边坡工程第2章-边坡的类型及其破坏特征课件

基本要求：掌握边坡常见的分类方法；掌握边坡地质结构结构的概念；掌握其地质背景、结构特征、边坡稳定及破坏模式；掌握边坡常见的破坏类型；熟悉边坡各种破坏类型的典型断面特征、受力方式、运动和破坏特征、主要影响因素、变形体完整性、裂缝特征。难点：边坡地质结构结构的概念，岩质边坡和土质边坡的地质结构类型划分。重点：边坡常见的分类方法，岩质边坡和土质边坡的地质结构类型划分，边坡常见的破坏类型。第2章边坡的类型及其破坏特征

2.1边坡分类2.2边坡地质结构2.3边坡的破坏特征2.1边坡分类边坡的分类方法很多，常见的分类方法有按照边坡的成因、介质材料、高度、用途、使用年限、结构特征以及破坏模式等。边坡按成因可以分为自然边坡与人工边坡两种。自然边坡分为：剥蚀边坡（构造型、丘陵型）、侵蚀边坡、（岸蚀边坡、沟蚀边坡）、塌滑边坡。人工边坡又可分为：挖方边坡（由山体开挖形成的边坡，如路堑边坡、露天矿边坡）、填筑边坡（填方经压实形成的边坡，如路堤边坡、渠堤边坡等）2.1.1按边坡成因分类按边坡介质材料可分为土质边坡、岩质边坡与岩土混合边坡三种。1）土质边坡——整个边坡均由土体构成，按土体种类又可分为粘性土边坡、黄土边坡、膨胀土边坡、堆积土边坡、填土边坡等。2）岩质边坡——整个边坡均由岩体构成，按岩体的强度又可分为硬岩边坡、软岩边坡和风化岩边坡等，按岩体结构分为整体状(巨块状)边坡、块状边坡、层状边坡、碎裂状边坡、散体状边坡。3）岩土混合边坡——边坡下部为岩层，上部为土层，即所谓的二元结构的边坡。2.1.2按边坡介质材料分类按边坡的高度可分为一般边坡和高边坡两种。1）一般边坡——岩质边坡总高度在30米以下，土质边坡总高度在15—20米以下。2）高边坡——岩质边坡总高度大于30米，土质边坡总高度大于15—20米。实践证明，容易发生变形破坏和滑坡的边坡多为高边坡。2.1.3按边坡的高度分类在不同的工程领域，边坡的用途不同，也有不同的分类方法。1）交通领域：路堑边坡，路堤边坡。2）水工领域：水坝边坡，渠道边坡，坝肩边坡，库岸边坡。3）矿山领域：露天矿边坡，弃渣场边坡。4）建筑领域：建筑边坡，基坑边坡。不同领域的高陡边坡定义有很大的差别，如矿山行业边坡高度在300米以上，边坡角在45°以上的边坡叫高陡边坡，而在交通领域，边坡高度在30米以上，边坡角在30°以上(坡比小于1：1.732)就可称为高陡边坡。2.1.4按边坡用途分类1）类均质土边坡：边坡由均质土体构成。2）近水平层状边坡：由近水平层状岩土体构成的边坡。3）顺倾层状边坡：由倾向临空面(开挖面)的顺倾岩土层构成的边坡。4）反倾层状边坡：岩土层面倾向边坡山体内。5）块状岩体边坡：由厚层块状岩体构成的边坡。6）碎裂状岩体边坡：边坡由碎裂状岩体构成，或为断层破碎带，或为节理密集带。7）散体状边坡：边坡由破碎块石、砂构成，如强风化层。2.1.5按边坡结构特征分类2.1.4按边坡结构特征分类图2.3不同坡体结构的边坡示意图a)类均质土坡；b)近水平层状边坡；c)顺倾层状边坡；d)反倾层状边坡；e)块状岩体边坡；f)碎裂状岩体边坡1）国际分类法：SMR法、CSIR分类法、五级分类法。2）国内分类法：九级分类法：楔型滑动、圆弧型滑动、顺层滑动、倾倒变形、溃屈破坏、复合型滑动、岸坡或斜坡开裂变形体、堆积层滑坡、崩塌碎屑流滑坡。《水利水电工程边坡设计规范》(SL386-2007)将边坡分为临时边坡和永久边坡。临时边坡——仅在短时间或工程施工期处于临空状态修建建筑物后边坡不再处于临空状态的边坡。永久边坡——长期处于临空状态的边坡。2.1.6按边坡破坏模式分类2.2边坡地质结构所谓边坡地质结构是指组成边坡的结构面和结构体及其组合特征的总和，是在漫长的地质历史过程中形成的。岩质边坡地质结构的分类，主要以岩石的强度、岩体被结构面切割的程度（岩体完整性）以及岩体的结构形态特征等因素为基础。边坡地质结构的基本类型可以分为：整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构，其中各类型又分为若干亚类，岩质边坡地质结构类型及其地质背景、结构特征、边坡稳定及破坏模式分析详见表2.1所示。2.2.1岩质边坡地质结构表2.1岩质边坡地质结构分类地质结构地质背景结构特征边坡稳定及破坏模式类型亚类整体块体结构边坡岩浆岩、中深变质岩、厚层沉积岩，火山岩岩体呈块状、厚层状，结构面不发育，多为刚性结构面，贯穿性软弱结构面少见。边坡稳定条件好，易形成高陡边坡。滑动稳定性受结构面抗剪强度与岩石抗剪断强度控制。主要边坡破坏模式：①多沿某一结构面或复合结构面滑动；②节理或节理组易形成楔形体滑动；③发育陡倾结构面时易形成崩塌。表2.1岩质边坡地质结构分类（续1）地质结构地质背景结构特征边坡稳定及破坏模式类型亚类层状结构边坡层状同向结构各种厚度的沉积岩、层状变质岩和复杂多次喷发的火山岩边坡与层面同向，倾向夹角小于30°，岩体多呈互层和层间错动带常为贯穿性软弱结构面。稳定性受坡角与岩层倾角组合关系、顺坡向软弱结构面的发育程度及强度所控制。主要边坡破坏模式：①层面或软弱夹层易形成滑动面坡脚切断后易产生滑动；②倾角较陡时易产生溃屈或倾倒；③倾角较缓时坡体易产生倾倒变形；④节理或节理组易形成楔形体滑动。层状反向结构层状斜向结构岩层倾向与边坡倾向基本相反，岩体呈层状或者二元结构，结构面发育。稳定性受坡角与岩层倾角组合、岩层厚度、层间结合能力及反倾结构面发育与否所控制。主要边坡破坏模式：①岩层较陡或存在有陡倾结构面时易产生倾倒弯曲松动变形；②坡脚有软层时上部易拉裂或局部崩塌、滑动；③节理或节理组易形成楔形体滑动。层状反向结构层状斜向结构岩层倾向与边坡倾向斜交或垂直，倾向夹角30°～150°。边坡稳定性较好，层面与坡面走向夹角越小，滑动的可能性越高。主要边坡破坏模式：①易形成层面与节理组成的楔形体滑动或崩塌；②节理或节理组易形成楔形体滑动。地质结构地质背景结构特征边坡稳定及破坏模式类型亚类碎裂结构边坡各种岩石的构造影响带、破碎带、蚀变带或风化破碎岩体岩体结构面发育，多短小无规则分布，岩块存在咬合力。岩体宏观的工程力学特性已基本不具备由结构面造成的各向异性边坡稳定性较差，坡度取决于岩块间的镶嵌情况和岩块间的咬合力，抗滑稳定性受断裂结构面控制。主要边坡破坏模式：易发生崩塌、剥落。散体结构边坡

各种岩石的构造破碎及其强烈影响带、强风化破碎带由碎屑泥质物夹大小不规则的岩块组成，软弱结构面发育成网状边坡稳定性差，坡度取决于岩体的抗剪强度，主要边坡破坏模式：易发生弧面型滑动和沿其底面滑动。表2.1岩质边坡地质结构分类（续2）土层（含堆积层等）是第四系各类成因堆积物的总称，属于广义的沉积岩范畴。但因为土质边坡地质结构与一般岩质边坡的地质结构差距大，其破坏模式也有很大区别。按土质边坡地质结构状态可划分为：类均质体边坡地质结构、堆积结构面顺倾边坡地质结构和二元边坡地质结构。土质边坡地质结构、地质背景、结构特征、边坡稳定及破坏模式分析见表2.2。2.2.2土质边坡地质结构表2.2土质边坡地质结构分类地质结构地质背景结构特征边坡稳定及破坏模式类型亚类类均质体边坡岩士体结构细颗粒类均质体边坡地质结构细颗粒均质黏性土，均质黄土、均质残积土、均质堆填土边坡土体中不存在向临空倾的结构面岩土体的强度对边坡的稳定起控制作用，堆积和沉积等结构面不起控制作用。易形成边坡坍塌和弧形滑动。主要边坡破坏模式：①土质边坡堆塌；②土质边坡溜塌；③类均质岩体弧形滑坡。土石混杂的类均质体边坡岩土体结由残积、崩坡积、冲洪积、斜坡变形堆积和人工填土形成土石混合体，在形成过程中，没有强度差异较大的不同的堆积物的表2.2土质边坡地质结构分类（续1）地质结构地质背景结构特征边坡稳定及破坏模式类型亚类堆积结构面顺倾边坡地质结构残积层边坡地质结构岩石经风化作用而残留在原地的碎屑堆积物呈碎石土状、砂土状、土状，有顺倾的原岩结构面，结构面的强度较低结构面对边坡的稳定起控制作用，沿结构面易形成坍塌和滑坡。主要边坡破坏模式：①土质边坡堆塌；②土质边坡溜塌；③沿原岩结构面的滑坡滑坡堆积边坡地质结构在历史上曾形成滑坡，呈老滑坡、古滑坡地貌形态老滑坡体中存在一个或多个滑动面，滑带的强度低，特别是在水的作用下强度更低地表水、地下水作用或人工切坡易诱发老滑坡复活。主要边坡破坏模式：①老滑坡（整体）复活；②老滑坡局部复活或形成新的滑坡体人工填土堆积边坡地质结构由人工填筑路堤和其他建筑场地的弃土形成坡体中存在老地面、不同填料的界面，填土以下有基岩顶面和软弱层，这些面向临空缓倾时，易形成滑动在填方部分可能形成坍塌、弧形滑动和不同填料交界面的滑动；在陡坡上填筑时易形成沿老地面滑动；在老地面以下有松散软弱层时，易形成挤出性滑动，下伏基岩顶面向临空缓倾时，易产生沿基岩顶面的滑动。主要边坡破坏模式：①土质边坡堆塌；②土质边坡溜塌；③类均质岩体弧形滑坡；④沿填土交界面的滑坡；⑤沿老地面的滑坡；⑥沿基岩顶面的滑坡；⑦沿下伏软弱面的挤出滑动冲洪积、坡积、崩积边坡地质结构冲洪积、坡积、除滑坡以外的斜坡变形堆积，存在顺坡向的强度较低的堆积结构面边坡体中有向临空缓倾的堆积沉积结构面下伏软弱层的挤出性滑坡边坡体的强度和结构面对边坡的稳定性起控制作用。易形成各种类型的坍塌和沿堆积结构面的滑动。主要边坡破坏模式：①土质边坡堆塌；②土质边坡溜塌；③沿堆积结构面的滑坡表2.2土质边坡地质结构分类（续2）地质结构地质背景结构特征边坡稳定及破坏模式类型亚类二元边坡地质结构多由堆积和残积形成，对堆积形成的二元结构边坡，其稳定性首先决定于下伏基岩面的性状及产状；对残积形成的二元结构边坡，其稳定性主要决定于基岩风化状态，残积细颗粒的物理力学特性，及其含水状况。边坡上部为土层、下部为岩层；或上部为岩层、下部为土层（全风化岩石），多层叠置。叠置型岩土混合边坡基岩面与边坡同向且倾角较大时，蓄水、暴雨后或振动时易沿基岩面产生滑动。主要边坡破坏模式：①土层沿下伏基岩面滑动；②土层局部坍滑；③上部岩体沿土层蠕动或错落。2.3边坡破坏特征常见的并具有一定规模的边坡破坏类型有：崩塌、滑坡、错落、坍塌。每种破坏类型的典型断面、受力方式、运动和破坏特征、主要影响因素、变形体完整性、裂缝特征列于表2.3中。表2.3常见边坡破坏类型及特征边坡病害分类典型断面形式受力方式运动和破坏特征主要影响因素变形体完整性裂缝特征崩塌自重影响引起的倾斜、滑移、拉裂、剪切、压缩挤出等造成崩塌以垂直运动为主，岩体高速向下崩落、翻滚、跳跃重力、震动力、根劈力、水柱压力、冰劈力等经碰撞、翻滚、跳跃，岩体破碎，大块远、小块近，常为碎石堆状崩塌前，后缘有拉张裂缝，崩塌后留有较新鲜断壁滑坡重力引起主滑带剪切、后缘拉张、前缘剪出以水平运动为主，沿滑动面向前滑移地下水和降雨渗入，使滑坡土强度降低，动静水压力、震动力、上部加载，下部削方等多数滑坡保持相对完整性，高速远程滑坡呈碎屑流状堆积即将滑动时和滑动后，前缘、两侧及后缘均有滑坡裂缝表2.3常见边坡破坏类型及特征（续）边坡病害分类典型断面形式受力方式运动和破坏特征主要影响因素变形体完整性裂缝特征错落重力使下部软垫层压缩挤出，上部岩体沿陡裂面下错沿陡倾错落面垂直向下错动，整体性强，落距不大地下水及降雨减弱下部垫层强度，顶部加载，工程削方等整体完整下错错落前，后缘有拉张裂缝，在错落后有明显错坎坍塌岩体各部分结合强度低，在重力作用下，沿不固定面塌落自上而下、自外向里坍落降雨降低岩土体强度，增大自重，边坡过高、过陡等多为散体状堆于坡脚先在顶部形成密集拉裂缝，坍塌后，拉裂缝逐渐向后发展，裂缝产状向临空倾崩塌是较陡斜坡上的岩土体在重力作用下突然脱离母体崩落、滚动、堆积在坡脚（或沟谷）的地质现象。产生在土体中者称土崩，产生在岩体中者称岩崩。2.3.1崩塌崩塌的规模大小、物质组成、结构构造、活动方式、运动途径、堆积情况、破坏能力等千差万别，但其形成机理是有规律的，根据崩塌的破坏机理，将崩塌划分为倾倒式崩塌、滑移式崩塌、鼓胀式崩塌、拉裂式崩塌和错断式崩塌等五种破坏模式。2.3.1崩塌倾倒式崩塌滑移式崩塌（a）平面式滑移；（b）楔形体滑移；（c）圆弧式滑移鼓胀式崩塌2.3.1崩塌拉裂式崩塌图错断式崩塌滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素影响，改变了坡体内一定部位的软弱带（或面）中应力状态，或因水和其他物理化学作用降低其强度，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。由于变形破坏的复杂性和表现形式的多样性，滑坡的破坏模式很多，按滑体的组成物质，可划分为两大类：岩质滑坡和土质滑坡。(1)岩质滑坡岩质滑坡按主滑带（面）成因划分为三个大类：顺层（层面）滑坡、构造结构面滑坡和同生面滑坡。2.3.2滑坡①顺层（层面）滑坡按主滑面特征细分为六种破坏模式：完全平面式顺层破坏模式、前缘剪出式顺层破坏模式、溃屈式顺层破坏模式、阶梯式顺层破坏模式、楔形顺层破坏模式和缓倾平推式顺层破坏模式

完全平面式顺层滑坡示意图前缘剪出式顺层滑坡示意图溃屈式顺层滑坡示意图阶梯式顺层滑坡示意图楔形顺层滑坡示意图

缓倾平推式顺层滑坡示意图②构造结构面滑坡按主滑面特征细分为五种破坏模式：单一平面式结构面破坏模式、单一弧形结构面破坏模式、双结构面楔形破坏模式、多结构面折线式破坏模式和断层破碎带破坏模式。

单一平面式结构面滑坡示意图

单一弧形结构面滑坡

双结构面楔形破坏滑坡典型多结构面折线式滑坡典型断层破碎带滑坡地质断面图③同生面滑坡按主滑面特征细分为三个破坏模式：错落挤压剪切式破坏模式、碎裂岩体压裂式破坏模式和类均质岩体弧形破坏模式。

典型错落挤压剪切式滑坡断面图1、挤压剪切带；2、错落构造面；3、错落体；4、完整岩体；5、原地面线；5＇、错落后的地面线；6、岸坡堆积体；7、河床；8、挤