边坡工程第二章ppt课件

第2章 边坡的变形与破坏,边坡应力分布特征 ； 边坡岩体的变形 ； 边坡岩体的破坏 ； 影响边坡稳定性的工程地质因素 ； 边坡破坏的力学机制 。,2.1 边坡应力分布特征,无论是天然斜坡，还是人工边坡，在形成过程中，岩体中地应力将发生重新分布 ，由于边坡岩体中原有的应力平衡状态被打破，岩体为适应这种新的应力状态，将发生一定的变形与破坏，甚至酿成失稳而引起多种危害。 通常采用现场地应力量测、光弹实验及数值分析等方法研究边坡岩体中的地应力特征,边坡主应力等值线图,主应力迹线发生了明显偏转； 在临空面附近（尤其是在坡脚处）出现应力集中现象；,最大剪应力迹线变为凹向临空面的弧形分布； 在临空面附近，岩体近似处于单轴应力状态 ； 在坡顶和坡面岩体中局部出现拉应力，其分布受变形模量和泊桑比强烈控制，尤以泊桑比的影响最为显著。 岩体中水平初始地应力大小，对于边坡岩体中应力分布有很大的制约作用，其中坡脚应力集中区及拉应力区受它的影响更大；,2.2 边坡岩体的变形,岩质边坡的变形以坡体未出现贯通性的破坏面为特点。 变形与破坏之间是一个发展过程，其间存在着量、质转化的关系。 边坡变形类型： 松弛张裂 蠕 动,1松弛张裂,在边坡形成的初始阶段，往往在坡体中出现一系列与坡面近于平行的陡倾角张裂隙，使边坡岩体向临空方向张开。 回弹裂隙 坡面、坡顶张力带裂隙 坡脚应力集中带的张裂隙,边坡的松弛张裂，一方面使岩体强度降低，另一方面使各种外营力更易深入坡体，它是边坡变形破坏的初始阶段。所以在边坡稳定性分析中确定卸荷带的范围和卸荷带中的坡体特征，对于评价边坡岩体的稳定性具有重要意义。,2蠕动,定义：经松动后，边坡岩体在重力作用下向临空方向较长期的缓慢变形。 （1）表层蠕动 边坡上部的岩体在重力的长期作用下，向临空方向 缓慢变形，其位移由坡面向内逐渐减小，构成一个剪 变带，这便是表层蠕动。 （2） 深层蠕动 1) 软弱基座蠕动 2) 坡体蠕动,软弱基座蠕动,坡体蠕动,(a) 切角滑移；(b) 次级切面开始形成；(c) 滑面形成,2.3 边坡岩体的破坏,定 义：边坡岩体中出现了与外界贯通的破坏面，使被分割的岩体以一定的加速度脱离母体。 1.崩塌：边坡前缘的部分岩体被陡倾角的破裂面分割，以突然的方式脱离母体，翻滚而下，岩块相互撞击破碎，最后堆积于坡脚而且形成岩堆。 2.滑坡：边坡上的岩土体在自然或人为因素的影响下失去稳定，沿一定的破坏面整体下滑的现象，是一种常见的边坡失稳而产生的地质灾害。,崩塌,(a) 倾倒破坏；(b) 软硬互层坡体的局部崩塌和坠落；(c) 三峡月亮洞崩塌,滑坡,1滑坡体； 2滑坡周界； 3滑破壁； 4滑坡台阶；5滑动面； 6滑动带； 7滑坡舌； 8滑坡鼓丘； 9滑坡主轴；10封闭洼地； 11剪切裂隙；12张拉裂隙；13羽状裂隙；14扇状裂隙； 15鼓胀裂隙；16滑破床,黄土滑坡实例,秭归县千将坪滑坡,千将坪滑坡于2003年7月13日0时20分高速滑入青干河中。倒塌房屋346间，造成14人死亡，10人失踪，近千人受灾，4家企业全部毁灭。是建国以来三峡库区规模最大的一次新滑坡。 千将坪滑坡位于湖北省秭归县沙溪镇的青干河北岸。青干河是长江三峡库区的一级支流，在秭归县沙溪镇老镇处汇入长江。千将坪滑坡位于青干河的长江入口上游3公里处。,秭归县千将坪滑坡,千将坪滑坡高速滑入青干河中，堵塞河道，形成近20米高的滑坡淤坝，激起近20米的涌浪，打翻青干河中的22条渔船。 滑体长1000米，宽700米，平均厚度约20米，总方量约2000 2400万立方米。滑体上窄下宽，略呈倒扇形。滑坡周界明显；滑坡主滑方向为140。滑坡后缘高程409米，剪出口高程在90米以下，高差在320米以上。,滑体特征：滑坡体上有三级反倾的平台，分别是滑坡后壁下台面、滑坡中部台面和滑坡下部台面，在反倾的滑坡中部台面和滑坡下部台面后部均有岩石陡壁，中部台面后部岩石陡壁约30米高，出露侏罗系中统砂岩。滑坡下部台面位于砖厂一带。 滑坡体上裂缝极为发育，主要是中张裂缝，平行于滑坡滑动方向,陡壁,下滑2530m,青干河,青干河,滑坡形成拦河坝,149m,178m,堆石坝,鼓丘,纵向裂缝,老公路,450m,135m,长1200m,宽850m,体积2000余万立方米,后壁滑面,泥化层,砂岩,泥岩,堆积物,滑坡体从岩性上可分三层：最上部是风化松散堆积层，该层主要是泥岩的风化产物和坡积物；风化松散堆积层下部是侏罗系中统泥质岩层，该层主要分布在滑坡中下部，厚度大于10米；其下为侏罗系中统石英砂岩夹薄层泥岩层，该层下即为滑坡滑带，滑坡滑床岩石为中侏罗系石英砂岩。滑床岩石倾角在滑坡区有变化，上部较陡（倾角30），下部较缓（倾角约十几度），滑床岩石节理发育较少，仅有两组小节理，走向分别为 15和75 ，宽度约1厘米。剪出口位于河床以下，将厚层砂岩剪断后滑出。,基岩变倾角顺层高速滑坡,炭质页岩泥化层,滑带发育在石英砂岩上部的薄层炭质页岩中，滑带厚度大约2050厘米，含水量较高，塑性大，角砾定向排列，擦痕和滑动镜面明显。该层为滑坡滑动的软弱层，是滑坡发生的控制带。,滑带 炭质页岩上部的一层页岩泥化层，浅黄绿色，厚约510厘米。,滑坡后壁 石英砂岩，倾角约2630度,滑动方向,滑体裂缝,初步判断： 后缘推移式滑坡,滑坡体上裂缝极为发育，主要是中张裂缝，平行于滑坡滑动方向，该特征说明滑坡滑动的动力源主要是滑坡体后部推压。,滑坡前缘推向青干河南岸的岩石形成两个高度不同的岩丘，在滑坡主轴方向上的岩丘高度约30米，长约250米，岩丘西部形成滑坡堆积淤坝；在其下游形成一高约15米，长约100米的岩丘，滑坡高速滑动形成的浪痕在该岩丘之上，约20米。 对岸岩丘呈反倾形态，由坡面向里分别为：坡积层、泥岩风化层、泥岩层、砂岩层，最里面是河床堆积。,滑坡推向对岸的二个岩丘,对岸泥岩层的反倾结构,推到对岸的河床堆积,剪断后推到对岸的砂岩块体,滑坡分类,滑坡分类,a) 牵引式滑坡 b) 推移式滑坡 c) 整体式滑坡,滑坡分类,按滑动面的形态特征分类,霍克(Hoek，1974)分类： 圆弧破坏 平面破坏 楔体破坏 倾倒破坏 库特(Kunter，1974)分类： 非线性破坏、平面破坏、多线性破坏。,岩质边坡的破坏类型,岩质边坡的破坏类型,2.4 影响边坡稳定性的工程地质因素,内在因素： 地貌条件、岩石性质，岩体结构与地质构造等。 这些因素的变化十分缓慢，它们决定边坡变形的形式和规模，对边坡的稳定性起着控制作用，是边坡变形的先决条件。,2.4 影响边坡稳定性的工程地质因素,外在因素： 水文地质条件，风化作用，水的作用、地震及人为因素等。 这些因素的变化很快，但它只有通过内在因素，才能对边坡稳定性起着破坏作用，或者促进边坡变形的发生和发展。,水对边坡稳定性的影响,水的软化作用 ； 水的冲刷作用 ； 静水压力 ； 动水压力 ； 浮托力 。,作用于边坡上的静水压力,边坡被水淹没时作用在坡面上的静水压力。 当边坡被水淹没，而边坡的表部相对不透水时，坡面上就承受一定的静水压力。由于该静水压力指向坡面且与其正交，所以对边坡稳定有利。在水库蓄水的条件下对库岸稳定性计算时应计入此静水压力。,作用于边坡上的静水压力,岩质边坡张裂隙充水时的静水压力,作用于边坡上的静水压力,作用于滑体底部滑动面(或软弱结构面)上的静水压力,动水压力； 浮托力。,地震对边坡稳定性的影响较大。强烈地震时由于水平地震力的作用，常引起山崩、滑坡等边坡破坏现象，国内外都有大量实例。,地震影响,影响边坡稳定的人为因素,爆破作用 ； 人工削坡 ； 施工方法 ； 工程作用 。,2.5 边坡破坏的力学机制,重力荷载引起的滑动 滑动面上的法向应力 ： A 岩块的底面积 斜面的抗剪强度（M-C准则） ： 或,岩块恰好处于处于极限平衡状态时： 若粘结力等于零，则,水压对抗剪强度的影响 将一个开口的啤酒桶盛满水放在倾斜木板上。假设桶底和木板间的粘结力等于零，盛有水的桶将沿木板下滑的条件：,水压对抗剪强度的影响,将桶底穿孔，这样水就流入桶底和木板之间的间隙中，并产生水压u或上举力U。 滑动阻力 ：,极限平衡条件为：,滑动面上水压的作用在于降低