15 边坡工程地质问题.pptx

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1、课程主讲人：15 边坡工程地质问题西南交通大学 王玉峰第十五讲 边坡工程地质问题1边坡变形破坏的基本类型3边坡稳定性分析方法4边坡变形破坏的防治措施本讲内容2影响边坡稳定性的因素1 边坡变形破坏的基本类型边坡天然边坡：是地质营力作用的结果，例如天然的山坡、谷壁、河岸等。人工边坡：人类工程活动开挖或填筑形成的边坡，如开挖形成的路堑边坡、基坑边坡、矿坑边坡及填筑形成的路堤边坡等。路堑边坡构造天然边坡1 边坡变形破坏的基本类型1.1 土质路堑边坡的变形破坏类型 土质边坡一般高度不大，多为数米到二三十米，也有个别高达数十米甚至上百米。按照变形破坏规模，土质路堑边坡变形破坏现象可分为两大类：坡面破坏和坡

2、体破坏。 （1）坡面破坏：主要包括坡面冲刷和浅表层溜坍等类型。坡面冲刷是指雨水在坡面上形成的径流因动力作用携带走边坡较松散颗粒的现象，往往在坡面上形成条带状的冲沟。表层溜坍多由于开挖扰动、雨水侵蚀、冲刷而产生。1 边坡变形破坏的基本类型1.1 土质路堑边坡的变形破坏类型 （2）坡体破坏：边坡整体破坏，边坡整体坍塌和滑坡均属于坡体破坏。土质边坡在坡顶或上部出现连续的拉张裂缝并下沉，或边坡中、下部出现鼓胀现象，都是边坡整体破坏的征兆。兰州凤凰山上洼子黄土-泥岩切层滑坡云南大象山滑坡1 边坡变形破坏的基本类型1.2 岩质路堑边坡的变形破坏类型 岩质边坡的变形是指边坡岩体只发生局部位移或破裂，没有发生

3、显著的滑移或滚动，不致引起边坡整体失稳的现象，主要包括松弛、蠕动、剥落、滑移、崩塌落石等。 （1）松弛：岩质边坡逐渐形成的过程中，由于河流下切、人工开挖、地震、爆破等引起的岩体内部应力调整，往往会导致岩体内部产生一系列走向与坡面近于平行的陡倾角张拉裂隙，并逐渐拉裂、张开，该过程和现象称为岩体的松动。1 边坡变形破坏的基本类型1.2 岩质路堑边坡的变形破坏类型 （2）蠕动：是指边坡岩体在重力作用下长期缓慢的变形。这类变形多发生于软弱岩体（如页岩、千枚岩、片岩等）或软硬互层岩体（如砂页岩互层、页岩灰岩互层等），常形成挠曲型变形。边坡蠕动大致可分为表层蠕动和深层蠕动两大类。1 边坡变形破坏的基本类型

4、1.2 岩质路堑边坡的变形破坏类型 1）表层蠕动 边坡浅部岩土体在重力的长期作用下，向临空方向缓慢变形构成一剪变带，其位移由坡面向坡体内部逐渐降低直至消失。岩质边坡的表层蠕动，常称岩层末端“挠曲现象”，系岩层或层状结构面较发育的岩体在重力长期作用下，沿结构面滑动和局部破裂而成的屈曲现象。1 边坡变形破坏的基本类型1.2 岩质路堑边坡的变形破坏类型 1）深层蠕动 深层蠕动主要发育在边坡下部或坡体内部，按其形成机制特点，深层蠕动有软弱基座蠕动和坡体蠕动两类。（a）软弱基座蠕动：坡体基座较缓且存在一定后的相对软弱层，上覆层荷载会使基座部分向临空方向蠕动，并引起上覆层变形与解体。（b）坡体蠕动：是指坡

5、体沿缓倾软弱结构面向临空方向的缓慢移动变形。1 边坡变形破坏的基本类型1.2 岩质路堑边坡的变形破坏类型 （3）剥落：是指边坡岩体在长期风化作用下，表层岩体破坏成岩屑和小块岩石，并不断向坡下滚落的现象。产生剥落的主要原因是各种物理风化作用使岩体结构发生破坏。 （4）滑移：是指边坡上的岩体沿一定的面或带向下移动的现象，它是岩质边坡岩体常见的变形破坏形式之一。在边坡中的具体破坏形式多为顺层滑动和双面楔形体滑动。 （5）崩塌落石：崩塌是指陡坡上的巨大岩体在重力作用下突然向下崩落的现象；落石是指个别岩块向下崩落的现象。自然条件和人类活动对边坡的稳定性会产生较大影响。其中，主要的影响因素有： （1）岩土

6、类型：岩土体在长期的自然历史中形成，其形成年代和成因类型不同，岩土的物质成分、结构构造、物理力学性质会不同，因而边坡的稳定性也就不同。 （2）地质构造：地质构造对边坡的影响主要是结构面的方位及其组合特征对边坡岩体切割的影响。深大断裂区、褶皱核部等岩体破碎，节理发育，其边坡稳定性差。 （3）岩土体结构：当岩层倾向与坡面相近、倾角小于坡角时，极不利于坡体稳定。 （4）水文条件：水对边坡稳定性的影响可分为三方面，一是对岩土的软化、侵蚀，二是形成静水压力和渗流压力，三是对边坡的冲刷和冲蚀。 （5）风化作用：使岩土体强度减小，边坡稳定性降低。 （6）地震：改变坡体受力状态，增加岩体内部裂隙的进一步发育。

7、 （7）人类活动：不合理的开挖、对植被的破坏等均会影响坡体稳定性。2 影响边坡稳定性的因素 （1）边坡稳定性分析的内容： 1）查明边坡工程地质条件，建立边坡工程地质模型； 2）选择合理的数学模型及分析方法，评价边坡稳定性及其发展趋势、影响因素； 3）提出合理的边坡加固防护措施。 （2）边坡稳定性评价方法 1）工程地质分析法 2）理论计算法 3）试验及观测法3 边坡稳定性分析方法 3.1 工程地质分析法 工程地质分析法最主要的内容是类比法，是生产实践中最常用、最实用的边坡稳定性分析方法。它主要是应用自然历史分析法，深入认识既有边坡的工程地质条件，并与新边坡的工程地质条件相对比，把经验边坡的稳定性

8、及加固防护措施，应用到条件相似的新边坡中；或根据新边坡与经验边坡的工程地质条件差异，在经验边坡稳定性的基础上，判断新边坡的稳定性并采用相应的加固防护措施。 该方法应用的前提是新边坡和经验边坡工程地质条件的“相似性”。相似性包括两个主要方面：一是边坡岩性、边坡所处的地质构造部位和岩体结构的相似性；二是边坡类型及几何条件的相似性。3 边坡稳定性分析方法 3.2 理论计算法 目前，边坡稳定性的力学计算，多建立在静力平衡基础上，按不同边界条件去考虑力的组合及参数选取，计算沿滑面的下滑力、抗滑力及稳定性系数。 黏性土边坡潜在滑动面通常假定为圆弧形，在此基础上按抗滑弯矩与滑动弯矩的比值，进行稳定性计算。

9、岩质边坡潜在滑动面为单一平面或多个平面的组合，故岩质边坡的稳定性系数，多以抗滑力和下滑力的比值进行计算。3 边坡稳定性分析方法 3.2 理论计算法 （1）土质路堑边坡稳定性计算分析方法 以滑动面为弧形时的工况为例，其稳定性计算常用的方法为土力学中的条分法。主要有瑞典条分法、毕肖普法、简布法和不平衡推力传递系数法。3 边坡稳定性分析方法瑞典条分法 3.2 理论计算法 （2）岩质边坡稳定性计算分析方法 以平面破坏形式为例，其稳定性计算常用的方法为土力学中的条分法。主要有瑞典条分法、毕肖普法、简布法和不平衡推力传递系数法。3 边坡稳定性分析方法岩质边坡平面破坏计算4 边坡变形破坏的防治措施当边坡处于

10、不稳定状态，常常对工程建设、交通设施甚至人们生命财产损失造成威胁！需要对边坡的变形破坏进行整治，以增强边坡的稳定性。4 边坡变形破坏的防治措施边坡变形破坏防治的具体措施改善坡体工程地质条件：主要通过改善边坡几何形态（如放缓边坡、削方减载、堆在反压等）、水文地质条件、岩土体力学参数、植被条件等，增强边坡的稳定性。被动加固措施：通过自身重力或其在岩土体中的嵌固作用抵抗岩土体剩余下滑力或土压力，如抗滑桩、抗滑挡土墙。主动加固措施：主动施加预应力于边坡岩土体，恢复其受力状态，增强边坡稳定性，如预应力锚索。本章小结1. 边坡变形破坏的主要类型及内在机制。2. 边坡稳定性计算方法及其适用条件。1. 岩质边坡和土质边坡变形破坏的主要类型有哪些？2. 边坡加固中的组合措施可分为“被动+主动”及“主动+被动”组合措施，这两种组合加固措施设计计算的关键各是什么？工程实践中如何把握？