岩质边坡稳定性的工程地质研究

1、1第六章 岩质边坡稳定性分析2第六章 边坡稳定性的工程地质研究6.2 边坡变形破坏的类型与特征6.1 边坡岩体应力分布的特征概述6.4 岩质边坡稳定性的评价方法6.3 影响边坡稳定性的因素6.5 不稳定边坡的防治措施思考与作业3概述边坡包括自然边坡和人工边坡两种类型。自然边坡：在自然地质作用下形成的山体斜坡、河谷岸坡、海岸陡崖等； 人工边坡：人类工程活动形成的规模不同、陡缓不等的斜坡，例如道路工程中的工程中的路堑、路堤边坡，房屋、桥梁工程的基坑边坡，露天矿山的边坡，水电工程中的运河渠道边坡，船闸、溢洪道边坡、引水隧洞进、出口边坡、土石坝边坡及坝肩边坡等。边坡要素4(1)通过勘察对边坡的稳定性做

2、出评价和预测；(2)为设计合理的工程边坡和制定有效的防治措施提供地质依据。边坡稳定性的工程地质分析意义： 2010年 地质灾害类型构成56.1 边坡岩体应力分布的特征一、边坡形成后应力状态的变化 (1)斜坡岩体的主应力迹线发生明显的偏转，总的特征为愈接近边坡，最大主应力愈接近平行于斜坡临空面；而最小主应力则愈与坡面近正交。 (2)在坡脚与河谷底部形成应力集中带。 (3)与主应力偏转相联系，最大剪应力迹线也发生偏转，呈凹向临空面的弧线。在最大、最小主应力差值最大的部位(一般在坡脚附近)，相应形成一个最大剪应力区，因而在这里容易发生剪切变形破坏 。 (4)在坡顶和坡面的靠近表面部位，由于垂直于河谷

3、的水平应力显著减小，甚至可出现拉应力，因而可形成一个拉应力带。其范围随坡角和平行于河谷的水平应力的增加而增大。6自重作用下边坡主应力分布 存在初始水平构造应力下边坡应力分布7斜坡中最大剪应力迹线（虚线）和主应力迹线（实线）示意图 8二、影响边坡岩体应力分布的主要因素1.原始应力状态的影响 岩体中的原始应力对边坡应力分布有很大影响，尤其是垂直于河谷方向的水平构造应力的影响更为显著。 2.坡形的影响 3.岩体结构的影响 边坡岩体结构面上应力集中96.2 边坡变形破坏的类型与特征二者在边坡变化过程中是相互密切联系的。边坡破坏前，边坡岩体总要经历一个从徐变到巨变的变形过程。 常见的边坡变形破坏主要类型

4、有：卸荷变形、蠕动变形、崩坍、滑坡等。边坡变形：指坡体只产生局部的位移和微破裂，岩块只出现微量的变化，没有显著的剪切位移或滚动，因而边坡不至引起整体失稳。边坡破坏：指坡体以一定的速度出现较大的位移，边坡岩体产生整体滑动、滚动或转动。 10一、卸荷变形 在边坡形成过程中，由于在河谷部位的岩体被冲刷侵蚀掉或人工开挖，使边坡岩体失去约束，应力重新调整分布，从而使岸坡岩体发生向临空面方向的回弹变形及产生近平行于边坡的拉张裂隙，一般称作边坡卸荷裂隙。 11二、蠕动变形 蠕动变形，是指边坡岩体主要在重力作用下向临空方向发生长期缓慢的塑性变形的现象。表层蠕动边坡表层岩体发生弯曲变形深层蠕动是由于坚硬岩层组成

5、的边坡底部存在较厚的软弱岩层时，由软弱岩层发生塑性流动而引起的长期缓慢的边坡蠕动变形。12表层蠕动溃屈倾倒13深层蠕动14三、崩塌类型：规模巨大的山区崩塌，称为山崩；小型崩塌，成为坠石。堆积体：崩塌以自由坠落为其主要运动形式，岩块在斜坡上翻滚滑动并相互摩擦破碎后堆积于坡脚，形成岩堆或崩积体。地貌：岩堆（倒石堆，倒石锥）碎石高陡的边坡岩体突然发生倾倒崩落，岩块翻滚撞击而下，堆积于坡脚的现象，称做崩塌。15边坡被陡倾裂隙深切软弱相间的岩层下部有洞穴和采空现象崩塌错落崩塌的形成机理16崩落实例17盐池河崩塌山体示意图18四、滑坡 边坡岩体主要在重力作用下沿贯通的剪切破坏面发生滑动破坏的现象，称为滑坡

6、。 圆弧状滑动面 平面状滑动面 阶梯状滑动面191. 滑坡的形态特征20滑动面（带）滑坡床滑坡体滑坡壁滑坡台阶滑坡舌1. 滑坡的形态特征21滑坡特征示意图222. 滑坡的分类（1）根据滑动面与岩层构造之间的关系分类：顺层滑坡切层滑坡均质滑坡232. 滑坡的分类（2）根据滑动带的力学性质243.滑动面的形成机制 (1)滑动面受最大剪应力面控制：在滑动破坏之前，坡体内没有既定的软弱面作为滑面。当剪应力超过岩体的强度极限时，就将大致沿着最大剪应力面发生剪切滑动，常成弧形并在斜坡的上缘附近转为陡倾的拉裂面。 (2)滑动面受已有软弱结构面控制：坡体中有软弱结构面或软弱夹层存在，并能构成有利于滑动的结构面

7、(或几个面的组合面)产生滑动。因此软弱结构面的抗剪强度和产状起控制作用，而不决定于岩石本身的强度，岩质边坡的破坏绝大多数都是属于这种情况。 256.3 影响边坡稳定性的因素内在因素：岩土体的性质、地质构造、岩体结构、地应力等。它们常常起着主要的控制作用。外在因素：地表水和地下水的作用、地震、风化作用、人工挖掘、爆破以及工程荷载等。其中地表水和地下水是影响边坡稳定最重要、最活跃的外在因素，其他大多起着触发作用。26一、地貌条件的影响 地层和岩性对边坡稳定性的影响很大。软硬相间，并有软化、泥化或易风化的夹层时，最易造成边坡失稳。地层岩性的不同，所形成的边坡变形破坏类型及能保持稳定的坡度也不同。二、

8、地层岩性的影响 深切峡谷地区，陡峭的岸坡是容易发生边坡变形和破坏的地形条件。通常，坡度越陡、坡高越大，对稳定越不利。崩塌现象均发生在坡度大于60的斜坡上。而滑坡现象虽在陡坡地形发育较多，但在较缓的边坡上也可发生，这主要决定于滑动面的性质。 27三、地质构造与岩体结构的影响 地质构造因素包括褶皱、断裂、区域新构造运动及地应力等，这些对岩质边坡的稳定也是主要因素之一。褶皱、断裂发育地区，常是岩层倾角大，甚至陡立，断层、节理纵横切割，构成岩体中的切割面和滑动面，形成有利于崩塌、滑动的条件，并直接控制着边坡破坏的形成和规模。 28四、地下水的作用 地下水对边坡稳定的影响关系极大，绝大多数滑坡都与地下水

9、的活动有关。许多滑坡、崩塌均发生在降雨之后，就是因降水渗入岩土体后，产生不良影响所致。地下水的作用主要表现为： (1)使岩石软化或溶蚀。 (2)产生静水压力或动水压力。 (3)增加岩体重量。 (4)冻胀作用。 (5)浮托力。 29 风化作用、暴雨、水流冲刷坡脚，人工挖掘采空、振动等，都可能构成促使岩体失稳破坏的因素。 五、其他因素的影响30河流掏蚀导致边坡失稳31因公路开挖影响边坡稳定32边坡变形、破坏诱发因素统计331.滑动面为一平面时的计算 一、极限平衡理论计算法6.4 岩质边坡稳定性的评价方法342.滑动面为折线时的计算35 二、赤平极射投影法36三、工程地质类比法 工程地质类比法是在对

10、已有的边坡破坏现象进行仔细的调查研究的基础上，了解其形成原因，影响因素，发展规律等，然后再和需要进行稳定分析的边坡进行对比，从而得出稳定性的分析和评价。 这种方法也常用在人工开挖边坡的设计中。进行类比时，必须全面分析研究工程地质因素的相似性和差异性。同时要分清主要因素和次要因素。37边坡变形破坏的防治原则：以防为主、综合治理、及时处理对大型复杂的、稳定性差、治理难度大的边坡，一般都采取使工程绕避的原则。对于确实无法绕避的病害边坡，经技术经济比较，应采取综合治理的措施。首先采取有效措施消除或防止控制边坡变形破坏的主要因素，然后再针对各种次要因素，修建各种治理工程和辅助措施。对于因水库蓄水或其他工

11、程因素(如开挖坡脚、爆破、表层剥土等)的影响，有可能使边坡稳定性恶化的边坡，应预先采取措施，及时治理，以防工程边坡的失稳。6.5 不稳定边坡的防治措施38消除和减轻地表水和地下水的危害改善边坡岩土体的力学强度截、排水沟浆砌片石铺砌水平钻孔疏干垂直孔排水竖井抽水巷道疏干支撑盲沟削坡减载边坡人工加固边坡变形破坏的防治措施地表水地下水39 一、防渗与排水40挡土墙+排水孔41二、削坡、减重和反压 削坡是将陡倾的边坡上部的岩体挖除，一部分使边坡变缓，同时也可使滑体重量减轻，以达到稳定的目的。削减下来的土石，可填在坡脚，起反压作用，更有利于稳定。 42 支挡建筑主要是在不稳定岩体的下部修建挡墙或支撑墙(或墩)，也是一种应用广泛而有效的办法。用混凝土、钢筋混凝土或砌石均可。支挡建筑物的基础要砌置在滑动面以下。若在挡墙后