地质工程学讲义第六讲.ppt

第六讲地质工程分析6 1岩土体边坡稳定分析6 2普通边坡分析6 3滑坡分析6 4滑坡危险区划6 5地质灾害危险性评价 6 1岩土边坡稳定分析6 1 1边坡工程分析的目的 1 全面深入认识边坡 2 为边坡加固防护提供理论依据 3 为山区经济发展 环境评价与保护提供技术资料6 1 2边坡工程分析的方法 1 综合因素分析法 2 工程地质类比法 3 数值分析法 4 专家系统分析法 6 1 3边坡工程分析的主要内容 1 普通边坡分析 2 滑坡 含崩塌 分析 3 溜砂坡分析6 2普通边坡分析6 2 1边坡性状与稳定分析 1 边坡类型与工程性能分析 2 边坡应力状态 非线性有限元分析 3 边坡变形破坏现状与开挖边坡稳定性分析定性分析数值分析计算 稳定性计算 模糊评判 非线性有限元 神经网络 开挖边坡松弛区分析 4 边坡稳定性发展趋势与危险边坡判别6 2 2危险边坡加固分析 1 加固的必要性分析 2 加固的措施分析 3 边坡加固的可靠度 风险性 分析 6 2 3危险斜坡判别分析1 危险斜坡判别因子计作用分析 1 地形因子地形坡度 缓坡平地 10 缓坡10 25 陡坡25 45 极陡坡 45 斜坡相对高度 低坡 10m中坡10 100m高坡100 500m极高坡 500m 2 地层岩性因子岩性分级极易滑地层易滑地层偶滑坡 风化程度分级强风化地层岩体强风化厚度 50m中强风化地层岩体强风化厚度10 50m中弱风化地层岩体强风化厚度5 10m弱风化地层岩体强风化厚度 5m 3 坡体结构因子有完整优势面有较完整优势面缺少优势结构面 4 斜坡形态因子横向 凸 型平直型 凹 型纵向 凸 型坡利于中 大型滑坡崩塌发生平直型坡有少量滑坡发生 凹 型坡一般不利于滑坡 崩塌发生 5 河流冲刷强冲蚀岸中强冲蚀岸弱冲蚀岸无冲蚀岸 6 人为开挖坡脚强开挖作用开挖高度 3m弱开挖作用开挖高度 3m无开挖作用 7 斜坡水作用强渗水作用弱渗水作用无渗水作用 8 斜坡变形现状强变形中强变形弱变形 2 危险斜坡判别的指标系统 1 判别因子分三大类11个判别因子内部 外部 斜坡变形现状 2 判别因子具有模糊性 3 判别因子作用指数专家打分黄金分割原理3 危险斜坡判别的数学模型 4 斜坡危险性分级 1 极危险斜坡DS 0 65 2 危险斜坡DS0 41 0 65 3 次稳定斜坡DS0 25 0 40 4 稳定斜坡DS 0 256 2 4高切坡稳定分析1 高切坡变形分区 1 开挖松动区节理裂隙明显张开 错动位移 力学强度锐减 2 轻微拢动区卸荷回弹应力调整 裂隙轻度展开 3 原岩应力区不受开挖影响 保持原岩应力 2 人工开挖边坡变形过程 1 卸荷回弹阶段应力释放调整 产生裂缝 2 拉裂面扩张阶段 3 崩塌滑移阶段3 影响开挖边坡变形破坡的因素 1 地层岩性与开挖松动区的关系 2 开挖坡度组成和结构与最大松动区的关系 地层倾向 节理裂隙 3 开挖坡度与最大松动区的关系 4 开挖方式与最大松动区的关系 5 开挖坡体地下水作用对松动区的影响 4 开挖边坡松动测量与数值分析 1 极限平衡法非线性有限元法强度折减法 2 仪器监测 物挖 测地雷达 5 工程中关心的问题 1 最大松动区范围 不同岩性 不同开挖坡度高度 2 松动区发展与时间的关系 5天 10天 30天 90天 6 3滑坡分析6 3 1滑坡形成与发生机理分析 1 滑坡形成条件与主控因素分析 2 滑坡发生过程与分级分块 纵向分级 横向分块 原始地形恢复 3 滑坡过程中的动力特征6 3 2滑坡周界与滑动面判别 1 新滑坡周界 2 老滑坡周界判别 凹 型 圆椅地形 双沟同源 前缘 凸 型 地下水出露 3 危险边坡发生滑坡周界预测 后缘弧形裂缝 两侧羽状裂缝 前缘局部掉块 4 滑动面分层与埋藏的判别A 滑动面判别的主要内容滑动面后缘 前缘和埋深的判别滑动面基本形态 特征 纵断面 横断面特征 滑动面 带 岩土组成 结构滑体 滑床 岩性组合等特征滑动面层数判别 B 滑动面判别的程序和基本方法 专家定性 勘探 数值分析 a 滑动面专家定性分析 初判 a 新滑坡滑动面土质滑坡 松散碎石土沿下伏岩层 滑面呈直线 松散碎石土很厚 滑面呈弧线 岩质滑坡 顺层 前缘 后缘呈直线 切层 前缘 后缘呈三段式 b 老滑坡滑动面定性分析后缘圆椅状地形前缘地下水带状出露岩性与两侧有异 滑体为破碎基岩 岩质滑坡 滑体为块碎石土 土质滑坡 b 滑动面勘察 a 滑动面后缘 前缘勘察 坑 井 槽探 b 中部滑动面勘探 钻探 物探 测地雷达 疑似滑动面位置干钻钻进时手感疑似滑动面力求高岩心采取率 不放过任一疑点同一剖面多孔岩心特征比较C 滑动面数值分析用静力极限平衡公式 计算多个滑动面的稳定性 选稳定系数最低的一个为要找的滑动面 注意计算参数完全相同 6 3 3滑动带岩土计算参数 c 分析 1 试验资料统计整理分析试验样品采取 原状样 坑 槽探 钻探 滑带土 滑体 滑床 试验项目 原状天然抗剪 饱和峰值剪 残余 多次 剪 试验资料整理 A 舍去试验中过于分散的数据按土工标准 算术平均值 s为标准差B 算术平均值按下式计算式中 n为同一类样品测定的总次数 xi为一次测试值C 标准差s按下式计算 D 按下式计算试验样品的变异系数 按上述方法舍去过于分散的试验数据后 再进行平均值和标准差的计算 2 试验资料选取1 雨季下雨 滑带土完全饱和 选饱和残余 或多次 剪 2 雨季未下雨 滑带土未完全饱和 选饱和残余 或多次 剪 3 雨季新老滑坡无明显滑移选饱和快剪峰值4 雨季危险边坡有明显开裂变形选饱和快剪峰值5 雨季危险边坡有明显滑移现象选饱和快剪峰值6 雨季危险边坡无明显变形选饱和快剪峰值 3 反算法求取c 值反算法应先按滑坡的性状取稳定性系数K 雨季中滑坡稳定性系数K取值a 雨季中滑坡有明显变形滑移K取小于1 0 95b 雨季中滑坡有明显变形 无滑移K取等于1 0c 雨季中无明显变形滑移K取大于1 0 按滑坡所处阶段对K的取值范围正在形成的滑坡 蠕变阶段 1 05 1 00蠕滑阶段 1 00 0 95剧滑阶段 0 95 0 90稳定固化阶段 1 05 1 10 老滑坡 稳定阶段 1 10局部变形滑移 1 05 1 00全面复合阶段 1 00 0 90新滑坡 稳定阶段 1 05 1 10暂稳 极限平衡 1 05 0 95 c 值参数之一的确定因c值分散性小 所以由试验选取c值 反算 值 试验与反算不符合时应先检查试验样品是否有代表性和反算过程是否有误 再查滑动面是否正确 最后达到反算与试验结果一致靠近 4 专家经验 5 综合分析取值 6 4滑坡危险性区划 滑坡发生可能性区域预测6 4 1滑坡危险性区划概述 1 区划原理 2 区划目的 3 区划原则 科学性原则 适用性原则 规范化原则 4 区分的方法 因子叠加法 作图图层叠置法 依据叠置的深度灰度进行分级 综合指标法 数值叠加分析法 依据区划因子作用指数叠加的综合指标大小进行分级划分 6 4 2区划因子选择 1 地形因素 A 地形坡度 极陡坡 陡坡 缓坡 缓坡平地 相对高差 极高坡 高坡 中坡 低坡 沟谷密度 强切割 中强切割 弱切割 无切割 2 地质因素 B 地层岩性 极易滑地层 易滑地层 偶滑地层 相对稳定地层 地质构造 破碎带 强影响 弱影响 无影响 地震作用 3 气象水文因素 C 年降雨作用 丰雨区 多雨区 少雨区 干旱区 流水冲刷 强冲刷区 中强 弱冲刷 无冲刷 4 人为活动因素 D 工程活动 强 中强 弱 无人类活动 非工程活动 强 中强 弱活动 6 4 3因子叠加法 1 因子选择与灰度确定 地形坡度 A 陡坡 25 灰度深缓坡10 25 灰度中等缓坡平地 10 灰度极浅 相对高差 B 高坡 100m灰度深中坡10 100m灰度中等缓坡平地 10 灰度极浅 地层岩性 C 极易滑地层灰度深易滑地层灰度中等偶滑地层灰度浅 地质构造 D 断层破碎带内灰度深断层强影响带灰度中等断层弱作用带灰度浅 年降雨 E 年降雨 1000mm灰度深多雨区600 1000mm灰度中等少雨区 600mm灰度浅 2 作单因子灰度分布图 同比例尺 同地形底图上作 3 单因子图叠加在一张图上 4 对叠加上的灰度深浅进行滑坡危险性分区 6 4 4综合指标法 1 区划因子选择与作用数值区划因子作用数值 黄金分割法确定 2 综合指标表达式参与区划因子集各个因子的分级又构成子集 将区范围分成若干网格单元 每个单元用作用权值组成一个矩阵RR uij n m i 1 2 3 n j 1 2 3 m 若用D表示每一网格单元的综合作用指标D Uij i 1 2 3 n j 1 2 3 m 对上式进行归一化处理转换为滑坡危险度综合指标Ds 1 n Uij i 1 2 3 n j 1 2 3 m 3 区划区网格划分 4 每个网格区划综合计划 5 分级区划极危险区DS 0 7危险区DS0 56 0 7次稳定区DS0 40 0 55稳定区DS 0 4 6 5地质灾害危险性评估6 5 1概述定义建设用地实行地质灾害危险性评估制度评估等级 一 二 三级评估的主要灾种 崩塌 滑坡 泥石流评估的主要内容工作程序评估的范围与级别评估范围评估分级 表5 1 表5