工程地质分析原理 (89).pdf

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1、斜坡岩斜坡岩(土土)体稳定性体稳定性的工程地质分析的工程地质分析工程地质分析原理工程地质分析原理第九章第九章斜坡的内外营力主要通过以下三方面来改变斜坡的稳定性。斜坡的内外营力主要通过以下三方面来改变斜坡的稳定性。(1)(1)改变斜坡的外形：改变斜坡的外形：如流水、海、湖如流水、海、湖的侵蚀和淤积，泥石流、的侵蚀和淤积，泥石流、滑坡等的滑坡等的侵蚀刨蚀侵蚀刨蚀和堆积，人工和堆积，人工开挖、开挖、堆填等，这些作用会改变堆填等，这些作用会改变斜坡斜坡外部形态外部形态，实质上改变了斜坡的，实质上改变了斜坡的临空条件及应力场临空条件及应力场。(2)(2)改变斜坡岩土体结构特征和力学性质：改变斜坡岩土体结

2、构特征和力学性质：如如风化、冻融作用和风化、冻融作用和地下水的作用地下水的作用(泥化、软化、溶蚀等泥化、软化、溶蚀等)因素，会改变因素，会改变斜坡岩土体斜坡岩土体结结构特征和力学构特征和力学性质性质，实质是降低了斜坡，实质是降低了斜坡的的抗变形、抗抗变形、抗破坏的能力破坏的能力。(3)(3)改变斜坡岩体的应力状况：改变斜坡岩体的应力状况：如地下水动水压力和孔如地下水动水压力和孔(间间)隙水隙水压力、区域构造应力场变化、地震力、人工爆破震动力以及开挖压力、区域构造应力场变化、地震力、人工爆破震动力以及开挖堆填斜坡、工程荷载等，这些都会改变斜坡的堆填斜坡、工程荷载等，这些都会改变斜坡的应力状况应力

3、状况。6.6 6.6 斜坡变形破坏与斜坡变形破坏与内外营力关系内外营力关系外界因素的影响外界因素的影响400）m（位水库库水位SP-6ZG88SP-2ZG87ZG86ZG85月降雨量180175170165160155150145140135130mm（5*量雨降、移位积累2012年11月2012年9月2012年7月2012年5月2012年3月2012年1月2011年11月2011年9月2011年7月2011年5月2011年3月2011年1月2010年11月2010年9月2010年7月2010年5月2010年3月2010年1月2009年11月2009年9月2009年7月2009年5月2009年

4、3月2009年1月2008年11月2008年9月2008年7月2008年5月2008年3月2008年1月2007年11月2007年9月2007年7月2007年5月2007年3月2007年1月2006年11月2006年9月2006年7月2006年5月2006年3月2006年1月2005年11月2005年9月2005年7月2005年5月2005年3月2005年1月2004年11月2004年9月2004年7月2004年5月2004年3月2004年1月2003年11月2003年9月2003年7月2003年5月2003年3月2003年1月440040003600320028002400200016001

5、20080001561451351731456.6 6.6 斜坡变形破坏与斜坡变形破坏与内外营力关系内外营力关系6.6.1 6.6.1 与地表水作用的关系与地表水作用的关系6.6.1.1 6.6.1.1 与河流地质作用的关系与河流地质作用的关系（1 1）河流的深切与侧蚀往往是滑坡产生的主导因素）河流的深切与侧蚀往往是滑坡产生的主导因素黄河龙羊峡岸坡滑坡分布图黄河龙羊峡岸坡滑坡分布图大渡河深溪沟水电站大渡河深溪沟水电站黄草坪滑坡剖面图黄草坪滑坡剖面图6.6 6.6 斜坡变形破坏与斜坡变形破坏与内外营力关系内外营力关系沟谷型泥石流沟谷型泥石流沟谷形成过程中的下蚀和侧蚀作用沟谷形成过程中的下蚀和侧蚀

6、作用（2 2）河流地质作用对）河流地质作用对岸坡稳定性的影响岸坡稳定性的影响宝成铁路宝成铁路线某滑坡形成过程示意图线某滑坡形成过程示意图（a a）滑坡形成期）滑坡形成期;（b b）滑坡稳定性增高期）滑坡稳定性增高期;（c c）古滑坡再次活动期）古滑坡再次活动期;（d d）古滑坡体稳定性局部增高期）古滑坡体稳定性局部增高期6.6 6.6 斜坡变形破坏与斜坡变形破坏与内外营力关系内外营力关系通过分析研究河床演通过分析研究河床演变与岸坡变形破坏之变与岸坡变形破坏之间的关系，则可具体间的关系，则可具体评价导致失稳的主导评价导致失稳的主导因素，并对其稳定状因素，并对其稳定状况和发展趋势作出评况和发展趋势

7、作出评价预测。价预测。20182018年年712712甘肃舟曲江顶崖滑坡甘肃舟曲江顶崖滑坡H03N N金沙江流域白格滑坡上下游滑坡隐患金沙江流域白格滑坡上下游滑坡隐患6.6.1.2 6.6.1.2 与海、湖与海、湖波浪作用以及水位变化的波浪作用以及水位变化的关系关系波浪波浪可以通过对岸坡的改造作用，引起岸坡变形破坏可以通过对岸坡的改造作用，引起岸坡变形破坏(第十五章讲第十五章讲)。由浪蚀作用引由浪蚀作用引起的塌起的塌(坍坍)岸岸库水位升降引库水位升降引起的水动力场起的水动力场变化，容易引变化，容易引起滑坡。起滑坡。6.6 6.6 斜坡变形破坏与斜坡变形破坏与内外营力关系内外营力关系三峡库区白水

8、河滑坡三峡库区白水河滑坡浮重度浮重度饱和重度饱和重度天然重度天然重度浮重度浮重度饱和重度饱和重度天然重度天然重度水位上升对滑坡体稳定性的影响水位上升对滑坡体稳定性的影响悬浮悬浮减载效应减载效应:库水位上升使库水位上升使抗滑段重量减轻，抗滑力降低，抗滑段重量减轻，抗滑力降低，稳定性降低。稳定性降低。靠椅状滑坡靠椅状滑坡下滑段下滑段抗滑段抗滑段cg t)p(wnf有效应力原理有效应力原理:库水位上升库水位上升产生孔隙水压力，使抗滑段产生孔隙水压力，使抗滑段法向应力降低，抗剪强度降法向应力降低，抗剪强度降低，稳定性降低。低，稳定性降低。水位上升对滑坡体稳定性的影响水位上升对滑坡体稳定性的影响云南小湾

9、水电站蓄水滑坡事故云南小湾水电站蓄水滑坡事故 宽宽500500余余m m，高约，高约350m350m，总方量约总方量约300300万万m m3 3 滑入水库约滑入水库约100100万万m m3 3，涌，涌浪高达浪高达30m,30m,致使致使1414人失人失踪踪浮容重浮容重饱和容重饱和容重天然容重天然容重浮容重浮容重饱和容重饱和容重天然容重天然容重SiPw水位下降对滑坡体稳定性的水位下降对滑坡体稳定性的影响影响动动水水(渗透渗透)压力压力效应效应6.6.2 6.6.2 与地下水作用的关系与地下水作用的关系(1)(1)力学作用力学作用:孔（间）隙孔（间）隙水压力水压力效应、效应、动水动水(渗透渗透

10、)压力压力效应。效应。(2)(2)物理作用物理作用:泥化和软化泥化和软化效应、效应、润滑作用润滑作用及结合水的强及结合水的强化作用化作用;淘（下）蚀淘（下）蚀、侧蚀作用。、侧蚀作用。(3)(3)化学作用化学作用:离子交换、溶解、水化、水解、溶蚀及氧离子交换、溶解、水化、水解、溶蚀及氧化还原等。化还原等。6.6 6.6 斜坡变形破坏与斜坡变形破坏与内外营力关系内外营力关系非饱和：固非饱和：固-液液-汽相汽相饱和：固饱和：固-液相液相 基质吸力基质吸力变化；变化；地下水位变化地下水位变化(土体重度、受力等土体重度、受力等)；岩土强度的变化；岩土强度的变化；土层二土层二土层一土层一岩层岩层力学作用：

11、力学作用：降雨诱发（土质）滑坡降雨诱发（土质）滑坡力学作用：力学作用：降雨诱发岩质滑坡降雨诱发岩质滑坡土质斜坡：土质斜坡：孔隙水压力孔隙水压力体力体力岩岩质斜坡：质斜坡：间隙水压力间隙水压力边界力，面力边界力，面力近水平岩层平推式近水平岩层平推式滑坡机理：滑坡机理：静水压力和杨压力的联合作用，平推式滑动静水压力和杨压力的联合作用，平推式滑动在四川盆地和三峡库区，在在四川盆地和三峡库区，在岩层倾角小于岩层倾角小于10 的近水平岩层的近水平岩层中也广泛分布大型滑坡，中也广泛分布大型滑坡，其成因其成因机理存在争议。机理存在争议。平推式滑坡平推式滑坡crwhL tgWtg 12cos8cossin22

12、1/2大型模型试验大型模型试验杨压力杨压力静水压静水压力力力学作用：力学作用：降雨诱发岩质滑坡降雨诱发岩质滑坡南江县兴马中学南江县兴马中学南江县兴马中学南江县兴马中学南江县兴马中学南江县兴马中学(1)(1)快速滑动、自行制动快速滑动、自行制动。一般仅滑动数米、数十米一般仅滑动数米、数十米。(2)(2)平平推式滑坡发生滑动后，滑坡后部常留下一个明显的推式滑坡发生滑动后，滑坡后部常留下一个明显的拉陷槽或孤立山脊。拉陷槽或孤立山脊。(3)(3)前缘带状出水和前缘带状出水和湿地；湿地；(4)(4)古老的平推式滑坡拉陷槽内可能出现不同时代的古老的平推式滑坡拉陷槽内可能出现不同时代的多层多层堆积。堆积。近

13、水平岩层平近水平岩层平推式滑坡的主要特征推式滑坡的主要特征层间挤压破碎带层间挤压破碎带泥化夹层泥化夹层物理作用：物理作用：水对岩土体的泥化、软化作用水对岩土体的泥化、软化作用红红层地区泥化夹层层地区泥化夹层浸水软化试验浸水软化试验物理作用：物理作用：水对岩土体的泥化、软化作用水对岩土体的泥化、软化作用红红层地区泥化夹层层地区泥化夹层(滑带土滑带土)浸水软化试验浸水软化试验(强度降低强度降低50-80%)024681012141610121416182022 ckPa饱水时间/天 试验曲线 拟合曲线0246810121416048121620()饱水时间/天 试验曲线 拟合曲线024681012

14、14166065707580859095100 饱和度（%）饱水时间/天 试验曲线 拟合曲线6570758085909510010121416182022ckPa()饱和度(%)内聚力 内摩擦角48121620近水平岩层滑坡成因：近水平岩层滑坡成因：地下水对底部滑带的长期泥化作用和降雨期间的饱水软化作用，使滑带土强度大大降地下水对底部滑带的长期泥化作用和降雨期间的饱水软化作用，使滑带土强度大大降低；低；强降雨期间后缘拉裂缝内的静水压力与底部滑带处杨压力的联合作用，使斜坡发生平强降雨期间后缘拉裂缝内的静水压力与底部滑带处杨压力的联合作用，使斜坡发生平推式滑动。推式滑动。6.6.5 6.6.5 与

15、与地震的地震的关系关系6 6.6 6.5 5.l l 地震对地震对斜坡定性影响斜坡定性影响远场(地震波的累积效应）近场(地震惯性力的触发效应）震中斜坡斜坡地震地震对地震对斜坡稳定性的影响表斜坡稳定性的影响表现为现为变形累积变形累积和和失稳触发失稳触发（诱发）（诱发）等两方面效应等两方面效应。6.6 6.6 斜坡变形破坏与斜坡变形破坏与内外营力关系内外营力关系在北川、青川、汶川等极震区存在在北川、青川、汶川等极震区存在17001700余处震裂山体，其特点是“裂”而未余处震裂山体，其特点是“裂”而未“滑”或“松”而未“动”。裂缝长可达数“滑”或“松”而未“动”。裂缝长可达数KmKm，宽可达，宽可达

16、数十厘米甚至数米。数十厘米甚至数米。青川县城青川县城狮子梁狮子梁变形累积效应：震裂山体、群发性滑坡变形累积效应：震裂山体、群发性滑坡姜维城姜维城阿坝师专阿坝师专2km汶川县城汶川县城累积效应：累积效应：纽马克纽马克（NewmarkNewmark，19651965）提出通过地震加提出通过地震加速度速度谱来计算斜坡岩体谱来计算斜坡岩体累积位移累积位移。假定：。假定：1)1)滑体视为刚塑性材料，滑体沿单一斜面失滑体视为刚塑性材料，滑体沿单一斜面失稳下滑；稳下滑；2)2)不考虑不考虑岩土体材料在动力荷载作用下的强岩土体材料在动力荷载作用下的强度变化；度变化；3)3)坡体的位移仅在超过临界加速度后产生；

17、坡体的位移仅在超过临界加速度后产生；4)4)坡坡体超过临界加速度后沿体超过临界加速度后沿坡面平行向下。坡面平行向下。加速度加速度速度速度位移位移6.6 6.6 斜坡变形破坏与斜坡变形破坏与内外营力关系内外营力关系（2 2）失稳触发失稳触发（诱发诱发）效应效应汶川地震触发的大型滑坡汶川地震触发的大型滑坡基本都基本都紧邻断层上盘紧邻断层上盘发生，发生，并且并且沿断裂带呈带状分布沿断裂带呈带状分布，可能与强震过程中可能与强震过程中断层突断层突然错动产生的强大惯性力然错动产生的强大惯性力以及脉冲波以及脉冲波的触发作用有的触发作用有关。关。6.6 6.6 斜坡变形破坏与斜坡变形破坏与内外营力关系内外营力关系体积：体积：11.5亿亿 m3堆积堆积厚度厚度:690 m大光包滑坡大光包滑坡高高690m