大学地质学与工程地质斜坡稳定性

第10章斜坡稳定性

工程地质问题分析E-mail:wenjiexu@徐文杰清华大学水利系概述斜坡变形与破坏影响斜坡稳定性的因素斜坡稳定性评价斜坡变形破坏防治原则与措施本章内容斜坡地壳表部一切具有侧向临空面的地质体。人类工程活动载体产物制约天然斜坡人工边坡1.概述1989漫湾滑坡，使电站厂房工期推迟一年。小湾左岸边坡，因开挖导致变形加剧北川王家岩滑坡（2008.5.12）2003.7.13,三峡库区千将坪滑坡，24人失踪。1.概述2005年四川丹巴滑坡

HongKong

HongKongCalifornia1.概述1963年10月9日，意大利瓦伊昂水库滑坡，体积1.4~3亿m3，以约30m/s的速度滑入库区，形成高达175m的涌浪，摧毁了坝区的所有建筑物，并以超出坝顶约100m高翻过大坝，洪水冲走了下游的5个市镇，导致3000多人丧生。1.概述2010年7月19日重庆城口滑坡形成堰塞湖淹没庙坝镇，致使2000人受灾,下游8000人紧急转移。1.概述2009年6月5日重庆武隆鸡尾山滑坡致使74人死亡1.概述2010年6月28日贵州关岭滑坡导致99人死亡1.概述2005年四川丹巴滑坡1.概述“斜坡稳定性工程地质问题”涉及的主要内容：

斜坡稳定性的影响因素②为设计有效的边坡防治措施提供依据。①对斜坡的稳定性进行评价和预测。斜坡变形与破坏1.概述概述斜坡变形与破坏影响斜坡稳定性的因素斜坡稳定性评价斜坡变形破坏防治原则与措施12本章内容2.斜坡变形与破坏－斜坡应力场分布特征斜坡变形、破坏应力调整、强度改变坡体内部应力岩土体强度内、外动力地质作用与斜坡演变过程－斜坡演变过程2.斜坡变形与破坏斜坡破坏斜坡变形斜坡演变的阶段贯通性破坏面形成之前，坡体发生的变形与局部破裂。方式：松动、蠕动斜坡中已出现与外界连续贯通的破坏面，并以一定的加速度滑移或崩落，脱离母体。方式：崩塌、滑坡－斜坡演变过程2.斜坡变形与破坏斜坡形成初始阶段，坡体表部常出现一系列与坡向近于平行的陡倾角的张开裂隙，被这种裂隙切割的岩体便向临空方向松开、移动，这种现象称为松动。蠕动松动松动带－斜坡变形的主要方式2.斜坡变形与破坏松动坡体强度降低斜坡变形破坏加大外动力地质作用活跃程度（降雨、地表水、风化等）斜坡松动变形使表层岩土体内部产生一系列张开裂隙：一方面使得岩土体强度降低；另一方面也

促进了外动力地质作用过程。其结果将最终加剧斜坡的变形乃至破坏过程。蠕动松动－斜坡变形的主要方式2.斜坡变形与破坏斜坡岩土体在自重应力为主的坡体应力长期作用下，向临空方向发生的缓慢而持续的变形，称之为蠕动。蠕动松动蠕动变形深层蠕动：主要发育在斜坡下部或坡体内部的一种斜坡变形现象。表层蠕动：主要发生在斜坡浅部范围的一种斜坡变形现象。－斜坡变形的主要方式2.斜坡变形与破坏倾倒蠕动松动－斜坡变形的主要方式2.斜坡变形与破坏蠕动松动软弱岩层坚硬岩层坚硬岩层软弱基座蠕动坡体蠕动－斜坡变形的主要方式2.斜坡变形与破坏崩塌滑坡斜坡三前缘三的部三分岩三土体三，被三陡倾三结构三面或三拉裂三隙分三割，三并以突然三的方三式脱三离母三体，翻三滚而三下，三堆积三于坡三脚的三过程三。斜坡三岩土三体沿连三续贯三通的三破坏三面整三体向三下滑三动的过三程。破坏三机制三：拉裂三破坏为主破坏三机制三：剪切三破坏为主－斜三坡破三坏的三基本三类型2.斜坡变三形与三破坏湖北.巴东三县水三布垭三库区三滑坡三，体三积约70三0万方三（20三07三.5三.1三0）－斜三坡破三坏的三基本三类型2.斜坡变三形与三破坏四川三北川三县唐三家山三滑坡三，约2.三4亿方三（20三08三.5三.1三2）图片三来源三：中三国地三质调三查局2.斜坡变三形与三破坏－斜三坡破三坏的三基本三类型滑坡前缘2.斜坡变三形与三破坏－斜三坡破三坏的三基本三类型山西省长治～晋城高速公路K31左侧路堑施工诱发大型（约20万m3）基岩滑坡2.斜坡变三形与三破坏－斜三坡破三坏的三基本三类型2.斜坡变三形与三破坏－斜三坡破三坏的三基本三类型滑坡三的表三面形三态及三结构三(国三际滑三坡编三目小三组)2.斜坡变三形与三破坏－滑三坡的三形态三特征醉汉三林马刀树2.斜坡变三形与三破坏－滑三坡的三形态三特征概三述斜坡三变形三与破三坏影响三斜坡三稳定三性的三因素斜坡三稳定三性评三价斜坡三变形三破坏三防治三原则三与措三施29本章三内容斜坡稳定性影响因素地形地貌地层岩性地质构造水人类活动地震风化作用内因外因3.影响斜三坡稳三定性三的因三素坡度三、坡三高、三临空三条件三等。露天矿小浪底土石坝贵州洪家渡坡度三越大三，高三度越三大，三越不三稳定三；凹三形坡三较凸三形坡三稳定三。－地三形地三貌3.影响斜三坡稳三定性三的因三素甘肃永靖黑方台滑坡由黄土和紫红色泥岩组成砂岩、泥岩互层，不利于边坡稳定（三峡）第四三纪沉三积物：泥三质含三量较三高，三结构三松散三的坡三积物三、膨三胀土三及三新近三沉积三的黄三土等三。岩质三边坡：斜三坡中三存在三“易三滑岩三层”三，如三：泥岩、泥质三砂岩、板岩、千枚三岩等。－地三层岩三性3.影响斜三坡稳三定性三的因三素存在三倾向三坡外三的软三弱结三构面三（优三势结三构面三）：三断层三、节三理、三沉三积岩三层面三、片三理、三软弱三夹层三等。－地三质构三造3.影响斜三坡稳三定性三的因三素－地三质构三造3.影响斜三坡稳三定性三的因三素锦屏库区两组三倾向三坡外三的结三构面三构成三楔形三体谷德三振,《岩体三工程三地质三力学三基础》.北京三：科三学出三版社三，19三79三.孙广三忠,《岩体三结构三力学》.北京三：科三学出三版社三，19三88三.地下三水：①降低三岩土三体的三抗剪三切强三度；②形成孔隙水三压力三，降三低斜三坡的三抗滑三力；③地下三水流三动形三成渗三透压三力；④产生三渗透三变形三。降雨地下水地表流水－水3.影响斜三坡稳三定性三的因三素降雨诱发红粘土边坡失稳降三雨：据统三计80三%以上三的滑三坡发三生在三雨季三。①三抬高三地下三水位：三增加三坡体三内的三水压三力及三渗透三力；②三侵蚀三软化：使三岩土三体抗三剪强三度降三低；③三水劈三作用：雨三水充三满裂三缝，三对裂三缝侧三壁产三生侧三向压三力。降三雨地下三水地表三流水－水3.影响斜三坡稳三定性三的因三素地表三流水：①三冲刷三淘空：破三坏了三坡脚三部位三起支三撑作三用的三岩土三体；②三水位三变动：改三变其三内部三的水三文环三境；三尤其三是水三位骤三降，三将在三坡体三内部三形成三较高三的水三压力三，对三斜坡三稳定三极为三不利三。③三河流三下切：使三斜坡三增高三、变三陡。河流侧向淘空，引起岸坡失稳（三峡库区）古河流相沉积物在河流漫长下切过程中，逐渐演变成为一个巨型的斜坡变形体。降三雨地下三水地表三流水－水3.影响斜三坡稳三定性三的因三素不合三理的三开挖三、切三坡，三施工三方案三不当三，过三度破三坏植三被、三耕垦三等。－人三类活三动3.影响斜三坡稳三定性三的因三素小湾左岸边坡，因开挖导致变形加剧－人三类活三动3.影响斜三坡稳三定性三的因三素浙江甬台温高速路山体滑坡（2004年12月11日）－人三类活三动3.影响斜三坡稳三定性三的因三素地震是造三成斜三坡岩土体破三坏最三主要三的触三发因三素。对三斜坡三稳定三性的三影响三方式三：①破坏三岩土三体的三结构三；②三产生三附加三应力三；③三震动三液化三。－地三震3.影响斜三坡稳三定性三的因三素－地三震3.影响斜三坡稳三定性三的因三素四川省青川县东河口滑坡（2008年5月12日）：滑程近2km，掩埋三个村庄，导致400多人遇难。－地三震3.影响斜三坡稳三定性三的因三素使斜三坡岩三土体三不断三破坏三、强三度不三断降三低。岩层风化冻融破坏根劈作用－风三化作三用3.影响斜三坡稳三定性三的因三素虽然三影响三斜坡三稳定三性的三因素三多种三多样三，但三是在三一定三的环三境条三件下三，必三有一三个或三几个三是主三要的三，其三决定三作用三的，三即主导三营力三因素。在弄三清滑三坡产三生的三地质三基础三之后三，就三应该全力三掌握三这种三主导三营力三因素三及其三发展三变化，这三对分三析斜三坡稳三定性三及采三取有三效的三防治三措施三有重三要的三意义三。3.影响斜三坡稳三定性三的因三素概三述斜坡三变形三与破三坏影响三斜坡三稳定三性的三因素斜坡三稳定三性评三价斜坡三变形三破坏三防治三原则三与措三施46本章三内容斜坡稳定性分析现有稳定性状况

稳定性发展趋势

影响稳定的主因斜坡三稳定三性不稳三定：三斜坡三目前三或不三久的三将来三会发三生滑三动或三坍塌三；稳三定三：斜三坡不三发生三或者三发生三很小三的位三移。:斜坡三不发三生滑三动和三坍塌三而保三持稳三定的三程度三。演变历史分析法力学分析法工程地质类比法4.斜坡稳三定性三评价→通过三研究三斜坡三形成三的地三质历三史和三地质三环境三，及三它的三地形三地貌三、地三质结三构、三变形三破坏三迹象三等，三从而三对它三的演三变历三史和三稳定三性状三况做三出定性的评三价和三预测三。斜坡三的变三形破三坏是三有规三律的4.斜坡稳三定性三评价－演三变历三史分三析法大的三活动三断层三分布三及特三征区域三性地三壳运三动规三律、三古河三流的三演化手段三：区三域地三质调三查、三地质三测年三、测三绘等分析内容斜坡区域三地质三背景4.斜坡稳三定性三评价－演三变历三史分三析法目标三：建三立斜三坡变三形破三坏现三象与区三域地三质背三景间三的关三系。地形三地貌三、岩三性组三合、三地质三结构三等手段三：钻三探、三平硐三勘探三、地三球物三理探三测等三技术斜坡三地表三及坡三体内三部的三变形三破坏三迹象斜坡区域三地质三背景斜坡三区工程三地质三条件分析内容4.斜坡稳三定性三评价－演三变历三史分三析法目标三：判三定斜三坡的三演化三阶段斜坡区域三地质三背景斜坡三区工程三地质三条件分析内容目标三：建三立斜三坡变三形破三坏现三象与区三域地三质背三景间三的关三系。4.斜坡稳三定性三评价－演三变历三史分三析法对斜三坡稳三定性三现状三、发三展趋三势及三可能三的变三形破三坏方三式做三出定性的评三价。斜坡区域三地质三背景斜坡三区工程三地质三条件建立三斜坡演变三过程分析内容4.斜坡稳三定性三评价－演三变历三史分三析法斜坡区域三地质三背景斜坡三区工程三地质三条件建立三斜坡演变三过程工程三地质模型将重三要的三工程三地质三条件三，按三实际三的状三态，三简明三地用图三形表三示出来三。分析内容4.斜坡稳三定性三评价－演三变历三史分三析法斜坡区域三地质三背景斜坡三区工程三地质三条件建立三斜坡演变三过程工程三地质模型地质分析与力学分析的桥梁科学假定归纳反推动态修改分析内容4.斜坡稳三定性三评价－演三变历三史分三析法→在地三质分三析的三基础三上，三应用三数学三、岩三土力三学等三理论三和方三法，三分析三计算三得出三斜坡三稳定三性的定量指标三。边坡稳定力学分析极限平衡法数值分析法极限三平衡三法是三国内三外各三行业三（水三利、三地质三、建三筑等三）规三范所三指定三方法三。4.斜坡稳三定性三评价－力三学分三析法极限三平衡三法基三本思三路：假三定斜三坡内三存在三一个三潜在三的滑动三面，该三面上三岩土三体处三处达三到极三限平三衡状三态，三根据三作用三该滑三面上三的抗滑三力与三下滑三力之三比，求三得滑三体的稳定三系数。α=40°摩擦三角:φ=三50三°α=40°φ=三30三°WSNT下滑三力：抗滑三力：>1稳=1临界<1失稳=Wc三os三α稳定三系数三：4.斜坡稳三定性三评价－力三学分三析法S=三Ws三in三αT=三W三co三sα三t三an三φ假定：各块三体稳三定系三数相三同，K;块体三间相三互作三用力方向三与上一三块体三滑面三平行三。4.斜坡稳三定性三评价－力三学分三析法不平衡推力法iαiTiTi-1Win假定：各块三体稳三定系三数相三同，K;块体三间相三互作三用力方向三与上一三块体三滑面三平行三。i=1三,2三,…,n滑面三抗剪三强度三参数三：内摩三擦角-φi粘三聚三力-ciLi4.斜坡稳三定性三评价－力三学分三析法极限三平衡三法理三论与三实际三间的三距离三较大三，但三经过三大量三工程三实践三表明极限三平衡三法结三果是三比较三符合三实际三的。数值三分析三法可三弥补三极限三平衡三的不三足，三目前三发展三起来三的有限三元强三度折三减法在斜三坡稳三定分三析方三面受三众多三研究三者的三青睐三。（Gr三if三fi三th三s,三19三99三;郑颖三人,三20三03三;三We三nj三ie三X三U,三2三00三9;W.三B.三W三ei三,三20三09三;等）4.斜坡稳三定性三评价－力三学分三析法已有三斜坡三的研三究或三设计三经验→工程三地质三条件三相似三的斜三坡相似性岩性、岩体结构;斜坡类型；成因机制；发展阶段；主导因素。经验变形破坏形式；发展变化规律；岩土体物理力学参数；斜坡设计及治理方案。4.斜坡稳三定性三评价－工三程地三质类三比法金沙三江中三游龙蟠电站龙蟠三坝址虎跳三峡景三区长江三第一三弯4.斜坡稳三定性三评价－案三例分三析*汪三波,李渝三生,王运三生等.金沙三江虎三跳峡三水电三站龙三蟠坝三区坝三肩边三坡的三稳定三性研三究[J三].地质三力学三学报,三20三02三,8三(4三):三37三6-三38三2.古滑三坡说：滑动面：根据钻孔三及平三硐勘三探发现三有多三处岩三土体三滑动三形成三的擦痕三和磨三光面，判定三斜坡三存在一个三主滑三面和三多个三次级三滑动三面。4.斜坡稳三定性三评价－案三例分三析古滑三坡说：变形三体说*三徐文杰,胡瑞三林,岳仲三崎等.虎跳峡三龙蟠三右岸三边坡三稳定三性的三数值三模拟[J]三.岩土三工程三学报,20三06三,28(11三):19三96三-三2三00三4.*谭儒蛟,胡瑞林,徐文杰等.虎跳峡三龙蟠三右岸三斜坡三变形三的地三质力三学机三制探讨[J三].岩石力三学与三工程三学报,20三05三,三24三(S三up三.三2)三:三56三74三-三5三67三9.冲突点：是不是存在贯通滑动面4.斜坡稳三定性三评价－案三例分三析斜坡区域地质背景白汉场断裂（逆断层）冲江河断裂（正断层）金沙江龙蟠斜坡白汉场断裂冲江河断裂斜坡三受构三造影三响显三著区域三地质三构造三纲要图（据中三国地三震局三地质三研究所）4.斜坡稳三定性三评价－案三例分三析古河流冲积物800余米斜坡区域地质背景斜坡三的形三成是三古金三沙江三下切三的结三果。4.斜坡稳三定性三评价－案三例分三析斜坡地形地貌地形与三周围三地形三不协三调“双三沟同三源”三现象古滑坡地貌是古三滑坡三？4.斜坡稳三定性三评价－案三例分三析斜坡地层岩性和地质结构岩层三倾角三由外三到内三逐渐三变陡→岩层末三端向三临空三面发三生弯三曲（倾倒）板岩三、砂三岩互三层的反倾三向层三状岩三质斜坡4.斜坡稳三定性三评价－案三例分三析斜坡地层岩性和地质结构不是滑三动带三！层间三错动三泥化三带局部三见有三擦痕沿着岩层三发育三，为三岩层三弯曲三倾倒三过程三中层三间错三动、三泥化三的产三物。4.斜坡稳三定性三评价－案三例分三析斜坡地层岩性和地质结构现场三监测三表明：变形三异常发生在32三m~38三m范围内，且三各点三的变三形量三不呈三增长三趋势三；应三为浅三部岩三土体三局部三蠕滑三及调三整引起。4.斜坡稳三定性三评价－案三例分三析未发现岩土体错动迹象斜坡地层岩性和地质结构4.斜坡稳三定性三评价－案三例分三析斜坡地层岩性和地质结构国际三最新三的地三球物三理探三测技三术—可控源三音频三大地三电磁法未见顺坡向贯通性滑动面或软弱带4.斜坡稳三定性三评价－案三例分三析龙蟠右岸三斜坡并非古三滑坡，而是伴随着区三域构三造演三变及三古金三沙江三下切三过程三逐渐三形成三的以“弯曲倾倒三、卸三荷拉裂、局部蠕滑”为主三导的复合三型斜坡变形，是三一个三大型三斜坡三变形三体，三稳定三性较三好。古滑坡说不成立！龙蟠右岸斜坡演变模式4.斜坡稳三定性三评价－案三例分三析弯

曲

倾倒变形区卸荷拉裂变形区崩坡积层古河湖相沉积层龙蟠右岸斜坡工程地质模型4.斜坡稳三定性三评价－案三例分三析采用三国际三斜坡三稳定三分析三方法三研究热点—有限元强度折减三法得到三的潜三在滑三动面三发展龙蟠右岸斜坡力学稳定分析4.斜坡稳三定性三评价－案三例分三析极限三平衡三法（三不平三衡推三力法三）天三然三状三态：1.三45蓄水高程20三10三m：1.三52龙蟠右岸斜坡力学稳定分析4.斜坡稳三定性三评价－案三例分三析古滑坡说变形体说两种观点钻孔三及平硐“点三”岩体三变形三破坏三规律擦痕和磨光面一个主滑面和多个次级滑动面“面”开挖探槽地球物理现场监测层间错动泥化带，不存在贯通滑动面不同的结论、三不同三的模三型对工程三建设三的影三响是三巨大三的！4.斜坡稳三定性三评价－案三例分三析概三述斜坡三变形三与破三坏影响三斜坡三稳定三性的三因素斜坡三稳定三性评三价斜坡三变形三破坏三防治三原则三与措三施77本章三内容斜坡三变形三破坏三防治三原则斜坡三变形三破坏三防治三措施（1）消除或削弱使斜坡稳定性降低的各种因素（2）直接降低下滑力，提高抗滑能力（3）防御和绕避以“三防”三为主三；及时三“治三”理三。－防三治原三则4.斜坡三变形三破坏三防治三原则三与措三施消除三或削三弱使三斜坡三稳定三性降三低的三各种三因素（1）针三对改三变斜三坡外三形的三因素三采取三措施浆砌片石护坡土工模袋护坡－防三治原三则4.斜坡三变形三破坏三防治三原则三与措三施（2）针三对使三斜坡三岩土三体强三度降三低和三应力三状态三发生三改变三的措三施防止三风化：种三植草三皮、三三合三土抹三面，三混凝三土或三浆砌三石护三坡等三。混凝土喷锚网护坡灰浆抹面护坡浆砌片石混凝土喷锚网护坡－防三治措三施4.斜坡三变形三破坏三防治三原则三与措三施云南保龙高速锚索框架内植生袋防护客土喷播－防三治措三施4.斜坡三变形三破坏三防治三原则三与措三施排水：截三引地三表水三，疏三干地三下水－防三治措三施4.斜坡三变形三破坏三防治三原则三与措三施井孔联合排水洞孔联合排水－防三治措三施4.斜坡三变形三破坏三防治三原则三与措三施直接三降低三下滑三力，三提高三抗滑三能力（1）降三低下三滑力：削三坡减三荷－防三治措三施4.斜坡三变形三破坏三防治三原则三与措三施京广铁路坪石车站反压稳定滑坡－防三治措三施4.斜坡三变形三破坏三防治三原则三与措三施（2）提三高抗三滑力：支挡三、锚三固、三提高三岩土三体强三度等三。在前三缘放三置沙三袋压三脚，三有效三减缓三了滑三坡变三形滑三移，三避免三了一三场灾三难(四川三丹巴,2三00三5)四川三丹巴三滑坡三（总体积15三0~三23三0×三104m3）20三05年初显示出三整体三下滑三趋势三；最三大变三形速三率5c三m/三d,监测三总位三移1.三5m。在前缘三放置三沙袋三压脚三，有三效减三缓了三滑坡三变形三滑移。－防三治措三施4.斜坡三变形三破坏三防治三原则三与措三施加筋土挡墙－防三治措三施4.斜坡三变形三破坏三防治三原则三与措三施－防三治措三施4.斜坡三变形三破坏三防治三原则三与措三施预应力锚索＋格构云南昆磨高速公路边坡预应力锚索紫坪铺右岸边坡－防三治措三施4.斜坡三变形三破坏三防治三原则三与措三施香港大学边坡锚固工程－防三治措三施4.斜坡三变形三破坏三防治三