,当岩层走向与坡面走向大致相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，并缘开始向临空方向弯曲、折裂，并逐渐向坡内发展的变形，称为弯曲逐渐向坡内发展的变形，称为弯曲倾倒。倾倒。二、斜坡破坏二、斜坡破坏崩塌崩塌 滑坡滑坡 表层流动表层流动 落石落石1. 崩塌崩塌 陡坡上的岩土体产生陡坡上的岩土体产生以下落运动为主以下落运动为主（移动、滚动、跳跃）的破坏（移动、滚动、跳跃）的破坏现象。（土崩、岩崩）。现象。（土崩、岩崩）。2. 滑坡滑坡 斜坡岩土体依附于内在的内在的或潜在的贯通潜在的贯通结构面，在外

13、力作用下，失去原来的平衡状态，产生了以水平运动为主以水平运动为主的滑动现象。3. 两者的区别：两者的区别：运动方式运动方式破坏形式破坏形式是否脱离母体，存在滑动面是否脱离母体，存在滑动面规模、速度规模、速度变形破坏地质模型：变形破坏地质模型：崩塌：崩塌：第第 四四 节节 滑滑 坡坡一、滑坡的基本要素一、滑坡的基本要素 滑动带滑动带 ：滑坡体与滑坡床之间的分界面。形态可分为圆：滑坡体与滑坡床之间的分界面。形态可分为圆弧状、平面状和阶梯状等（下页图）。弧状、平面状和阶梯状等（下页图）。滑坡床滑坡床 ：滑坡体之下未经过滑动的岩土体。：滑坡体之下未经过滑动的岩土体。滑坡体滑坡体 ：与母体脱离经过滑动的

14、部分岩体。：与母体脱离经过滑动的部分岩体。滑坡周界滑坡周界：滑坡体与周围未变位岩土体在平面上的分界线。：滑坡体与周围未变位岩土体在平面上的分界线。滑坡壁滑坡壁 ：滑坡体后缘由于滑动作用所形成的母岩陡壁，：滑坡体后缘由于滑动作用所形成的母岩陡壁，其坡角多为其坡角多为35-8035-80度，平面上多呈圈椅状。滑坡壁上常见度，平面上多呈圈椅状。滑坡壁上常见铅直方向的擦痕。铅直方向的擦痕。滑坡台阶滑坡台阶：滑坡体下滑时各部分运动速度不同而形成的错台。：滑坡体下滑时各部分运动速度不同而形成的错台。滑坡舌滑坡舌 ：滑坡体前部伸出如舌状的部位。常伸入沟谷、：滑坡体前部伸出如舌状的部位。常伸入沟谷、河流。最前

15、端滑坡面出露地表的部位，称河流。最前端滑坡面出露地表的部位，称滑坡剪出口滑坡剪出口。 滑坡洼地（湖滑坡洼地（湖) ) 主滑线主滑线 滑坡裂隙滑坡裂隙：滑坡体在滑动过程中各部位受力性质和大小不同，：滑坡体在滑动过程中各部位受力性质和大小不同， 在各部位产生不同力学性质的裂隙。在各部位产生不同力学性质的裂隙。 拉张裂隙：位于滑体后部、滑床后壁，弧形分布，与滑动方向拉张裂隙：位于滑体后部、滑床后壁，弧形分布，与滑动方向垂直；垂直； 剪切裂隙：羽状分布于滑坡体中前部的两侧，因滑坡体与滑剪切裂隙：羽状分布于滑坡体中前部的两侧，因滑坡体与滑坡床之间的相对位移的力偶作用形成，与滑动方向斜交；坡床之间的相对位

16、移的力偶作用形成，与滑动方向斜交； 鼓张裂隙：分布滑体前缘，由于滑体后部的推挤鼓起而成，与鼓张裂隙：分布滑体前缘，由于滑体后部的推挤鼓起而成，与滑动方向垂直；滑动方向垂直； 扇形裂隙：位于滑体舌部，因前部岩土体向两侧扩散产生，放扇形裂隙：位于滑体舌部，因前部岩土体向两侧扩散产生，放射状呈扇形分布。射状呈扇形分布。圈椅状地貌圈椅状地貌 双沟同源双沟同源二、二、 滑坡的识别滑坡的识别1 1、识别方法：、识别方法：航片解译、地面调查、勘探航片解译、地面调查、勘探面面 线线点点2 2、识别标志、识别标志 (1) (1) 地形地貌方面地形地貌方面 滑坡形态特征、地貌不协调或反常滑坡形态特征、地貌不协调或

17、反常等等(2) (2) 变形破裂方面变形破裂方面: : 滑体上产生小型褶曲和断裂现象滑体上产生小型褶曲和断裂现象 滑体结构松散、破碎滑体结构松散、破碎(3) (3) 水文地质方面水文地质方面 结构破碎结构破碎 透水性增高透水性增高 地下水径流条件改变地下水径流条件改变 滑体表面出滑体表面出现现积水洼地或湿地积水洼地或湿地，泉泉的出现的出现(4) (4) 植被方面植被方面马刀树、醉汉林马刀树、醉汉林(5)(5)滑动面的鉴别及研究滑动面的鉴别及研究 勘探：钻探变形勘探：钻探变形 监测：钻孔倾斜仪监测：钻孔倾斜仪三三 滑坡分类滑坡分类 1 1 按按岩土体类型岩土体类型分类分类 土体滑坡土体滑坡岩石滑

18、坡岩石滑坡（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）完整岩石滑坡滑坡滑坡2 .2 .按滑坡的按滑坡的动力学特征动力学特征分类（巴甫洛夫，分类（巴甫洛夫，19031903） (a)(a)推动式滑坡推动式滑坡 (b)(b)牵引式滑坡牵引式滑坡 (c)(c)混合式滑坡混合式滑坡 (d)(d)平移式滑坡平移式滑坡 3 3 按按滑动面与层面的关系滑动面与层面的关系分类分类 (1)(1)无层滑坡：均质、无层理的岩土体无层滑坡：均质、无层理的岩土体(2)(2)顺层滑坡顺层滑坡： 原生、次生的软弱夹层原生、次生的软弱夹层 ，上部松散堆积物与下部，上部松散堆积物与下部

19、基岩接触带基岩接触带(3)(3)切层滑坡切层滑坡： 多发生在岩层近于水平的平迭坡，构造面控制多发生在岩层近于水平的平迭坡，构造面控制5. 5. 按滑动面深度分类按滑动面深度分类 (1) (1) 浅层滑坡浅层滑坡(6m)(50m)(50m)6. 6. 按滑坡时代划分按滑坡时代划分 （1 1）今滑坡（全新世末至今）今滑坡（全新世末至今） （2 2）新滑坡（）新滑坡（Q Q4 43 3) ) （3 3）老滑坡）老滑坡 (Q(Q4 42-12-1) ) （4 4）古滑坡）古滑坡 (Q(Q4 4-Q-Q1 1) ) （5 5）始滑坡（第三系）始滑坡（第三系） 第五节第五节 崩塌崩塌一、一、 崩塌的类型及

20、形成条件：崩塌的类型及形成条件： 崩塌一般发生在厚层崩塌一般发生在厚层坚硬岩体坚硬岩体中。灰岩、砂岩、石英中。灰岩、砂岩、石英岩等厚层硬脆性岩石常能形成高陡的斜坡，其前缘常由岩等厚层硬脆性岩石常能形成高陡的斜坡，其前缘常由于卸荷裂隙的发育而形成陡而深的张裂缝，并与其它结于卸荷裂隙的发育而形成陡而深的张裂缝，并与其它结构而组合，逐渐发展而形成连续贯通的分离面，在触发构而组合，逐渐发展而形成连续贯通的分离面，在触发因素俺用下发生崩塌。此外，由缓倾角软硬相间岩层组因素俺用下发生崩塌。此外，由缓倾角软硬相间岩层组合的陡坡，由于软弱岩层被风化剥蚀而形成凹龛，使上合的陡坡，由于软弱岩层被风化剥蚀而形成凹龛

21、，使上部的坚硬岩层失去依托，故也常发生局部崩塌。部的坚硬岩层失去依托，故也常发生局部崩塌。1 1 滑移式崩塌滑移式崩塌岩质边坡岩质边坡, ,裂隙发育的岩体，节理及层面控制，倾坡处节理起主控作用。依附面倾角一般30-650左，顺坡走向上呈现不规则的锲形体，剪出点可在坡脚，也可坡体的任何地方，往往为滑移式，一般先楼不会太大，为累进性。常见类型主要有：常见类型主要有：岩质边坡岩质边坡,软夹层结构，坚硬块状体。因脚下软层等掏空而成悬臂式拉断。破坏方式，可能为拉断下坠，也可能稍后部拉断，部分依托软面而翻转下坠，常见于河谷岸坡以及脚下开采条件。采矿2 2 悬臂拉断式崩塌悬臂拉断式崩塌ab岩坡岩坡A 为薄层

22、软弱夹层长期蠕变弯 曲折断，形成崩塌，受高陡 坡形、软弱层控制，发展慢。B 为柱状块体，底脚压裂，在 水荷载作用下，引起翻转。3 3 倾倒式崩塌倾倒式崩塌 土坡土坡,为风化破碎带或第四系堆积层，坡段比较陡，松散层产生蠕动变形，形成雨季饱水等，产生累进式破坏。4 4 滑移式崩塌滑移式崩塌 土坡土坡, ,下面层被掏空或变形破坏，上部失去支持而产生向下坍塌。5 5 座落式崩塌座落式崩塌 崩塌的破坏方式若不依附某一崩塌的破坏方式若不依附某一面崩塌时面崩塌时, ,总是下坠或坐落总是下坠或坐落; ;若依附若依附某一面崩塌时，具有滑移或翻转特某一面崩塌时，具有滑移或翻转特性性. . 后者通常用如下的方法作出

23、判断后者通常用如下的方法作出判断: : 一个置于斜面上的岩块，它的高一个置于斜面上的岩块，它的高度为度为h h和底边长为和底边长为b b，并且假定阻止，并且假定阻止岩块向下运动的力只是由于摩擦作岩块向下运动的力只是由于摩擦作用而产生的，也即是用而产生的，也即是c=Oc=O。代表岩块。代表岩块重力重力W W的矢量落于底边的矢量落于底边b b之内时，如之内时，如果斜面倾角果斜面倾角 大于摩擦角大于摩擦角 ，岩块将，岩块将产生滑动；但是，如果岩块高而细，产生滑动；但是，如果岩块高而细，重力矢量重力矢量W W可能落在底边可能落在底边b b外，此时外，此时岩块将倾倒，也即绕其最低的接触岩块将倾倒，也即绕

24、其最低的接触边棱而旋转。边棱而旋转。 图图5.6 置于斜面上块体置于斜面上块体 的几何要素的几何要素 WsinWcosWbh 图图5.7 5.7 斜面上块体发斜面上块体发生滑动及倾倒的条件生滑动及倾倒的条件 对这个单一的岩块而言，滑动与倾倒的条件如图对这个单一的岩块而言，滑动与倾倒的条件如图5.75.7所示。所示。图中的四个区段为：图中的四个区段为：区段区段l： tg，岩块是稳定的，不滑动也不倾倒。，岩块是稳定的，不滑动也不倾倒。区段区段2： 以及以及bhtg，岩块将滑动，但不倾倒。，岩块将滑动，但不倾倒。区段区段3： 以及以及bh以及以及bhtg，岩块能够同时滑动和倾倒。，岩块能够同时滑动和

25、倾倒。 通过以上分析，可看出即将崩落的块体相当于斜面上的岩通过以上分析，可看出即将崩落的块体相当于斜面上的岩块，同时由于其在变形块，同时由于其在变形- -破坏的演变过程中沿斜面总有一定的破坏的演变过程中沿斜面总有一定的剪切位移，所以可视其凝聚力已丧失。那么根据岩块的运动条剪切位移，所以可视其凝聚力已丧失。那么根据岩块的运动条件，可将崩塌分为：滑移式崩塌、倾倒式崩塌和滑移倾倒混合件，可将崩塌分为：滑移式崩塌、倾倒式崩塌和滑移倾倒混合式崩塌式崩塌( (也可简称为混合式崩塌也可简称为混合式崩塌) )三种类型。三种类型。归纳崩塌的形成条件归纳崩塌的形成条件（1 1） 地质条件地质条件 一个陡坡，尤其是

26、大于600的坡，坡高几米到几百米。大型自然崩塌多见于江河峡谷陡峻地段，以岩石大型崩塌居多，或者人工路堑、矿山等边坡。 一般坡度大于400500时，对于裂隙发育的岩体，尤其发育高倾角裂隙时，在裂隙下部有软层配合下，易产生较大崩塌。（2 2）崩塌的诱发条件）崩塌的诱发条件 1.高陡坡，重力作用，引起拉裂变形，导致崩塌。 2.坡脚开挖，掏空，坡脚软岩压裂，因此失去支撑作用。 3.长时间降水，产生水压力或震动等。 4.冻胀后解冻，使土体饱水段强度降低，或产生涨缩现象。二二 崩塌运动学特点崩塌运动学特点1 1 运动规律运动规律 崩塌的运动规律特别复杂，根据抛石试验及崩塌的运动规律特别复杂，根据抛石试验及

27、现象研究，崩塌落石在不同坡度上，其总体服从现象研究，崩塌落石在不同坡度上，其总体服从的运动规律。如图的运动规律。如图5.75.7。 滚 滑滚坠 跳跳 滚坠跳 滚 滑 停图图5.7 5.7 块石运动示意图块石运动示意图（1） 缓坡段缓坡段（0 00 0 27 270 0 31310 0）：只在初速）：只在初速V V0 0时时可以运动，减速运动形式，若石块高处滚下，可转可以运动，减速运动形式，若石块高处滚下，可转为滚动滑动停止。否则不运动。为滚动滑动停止。否则不运动。（2） 较陡坡段较陡坡段（ 27270 0 31310 0 40 400 0）：当具有）：当具有V V0 0时，运动形式同时，运动形

28、式同(1)(1)；无；无V V0 0时，可不运动，而无时，可不运动，而无V V0 0也运动时，运动形式同也运动时，运动形式同(3)(3)。（3） 陡坡段陡坡段（ 40400 0 60 600 0）：无）：无V V0 0也可运动，也可运动，加速运动。运动形式随坡形及块石形状有关，多是加速运动。运动形式随坡形及块石形状有关，多是滚动，也可为滑动。有较大的冲击力。滚动，也可为滑动。有较大的冲击力。（4） 陡峻段陡峻段（ 60600 0 90 半坚硬岩石半坚硬岩石 松散土坡松散土坡 结构：层理、软弱夹层、原生节理、片理等结构：层理、软弱夹层、原生节理、片理等 特殊性质：膨胀性、湿陷性等特殊性质：膨胀性

29、、湿陷性等 滑坡往往集中在某些特定的岩层中滑坡往往集中在某些特定的岩层中“易滑岩组易滑岩组”如：西北的黄土分布地区、成都平原地区的成都粘土层、四川盆如：西北的黄土分布地区、成都平原地区的成都粘土层、四川盆地的红层地区（砂、泥岩互层）、青海、甘肃地区的第三系地层地的红层地区（砂、泥岩互层）、青海、甘肃地区的第三系地层（半成岩的砂、泥岩），川西北、陕南和甘南浅变质岩地区（主（半成岩的砂、泥岩），川西北、陕南和甘南浅变质岩地区（主要是千枚岩分布地区要是千枚岩分布地区）2. 2. 地质结构地质结构 结构面结构面结构面的产状、力学性质、规模结构面的产状、力学性质、规模 沉积岩地区：特大型的滑坡主要与层面

30、构造有关沉积岩地区：特大型的滑坡主要与层面构造有关 不同构造部位滑坡差别：如在褶皱的两翼部位，结构不同构造部位滑坡差别：如在褶皱的两翼部位，结构面往往形成上陡下缓的勺形；沿着大的构造断裂带，滑坡面往往形成上陡下缓的勺形；沿着大的构造断裂带，滑坡往往呈带状分布往往呈带状分布 3. 3. 地形地貌地形地貌 斜坡坡度越大、越高，斜坡稳定性越差。斜坡坡度越大、越高，斜坡稳定性越差。按按结构面的产状与临空面结构面的产状与临空面的关系，可分为：的关系，可分为： (1) (1) 平迭坡平迭坡：主要软弱结构面为水平的：主要软弱结构面为水平的 (2) (2) 逆向坡逆向坡：主要软弱结构面的倾向与坡面的倾向相反：

31、主要软弱结构面的倾向与坡面的倾向相反 (3) (3) 顺向坡顺向坡：主要软弱结构面的倾向与坡面的倾向一致：主要软弱结构面的倾向与坡面的倾向一致 时，稳定性最差，极易发生顺层滑坡时，稳定性最差，极易发生顺层滑坡 R时，即时，即Wsin Wcos tg tg tg 时，时， 滑块处于不稳滑块处于不稳定状态。定状态。N NW Wcoscos ( (正压力）正压力）R=WR=Wcoscos tgtg （摩擦力）（摩擦力）+c+cA AF=WF=Wsinsin （下滑力）（下滑力） 沿斜坡法线沿斜坡法线 N N 方向，以块体重心点方向，以块体重心点O O为顶点，作一个锥顶角为为顶点，作一个锥顶角为2 2

32、 的圆锥体，圆锥的圆锥体，圆锥体的高为体的高为W Wcoscos （正压力），底面半径为（正压力），底面半径为W Wcoscos tgtg （摩擦力），这样的锥体称为（摩擦力），这样的锥体称为摩擦摩擦锥锥。当重力矢量当重力矢量W W落在锥体外面时，落在锥体外面时， ，滑体将滑体将发生向下的发生向下的运动运动，否则，处于稳定状态。，否则，处于稳定状态。 四、数学力学计算方法四、数学力学计算方法极限平衡法、数值计算法、破坏概率法极限平衡法、数值计算法、破坏概率法 1. 1. 极限平衡计算方法极限平衡计算方法刚体极限平衡法刚体极限平衡法 假设前提假设前提： 只考虑破坏面上的极限破坏状态，而不考虑岩土

33、体只考虑破坏面上的极限破坏状态，而不考虑岩土体的变形，即视岩土体为刚体。破坏面上的强度由的变形，即视岩土体为刚体。破坏面上的强度由C C、 值值决定，遵循强度判据。决定，遵循强度判据。 滑体中的压力以正压力和剪应力的形式集中作用于滑体中的压力以正压力和剪应力的形式集中作用于滑面上，均视为集中力。滑面上，均视为集中力。 三维问题简化为二维（平面）问题来求解。三维问题简化为二维（平面）问题来求解。 稳定性系数：稳定性系数：下滑力抗滑力K 安全系数安全系数：在岩土体稳定性评价中，由于边在岩土体稳定性评价中，由于边界条件、荷载条件、岩土体强度等难以精确确定，界条件、荷载条件、岩土体强度等难以精确确定，

34、通常在设计上考虑上述因素及建筑物重要性而综通常在设计上考虑上述因素及建筑物重要性而综合确定一经验值。合确定一经验值。KcKc11(1) (1) 土质斜坡稳定性计算土质斜坡稳定性计算A A 无粘性土坡无粘性土坡B B 粘性土坡粘性土坡圆弧法、条分法：瑞典条分法、圆弧法、条分法：瑞典条分法、BishopBishop法、法、JanbuJanbu法法 (2) (2) 岩质斜坡稳定性计算岩质斜坡稳定性计算 A A 平面滑动：单平面、同向双平面、多平面平面滑动：单平面、同向双平面、多平面 B B 楔形体滑动楔形体滑动均质土坡均质土坡瑞典条分法瑞典条分法 如图：一简单均质土坡，取一假定如图：一简单均质土坡，

35、取一假定滑弧圆心为滑弧圆心为O O，半径为，半径为R R和滑弧和滑弧ACAC。 将滑动土体沿铅直方向分成若干土将滑动土体沿铅直方向分成若干土条（条（R/10-R/20R/10-R/20） 取第取第i i条分析，不考虑土条间的作用条分析，不考虑土条间的作用力，则第力，则第i i条作用在滑弧面上的力有：条作用在滑弧面上的力有：（1 1）由土条自重）由土条自重WiWi在滑弧上引起在滑弧上引起的切向力为的切向力为顺坡为正，逆坡为负。，线与园弧法线间的夹角为该土条底面中心铅直为该土条平均高度；条土宽度；为第为重力加速度；为土的密度；式中：iiiiiiiiihibghbgWTsinsin（2 2）由土条自

36、重）由土条自重WiWi在滑弧上引起的法向力所产生的抗滑力为：在滑弧上引起的法向力所产生的抗滑力为：（3 3）滑动面上的凝聚力产生的抗滑力为：）滑动面上的凝聚力产生的抗滑力为：为滑动面上的摩擦角。式中：tghbgtgWtgNFiiiiiificoscos土条的弧长。为第为滑动面上的凝聚力；式中：iLCLCFiiciiw 若斜坡滑动时，各土条围绕圆心若斜坡滑动时，各土条围绕圆心O O旋转，旋转，则斜坡的稳定性系数为该土条的总抗滑力矩则斜坡的稳定性系数为该土条的总抗滑力矩与总滑动力矩之比：与总滑动力矩之比：为滑弧全长。式中：若各土条宽度相等，则LhbghtgbgLCKRhbgRtghbgLCKiii

37、iiiiiiiiisincossincos最危险滑面的确定：最危险滑面的确定： 对于均质粘性土斜坡最危险滑动面应通过坡脚，对于均质粘性土斜坡最危险滑动面应通过坡脚，圆心圆心O O的位置按以下步骤确定：的位置按以下步骤确定：（1 1）根据下表中坡角值）根据下表中坡角值 查查 1 1和和 2 2，找出，找出0 0点点 （2 2）按下图所示确定）按下图所示确定E E点；点； （3 3）连接）连接EOEO，在，在EOEO的延长线上取一系列圆心的延长线上取一系列圆心O O1 1，O O2 2，,O,On n; ; （4 4）分别计算）分别计算O O1 1，O O2 2，,O,On n所对应滑动圆弧上的稳

38、所对应滑动圆弧上的稳定性系数定性系数K K1 1，K K2 2，K Kn n，联其端点，所得曲线上最，联其端点，所得曲线上最小的小的K Kminmin值所对应的值所对应的O Om m点，即为最危险滑弧圆心。点，即为最危险滑弧圆心。 若土层复杂，则若土层复杂，则O Om m不一不一定是最危险滑动弧圆心，为此，定是最危险滑动弧圆心，为此，可过点作垂直可过点作垂直OEOE的线段，在该的线段，在该线段上取其相应的线段上取其相应的K K值，用上述值，用上述方法求得最小的方法求得最小的K K值。值。楔形体滑动楔形体滑动 楔形体滑动的滑楔形体滑动的滑动面由两个动面由两个倾向倾向相反相反、且其、且其交线交线倾

39、向与坡面倾向倾向与坡面倾向相同相同、倾角小于、倾角小于边坡角的软弱结边坡角的软弱结构面组成。构面组成。稳定性系数计算稳定性系数计算的基本思路的基本思路首先，将滑体自重首先，将滑体自重 W W 分解为垂直交线分解为垂直交线 BD BD 的分量的分量 N N 和平行交线的分量和平行交线的分量 T T， 然后然后 将将 N N 投影到两个滑动面的法线方向，求得作用于滑动面上的法向投影到两个滑动面的法线方向，求得作用于滑动面上的法向力力N N1 1 和和 N N2 2， 最后求得抗滑力及稳定性系数。最后求得抗滑力及稳定性系数。可能滑动体的滑动力为可能滑动体的滑动力为 T=WsinT=Wsin，垂直交线

40、的分量为，垂直交线的分量为 N NWcosWcos。将将 WcosWcos 投影到投影到 ABD ABD 和和 BCD BCD 面的法线方向上，求得法向力面的法线方向上，求得法向力 N N1 1、N N2 2)sin(sincos)sin(sin,)sin(sincos)sin(sin21121122122121WNNWNN边坡的抗滑力边坡的抗滑力BCDABDsSCSCtgNtgNF212211 边坡的稳定性系数边坡的稳定性系数sin212211WSCSCtgNtgNKBCDABD 根据滑面纵剖面的起伏情况，取单位宽度考虑，根据滑面纵剖面的起伏情况，取单位宽度考虑，把滑体划分成若干块段，把滑体

41、划分成若干块段，1 1，2 2，n n 第第i i条块的受力情况分析：条块的受力情况分析：折线滑面折线滑面剩余推力法剩余推力法 滑块两侧的摩擦力和滑体自身挤压力不考虑滑块两侧的摩擦力和滑体自身挤压力不考虑 自重自重 WiWi、水平地震力、水平地震力 KcWiKcWi、侧水压力、侧水压力 P PW W、上一条块的剩余下滑力、上一条块的剩余下滑力 Ei- Ei-1 1、本条的剩余下滑力、本条的剩余下滑力 Ei Ei 的反力、扬压力的反力、扬压力 Ui Ui、法向反力、法向反力 Ni Ni、切向反力、切向反力 Ti Ti基本荷载（仅考虑重力）计算如下：基本荷载（仅考虑重力）计算如下：11sinW1块

42、：下滑力：第11111LCtgcosW抗滑力：11111111LCtgcosWsinWE2222112221122LCtg)sin(EcosW)cos(EsinW2抗滑力：块：下滑力：第传递系数212222222221211222222222221122211222ELCtgcosWsinWtg)sin()cos(ELCtgcosWsinWLCtg)sin(EcosW)cos(EsinWEi1iiiiiiiiiELCtgcosWsinWE:i块第n1nnnnnnnnnELCtgcosWsinWE:n块第，斜坡体稳定若，斜坡体不稳定若00nnEE 有地下水时，需要考虑边界上的水压力：有地下水时，

43、需要考虑边界上的水压力：iwiiiLhhU)(2121底面浮托力：222121211iwiWiwiWhPhP两侧水压力：1111sin(cos)cos()sin()00iiiiiiiiiiiiiissiitgEWWtgC LEKKEE当时，取 。考虑安全储备，减小抗滑力)sin()cos(sin)(cos1cos)(sin11111iiiiiiiiiiWiWiiiiiiWiWiiiKstgELCPPUWtgKsPPWE系数，即为滑坡的整体稳定性这时的，直至偏小，则取，表明如果，再计算偏大，则取，表明如果迭代得的位置，代入公式中，先假定一个计算整体稳定性系数时KEnKKKKEnEnKKKEnEn

44、KsK00002110100稳定性计算稳定性计算编程迭代过程：编程迭代过程：2. 2. 破坏概率计算法破坏概率计算法( , , , ,), , , ,1.0KfccKK 其中等不是一个确定值，而是符合某种分布形式的随机变量。也是一种分布函数的累积概率即为斜坡破坏概率第八节第八节 滑滑 坡坡 预预 测测 预预 报报一一 、预测预报的基本内容、预测预报的基本内容位置、规模、类型、运动速度、位置、规模、类型、运动速度、运动距离、发生时间运动距离、发生时间区域性滑坡预测：区域性滑坡预测： 以一个大的区域为依据对象，确定滑以一个大的区域为依据对象，确定滑 坡可能发生的区段范围。坡可能发生的区段范围。地段

45、性滑坡预测：地段性滑坡预测： 以一个地段滑坡调查资料为依据，确定以一个地段滑坡调查资料为依据，确定 将来可将来可 能发生滑坡的大致位置、可能能发生滑坡的大致位置、可能 的类型等。的类型等。场地性滑坡预测：场地性滑坡预测： 针对某一特定场址，预测滑坡可能发生针对某一特定场址，预测滑坡可能发生 的确切位置、范围大小、运动速度及类的确切位置、范围大小、运动速度及类 型。型。 空间预测按照预测范围的大小可分为空间预测按照预测范围的大小可分为： 时间预报按照预测的时间长短关系，可分为时间预报按照预测的时间长短关系，可分为：滑坡滑坡长期长期预报：对未来滑坡运动的预报：对未来滑坡运动的趋势作判断，以确定滑坡

46、活动的可趋势作判断，以确定滑坡活动的可能年份。能年份。滑坡滑坡短期短期预报：对滑坡活动的可能预报：对滑坡活动的可能季节或月份作出预测。季节或月份作出预测。滑坡滑坡临滑临滑预报：对滑坡将要暴发的预报：对滑坡将要暴发的具体日期、乃至时分作出预报。具体日期、乃至时分作出预报。 二、滑坡空间预测二、滑坡空间预测 空间预测空间预测：主要是通过滑坡条件分析，确定出对滑坡：主要是通过滑坡条件分析，确定出对滑坡作用有利的作用有利的因素组合因素组合，根据这些有利因素组合来预测区域，根据这些有利因素组合来预测区域上某斜坡段将来产生滑坡的可能性，圈定出可能产生滑坡上某斜坡段将来产生滑坡的可能性，圈定出可能产生滑坡变

47、形的范围。变形的范围。 空间预测的空间预测的理论基础理论基础工程地质类比法：类似的工工程地质类比法：类似的工程地质环境可能发生类似的滑坡。程地质环境可能发生类似的滑坡。 迄今见于报道的迄今见于报道的预测方法预测方法可归纳为：统计学可归纳为：统计学方法、信息量法以及各种确定性模型计算。方法、信息量法以及各种确定性模型计算。 各种方法的各种方法的共同之处共同之处：充分考虑各种地质环境因：充分考虑各种地质环境因素的叠加作用来评价某特定地质环境中产生滑坡的素的叠加作用来评价某特定地质环境中产生滑坡的可能性，以期在研究区圈出相对不安全的可能性，以期在研究区圈出相对不安全的“危险区危险区段段”。预测结果一

48、般都采用。预测结果一般都采用预测分区图预测分区图的形式来表的形式来表达。达。不同之处：不同之处：预测评价过程中所采用的预测评价过程中所采用的叠加方式叠加方式不同而已。不同而已。三、滑坡时间预报三、滑坡时间预报（1 1）滑坡变形前兆的现象预报法）滑坡变形前兆的现象预报法（2 2）位移时间曲线变化趋势判断法）位移时间曲线变化趋势判断法（3 3）斋滕法和改进的斋滕法）斋滕法和改进的斋滕法（4 4）统计数学模型）统计数学模型 回归模型、灰色理论模型、生物生长模、灾变理论模型等回归模型、灰色理论模型、生物生长模、灾变理论模型等（5 5）黄金分割法）黄金分割法（6 6）非线性动力学模型预报法）非线性动力学

49、模型预报法（7 7）声发射等参数预报法）声发射等参数预报法岩土体蠕变（流变）理论：岩土体蠕变（流变）理论：第第1 1蠕变阶段减速蠕变阶段蠕变阶段减速蠕变阶段 减速发展，减速发展，斜率逐渐减小斜率逐渐减小 第第2 2蠕变阶段稳定蠕变阶段蠕变阶段稳定蠕变阶段 等速发展，斜率大体不变等速发展，斜率大体不变第第3 3蠕变阶段加速蠕变阶段蠕变阶段加速蠕变阶段 CDCD段：变形迅速增大，但岩土体尚未破坏段：变形迅速增大，但岩土体尚未破坏 DE DE段：岩土体变形速率剧增，岩土体很快破坏段：岩土体变形速率剧增，岩土体很快破坏212121213121231231 223lg2.33 0.916 lg0.59()()()rrttttttttttttAAAAAA A 第阶段：第阶段：式中： 、 、 分别为加速位移阶段的三个观测点 、 、所对应的观测时间，且与有相等的位移间隔。斋滕预报经验公式：斋滕预报经验公式：例：某滑坡位移曲线上t1、t2、t3 所对应的日期为：t1：1963年1月20日 t2：1963年1月26日 t3：1963年1月30日则： t2 t16天 t3t1 10天 tr-t1=