《滑坡的分析与防治》PPT课件.ppt

滑坡的分析与防治 2002年7月 主要内容 第一章滑坡灾害概论 第一节 地质灾害与斜坡灾害 第二节 滑坡灾害 第三节 滑坡的类型和特征 第四节 滑坡产生的条件和原因 第五节 滑坡防治研究的主要内容 第二章滑坡机理 第一节 滑坡的应力场 第二节 滑坡的发育过程和阶段 第三节 滑带土的变形破坏规律 第四节 滑坡的发生机理 第五节 滑坡运动特征 第三章滑坡的防治技术 第一节 滑坡的防治原则 第二节 滑坡的预防 第三节 滑坡治理的工程措施 第四节 滑坡推力计算 第一章 滑坡灾害概论 第一节 地质灾害与斜坡灾害 一、地质灾害 地质灾害是地质体在众多因素作用下变形、破坏、运动而给 人类生存环境造成危害和生命财产损失的地质现象。如深层地壳 运动造成的地震、火山喷发、地裂缝、由斜坡块体运动形成的山 崩（崩塌）、滑坡、错落、倾倒、坍塌和岩体深层蠕变；由地表 水作用形成的泥石流、碎屑流、水土流失；由地下水作用引起的 岩溶塌陷、地面沉降、湿陷、涌水突泥等；由表生地质作用引起 的沙漠化、盐渍化、风化剥落、膨胀、收缩等等。这里我们主要 讨论斜坡块体运动的各种类型。 二、斜坡灾害 关于斜坡的变形和运动类型，美国人伐纳斯（Varnes)1978 年曾提出崩塌、倾倒、滑坡、侧向扩展、流动等类型，如表1-1。 我国早期也把他们统称为“塌方”、“塌方滑坡”、“塌方流泥 ”，铁路和公路部门称其为：“路基病害”。后来，随着研究的 深入，逐渐把他们从变形机制和防治上加以区分。我们按照变形 的深度（规模）、运动特征和物质类别将其分为坡面变形，边坡 变形和坡体变形三类，如表1-2。 表1-1 斜坡运动的简要分类 运动 型式 物质种类 基岩工程土 粗粒为主细粒为主 崩塌类 岩石崩落碎屑崩落土崩落 倾倒类 岩石倾倒碎屑倾倒土倾倒 滑动 类 旋转滑动 一单元 岩石转动滑坡碎屑转动滑坡土转动滑坡 平移滑动 岩石块体滑坡碎屑块体滑坡土块体滑坡 多单元岩石滑坡碎屑滑坡土滑坡 侧向扩展 岩石扩展碎屑扩展土扩展 流动类 岩石流（深部蠕动 ） 泥石流（土蠕 动） 泥流（土蠕动 ） 复合移动类 两个或两个以上主要运动形式的组合 返回 表1-2 斜坡变形的分类 1变形深度H运动特征物质类别 坡面变形（H2M) 剥落软岩剥落、土层剥落 落石岩块崩落 坡面溜坍堆积层溜坍，风化岩屑溜坍 边坡变形（2MH10M） 坍塌堆积层坍塌，破碎岩层坍塌 边坡滑坡土层滑坡，风化破碎岩石滑坡 小型崩塌土崩塌，岩石崩塌 坡体变形（H10M) 崩塌岩体崩塌 滑坡岩体滑坡，土体滑坡 错落破碎岩体错落 深层蠕动岩体深层蠕动 返回 图1-1 斜坡块体运动主要类型示意图 a.山崩（崩塌）；b.滑坡；c.错落；d.倾倒；e.坍塌；f.岩体深层蠕变 青 海 化 隆 至 循 化 公 路 危 岩 体 川藏公路K315古滑坡前缘的新滑坡（ 修公路引起） 万县梁平高速公路梁家膀 滑坡后部拉裂谷宽810m 宝天铁路105#隧道病害东部错落体全貌 京珠高速公路粤北段K35倾倒破坏 成昆线乌斯河车站新寨子沟中上游 两岸坍塌造成泥石流 返回 第二节 滑坡灾害 一、滑坡的灾害性 表1-3 世界重大滑坡灾害实例 发生地点日期滑坡类型灾害情况 爪哇 中国 甘肃 1919年 1920年12月16日 泥石流 黄土流* 5100人死亡，140个村庄被毁 约20万人死亡 美国 加利福尼亚1934年12月31日泥石流40人死亡，400间房子被毁 日本 久礼1945年1154人死亡 日本 东京西南1958年1100人死亡 秘鲁1962年6月10日冰和岩石崩塌3500多人死亡 意大利 瓦伊昂1963年岩石滑坡进入水库约2600人死亡 英国 Aberfan1966年10月21日流动滑坡144人死亡 巴西1966年1000人死亡 巴西1967年1700人死亡 美国 弗吉尼亚1969年泥石流150人死亡 日本1969年1972年各种灾害519人死亡，1328间房间被毁 秘鲁 Yungay1970年5月31日地震引起的碎屑崩塌25000人死亡 续表1-3 1 发生地点日 期滑坡类型灾害情况 Chungar1971年259人死亡 香港1972年6月各种灾害138人死亡 日本 Kamijima1972年112人死亡 意大利南部1972年1973年各种灾害约100个村庄被毁 秘鲁1974年4月25日泥石流镇被毁，451人死亡 秘鲁1974年450人死亡 Semeru山1981年500人死亡 秘鲁 Yacitan1974年450人死亡 尼泊尔西部1983年186人死亡 中国 东乡洒勒山1983年黄土滑坡4个村庄被毁，277人死亡 哥伦比亚 Armero1985年11月泥流约22000人死亡 土耳其 Catak1988年6月66人死亡 表1-4 我国近二十年来滑坡灾害实例 滑坡名称发生地点发生时间灾害情况 铁西滑坡成昆线铁西车 站 1980年 滑坡体积200万m3,中断交通40天，治理费2300万元 洒勒山滑坡甘肃省东乡县1983年3月 7日 滑坡体积5000 m3，摧毁4个村庄，227个人死亡 鸡抓子滑坡四川省云阳县1982年7月 18日 滑坡体积1300万m3，100万M3滑入长江，造成急流险 滩，治理费8500万元 新滩滑坡湖北省秭归县1985年6月 12日 滑坡体积3000万m3，摧毁新滩镇，侵占长江航道1/3 ，因提前预报无伤亡 韩城电厂滑坡陕西省韩城市1985年3月 滑坡体积500万m3，破坏厂房设施，一二期治理费 5000余万元 天水锻压机床 厂滑坡 甘肃省天水市1990年8月 21日 滑坡体积60万m3，摧坏6个车间，7人死亡，损失2000 多万元 头寨沟滑坡云南省昭通县1992年 滑坡体积400万m3，变成碎屑流冲出4KM,摧怀1个村庄 K190滑坡宝成线K1901992年5月 滑坡体积30万m3 ，中断运输35天，砸坏明洞，改线 花费8500万元 黄茨滑坡甘肃省永靖县1995年1月 30日 滑坡体积600万m3 ，摧毁71户民房，因提前预报无伤 亡 岩口滑坡贵州省印江县1996年9月 18日 滑坡体积260万m3 ，堵断印江淹没上游一村镇，威胁 下游印江县城安全 八渡车站滑坡南昆线八渡1997年7月 滑坡体积500万m3 ，威胁车站安全，治理费9000万元 宝成铁路K190第三次滑坡后全貌 宝兰二线伯阳隧道进口滑坡群 南昆铁路八渡滑坡 川藏公路102滑坡 二郎山隧道东口坍塌使路面悬空 二郎山隧道西引道滑坡张裂缝 云南元磨高速公路砂泥岩高边坡滑坡 云南元磨高速公路K259三箐公隧道进口滑坡 长江北岸鸡扒子砂泥岩顺层滑坡 三峡库区奉节县城古滑坡 巴东县滩坪滑坡（中、下滩坪） 甘肃天水锻压机床厂滑坡 黄茨滑坡后壁 贵州印江岩口滑坡堵江成坝 黄河李家峡水电站2#滑坡 黄河李家峡水电站坝前滑坡 小湾电站左坝肩边坡高500m，6#山头发生10万m3崩塌 同江至三亚高速公路福建八尺门互通3#滑坡全貌 京珠高速公路粤北段K108滑坡 京珠高速公路粤北段K152滑坡 深圳高速公路K101西滑坡 黄陵至延安高速公路洛川塬边滑坡 二、滑坡的定义、要素和术语 （一）滑坡的定义 斜坡上的部分土体或岩体沿着一定的面或带整体向下滑移的现象。 （二）滑坡的要素和术语 图1-4 滑坡要素平、剖面示意图 1.滑坡体；2.滑坡周界；3.滑坡壁；4.滑动面；5.滑坡床；6.滑坡剪出口；7.滑坡舌与滑坡鼓丘 ；8.滑坡台阶；9.滑坡后缘；10.滑坡前缘；11.滑坡洼地（滑坡湖）；12.拉张裂缝；13.剪 切裂缝；14.羽状裂缝；15.鼓胀裂缝；16.扇形裂缝； 17.牵引性裂缝； 18.主滑线 w1 D D w2 L L 17 9 3 8 1 15 7 10 2 11 16 3 18 13 9 17 7 15 12 14 10 返回 第三节 滑坡的类型和特征 一、滑坡的类型 表1-5 滑坡单一指标分类 序 号 分类指标类 型 1按滑体物质组成土质滑坡 岩质滑坡 2按滑体受力状态牵引式（后退式）滑坡 推动式滑坡 3按滑坡发生时代 古滑坡（全新世以前的） 老滑坡（全新世以来发生，现未活动） 新滑坡（正在活动） 4 按主滑面与层面的关系顺层滑坡 切层滑坡 5按滑坡的规模 小型滑坡（10万立方米） 中型滑坡（10万50万立方米） 大型滑坡（50万100万立方米） 特大型（巨型）滑坡（100万立方米） 续表1-5 1 序 号 分 类 指 标类 别 6按滑体含水状态 一般滑坡 塑性滑坡 塑流性滑坡 7 按滑体的厚度 浅层滑坡（厚度H50M) 8按滑面出口的位置坡体滑坡 坡基滑坡 9按滑坡滑动速度 缓慢滑坡 间歇性滑坡 崩塌性滑坡 高速滑坡 表1-6 滑坡综合分类表 按滑体物质按主滑动面成因按滑体厚度 粘性土滑坡 黄土滑坡 堆积土滑坡 堆填土滑坡 岩石滑坡 破碎岩石滑坡 层面滑坡 堆积面滑坡 构造面滑坡 同生面滑坡 浅层滑坡 中层滑坡 厚层滑坡 巨厚层滑坡 二、滑坡的特征 （一）平面特征 图1-5 滑坡的平面形态 1.簸箕形；2.舌形；3.椭圆形；4.长椅形；5.倒梨形；6.牛角形；7. 平行四边形；8.菱形；9.树叶形；10.叠瓦形；11.复合形 1 7 2 3 98 10 45 6 11 （二） 纵断面特征 图1-6 典型滑坡纵断面示意图 a.圆弧形；b.平面形；c.折线形；e.软岩挤出形 图1-7 复合形纵断面形态 滑坡后部和前部形态特征 图1-8 滑坡后部的陷落洼地 a.裂缝密集带；b.陷落洼地；c.后缘拉裂槽 图1-9 滑坡前部特征 a.帚状剪出口；b.鼓丘和鼓胀裂缝；c.滑坡摺曲 图1-10 滑坡的横断面特征 返回 第四节 滑坡产生的条件和原因 一、地形地质条件 （一）地形条件 （二）地质条件 1. 地层、岩性 2. 坡体结构和滑带地层 3. 地质构造 4. 水文地质条件 表1-7 我国易滑坡地层汇总表 1 滑坡的类型岩土组合类型滑面特征分布地区 土 质 滑 坡 堆积土滑坡崩积、坡积、洪积、冰碛 、残积 极部分冲积物 堆积层面、基岩顶面河谷缓坡地带 黄土滑坡各种黄土，含钙质结核，古土壤 和砂铄层 同生面、不同黄土界面、 基岩顶面 黄河中、上游地区北方 诸省 粘性土滑坡裂隙粘土、灰色粘土、红土、下 蜀土 同生面、基岩顶面长江流域及以南地区、 山西地区 堆填土滑坡各种人工堆弃、堆填土（石）同生面、老地面、不同堆 填界面 交通、水利、工矿场地 半成岩地层滑 坡 昔格达组滑坡昔格达组粉砂岩、粘土岩顺层面、基岩顶面四川西南部 共和组滑坡共和组粉砂岩、粘土岩顺层面、切层面青海省 岩 质 滑 坡 砂、页、泥岩 滑坡 砂岩、页岩、泥岩互层地层顺层面、切层面各地区 碳酸盐岩滑坡 石灰岩、大理岩夹页岩、泥灰岩 地层 顺层面、切层面各地区 煤系地层滑坡 砂页岩夹煤层、碳酸盐岩夹煤层顺层面各地区 变质岩类滑坡 千枚岩、片岩、片麻岩、板岩等 片理面、构造面、风化界 面 各地区 火山岩类滑坡玄武岩、流纹岩、凝灰岩等构造面、层面、风化界面各地区 混合岩类滑坡各种混合岩构造面 破碎岩滑坡构造破碎岩构造面构造破碎带 表1-8 坡体结构类型与滑坡的破坏模式 1 序 号 坡体结构 滑坡的破坏模式 基本类型亚类型 1类均质体结构1. 均质粘性土结构 2. 均质黄土状土结构 3. 强风化残积土结构 4. 类均质堆填土结构 旋转式滑动 2近水平层状结构（a1） 2. 整体失稳的匀速滑动阶段（K=1） 3. 急剧滑动至破坏阶段（K1） 图2-4 滑坡发育过程示意图 平面示意图 断面示意图 返回 第三节 滑带土的变形破坏规律 一、影响土体抗剪强度的因素 1. 应力状态和应力路径 2. 应变 3. 孔隙水压力 4. 加荷速率和受力时间 5. 土体的不均匀性和不等向性 二、滑带土的应力应变特性 图2-5 ff / 结论： 1. 粘性滑带土的残余强度随土中粘粒含量 增大而减小； 2. 残余强度与土的原始受力状态及原始密 度无关；故可用重塑土求其残余强度； 3. 国内外测定残余强度的差别； 4. 不同仪器和方法所测残余强度的差别； 5. 粗颗粒含量对残余强度的影响。 返回 第四节 滑坡的发生机理 一、基本理论 1.滑带土孔隙水压力变化； 2.斜坡应力状态改变 3.渐进破坏 4.残余强度 5.震动液化 二、从地质条件上分析 1.类均质土的旋转滑动 2.顺层滑动 3.切层滑动 4.顺层切层滑动 5.软岩挤出性滑动 三、从主要作用因素上分析 1.暴雨引起的滑动 2.震动引起的滑动 3.水库水位升降引起的滑动 4.采空塌陷引起的滑动 5.灌溉引起的滑动 6.开挖坡脚引起的滑动 7.堆截引起的滑动 返回 第五节 滑坡的运动特征 一、滑动的类型 1. 缓慢蠕动型 2. 匀速滑动型 3. 间歇性滑动型 4. 高速滑动型 图2-6 滑动类型示意图 1-缓慢蠕动 类型； 2 -匀速滑动 类型； 3 -间歇性滑 动； 4 -高速滑动 类型 二、高速滑坡的形成条件 1. 具有相当大的高差（100m） 2. 具有相当大的体积（100万m3） 3. 具有较陡的滑面坡度（200） 4. 具有较大的峰残强度差（比值大于2） 5. 具有较高的滑坡剪出口 6. 滑坡前方有开阔地形 返回 第三章 滑坡的防治技术 第一节 滑坡的防治原则和规划 一、滑坡的防治原则 （一）正确认识滑坡的原则 （二）预防为主的原则 （三）一次根治不留后患的原则 （四）全面规划分期治理的原则 （五）综合治理的原则 （六）治早治小的原则 （七）技术可行经济合理的原则 （八）科学施工的原则 （九）动态设计、动态施工的原则 （十）加强防滑工程维修保养的原则 二、滑坡的防治规划 （一）勘察阶段 （二）设计阶段 （三）施工阶段 （四）运营阶段 返回 第二节 滑坡的预防 一、避开已存在的新老滑坡 二、防止古老滑坡复活 1.不在滑坡上方作填方加载，不在其抗滑段作挖方削弱支撑力 2.不在滑坡体上设易渗水建筑物 3.严格管理生产生活用水不使其渗入滑体 4.设置必要的防滑措施 5.有条件时改水田为旱田 三、防止已变形滑坡大滑动造成灾害 1.停止施工，加强监测，防止灾害 2.加强地表排水，夯填地表裂缝 3.上部减重，前缘反压和排地下水常是有效措施 四、防止易滑坡地段发生滑坡 1.高边坡地质资料的勘察分析 （1）地层岩性，坡体结构 （2）易滑坡地层及其分布位置和性状 （3）地下水分布及出露位置 2.可能发生的变形类型和规律分析 3.合理的坡形、坡率、坡高及加固措施设计 4.科学的施工方法和顺序 返回 第三节 防治滑坡的工程措施 类型绕避或消除滑体减少下滑力增加抗滑力 主要方 法与措 施 1.改移道路 2.全部或部分清除 不稳定体 3.架桥跨越滑体 1.改变线路位置 或坡度 2.排除地表水 3.排除地下水 4.减重 1.排除地下水 2.扶壁和反压 3.设置桩群 4.设置锚秆 5.化学处理 6.电渗排水 7.焙烧处理 表3-1 美国的滑坡防治工程分类 图3-1 日本滑坡学会的滑坡防治工程分类 表3-2 国际岩土学会滑坡治理措施简表 1 1. 改变斜坡的几何形态 1.1 从滑坡的滑动区搬出物质（可用轻型材料代替） 1.2 在滑坡抗滑区增加物质（反压护道或填土） 1.3 减缓斜坡坡度 2. 排水 2.1 地表排水，把水排到滑坡区外（集水沟或管） 2.2 充填渗水材料（粗卵砾石或土工合成纤维）的浅沟或深沟排水 2.3 粗粒材料的支撑盲沟排水 2.4 用泵抽水或自流排水的垂直孔群（小直径）排水 2.5 重力排水的垂直井群（大直径）排水 2.6 地下水平孔群或垂直孔群排水 2.7 隧洞、廊道或坑道排水 2.8 真空排水 2.9 虹吸排水 2.10 电渗排水 2.11 种植植物（水文作用） 3. 支挡结构 3.1 重力式挡土墙 3.2 框架式挡土墙 3.3 笼式挡墙 3.4 被动式桩、墩和沉井 3.5 现浇的钢筋混凝土挡墙 3.6 聚合物或金属的条或片的加筋挡土结构 3.7 粗粒材料的支撑扶壁（盲沟）（力学作用） 3.8 岩石边坡的固定网 3.9 岩石崩塌的减缓和阻止系统（拦石的沟、平台、栅栏和墙） 3.10 抗冲刷的保护性岩石或混凝土块 4. 斜坡内部加固 4.1 岩石锚栓 4.2 微型桩群 4.3 土钉 4.4 锚杆（预应力的或非预应力的） 4.5 注浆 4.6 石头的或石灰/水泥柱 4.7 热处理 4.8 冻结 4.9 电渗锚杆 4.10 种植植物（根系的力学作用） 续表3-2 表3-3 我国滑坡防治措施简表 1类 型 绕避滑坡排水力学平衡滑带土改良 主 要 工 程 措 施 1.改移线路 2.用隧道避开 滑坡 3.用桥跨越滑 坡 4.清除滑坡 1.地表排水系统 （1）滑体外截水沟 （2）滑体内排水沟 （3）自然沟防渗 2.地下排水工程 （1）截水盲沟 （2）盲（隧）洞 （3）水平钻孔群排水 （4）垂直孔群排水 （5）井群抽水 （6）虹吸排水 （7）支撑盲沟 （8）边坡渗沟 （9）洞孔联合排水 （10）电渗排水 1.减重工程 2.反压工程 3.支挡工程 （1）抗滑挡墙 （2）挖孔抗滑桩 （3）钻孔抗滑桩 （4）锚索抗滑桩 （5）锚索 （6）支撑盲沟 （7）抗滑键 （8）排架桩 （9）钢架桩 （10）钢架锚索桩 （11）微型桩群 1.滑带注浆 2.滑带爆破 3.旋喷桩 4.石灰桩 5.石灰砂桩 6.焙烧 图3-2 地面排水沟布置示意图 图3-3 截水盲沟示意图 图3-4 支撑盲沟示意图 图3-5 仰斜孔排水示意图 图3-6 井孔联合排水示意图 图3-7 洞孔联合排水示意图 1.垂直钻孔；2.仰斜钻孔 滑动带 地面 抗滑挡土墙 抗滑挡土墙与一般挡土墙的区别有以下几点： （1）不是承受一般土压力，而是滑坡推力，后者比前者大得多。 （2）胸坡缓、重心低，胸坡10.41 1。 （3）基础埋深大，基岩中0.51.0m，土层中1.52.0m或更大，必须 置于滑面以下稳定地层。 （4）尽量利用墙背填土重量。 （5）墙后纵向盲沟要求高。 （6）墙体稳定性检算中除抗滑、抗倾覆和截面强度检算外，还应检 算从墙底滑动和从墙顶滑出的可能以决定墙的埋深和墙高。 （7）推力作用点位置一般不在三分之一墙高，而在二分之一或五分 之二墙高处。 （8）施工必须分段跳槽开挖，从两侧向中部推进，避免因挖基造成 滑坡滑动。 图3-8 抗滑挡墙示意图 图3-9 抗滑桩平面布置示意图 图3-10 抗滑桩断面布置示意图 1.全埋式桩；2.悬臂桩；3.锚索桩 边坡排水沟 泄水盲洞 洞孔联合排水 平孔排水孔钻进 （福厦高速路宏路滑坡） 坡脚平孔排水 （福厦高速路宏路滑坡） 滑坡集水井中正钻水平孔（长野清水山 ） 滑坡上部减重 箭丰滑坡减重后全貌（福建205国道） 京广铁路坪石车站反压稳定滑坡 抗滑挡墙（贵昆线扒那块滑坡） 抗滑桩排（兰青公路享堂滑坡） 预应力锚索抗滑桩工程（二郎山龙胆溪滑坡 ） 抗滑桩施工 锚索抗滑桩钢筋（川藏公路二郎山滑坡） 预应力锚索框架治理滑坡（ 太原古交公路K13+800） 锚索地梁和坡脚抗滑桩 锚索抗滑桩和锚索地梁 （京珠高速公路粤北段K98滑坡） 锚索地梁和锚索框架（京珠高速公路粤北段K155） 高边坡锚索地梁加固（京珠高速公路粤北段） 预应力锚索（南昆铁路八渡车站滑坡） 编制锚索 锚索绑扎情况 地梁钢筋 地梁浇注砼 拉力分散型锚索 拉力分散型锚索 返回 第四节 滑坡推力计算 滑坡推力计算是防滑工程设计所必须的工作内容，初涉滑坡防治工作 的技术人员往往觉得难以把握。 滑坡推力计算主要涉及以下内容： 1、滑坡推力的计算范围； 2、计算公式的选择； 3、滑带各段强度指标（c、）值的选取； 4、附加力的考虑与确定； 5、安全系数的确定； 6、计算推力的校核。 一、滑坡推力计算范围的确定 1、首先从地质分析上划分各滑动条块，各条分别计算。 2、同一条滑坡是否分级及前后级之间的关系。一般只计算到贯通裂 缝的一级，若前面稳定后面自然会稳定。 3、多层滑面应分层计算其滑坡推力。 二、计算公式的选择 计算方法很多，应根据不同滑面情况选择，一般多用分块推力传递 系数法。 第i块的剩余下滑力为： Ei = KWisini - Wi cositgi CiLi+Ei-1i 式中：K 安全系数，一般取K=1.101.25； Wi 第i块滑体的重量，KN； i 第i块滑体滑面倾角，度； Ci 第i块滑体滑带土的黏聚力，Kpa； i 第i块滑体滑带土的内摩擦角，度；