第八章斜坡变形破坏工程地质研究

第八章边坡变形破坏的工程地质研究。2003年7月13日，三峡库区秭归县沙镇镇前江坪滑坡，造成24人死亡。2003年7月13日零时20分，三峡库区秭归县前江坪村发生大规模滑坡。“7.13”滑坡的东、西、后壁特征明显。后壁加滑动体坡长1050米，平均宽度525米，厚度20-25米，滑坡总破坏投影面积约0.5平方公里.滑坡在主滑动方向的滑动距离约为250米，滑坡总体积约为2400万立方米。共有346所房屋倒塌，页岩砖厂和其他企业严重受损，损坏了3公里的省级公路，22艘船只沉没。广播、电力和国防光缆等基础设施遭到严重破坏。直接经济损失达到5375万元以上。通过现场调查和实际资料的综合分析，认为6月21日至7月11日的持续暴雨是导致黔江坪滑坡的主要因素。边坡中的应力分布特征，第2节，边坡变形和破坏的类型，第3节，崩塌，第4节，滑坡，第5节，概述，第1节，主要内容，边坡稳定性评估方法，第7节，滑坡预测，第8节，边坡变形和破坏的预防和处理，第9节，影响边坡稳定性的因素，第6节，第1节，边坡定义：指地壳表面具有侧向自由表面的所有地质体。包括天然斜坡(天然斜坡)和人工斜坡。第一节概述了自然斜坡是在一定的地质环境中，在各种地质力量作用下形成和演化的自然历史过程的产物。如山坡、海岸、河岸等。二、天然边坡和人工边坡、人工边坡的概念：人类出于一定工程和经济目的而进行的开挖往往是在天然边坡的基础上形成的，其特征是规则的几何形状，如路堑边坡、露天矿边坡、渠(渠)边坡、桥台边坡、基坑边坡等。边坡的变形破坏过程及其所造成的不良地质环境会给人类工程活动带来非常严重的危害，因此它是工程地质研究的主要课题之一，也是环境地质和灾害地质研究的重要内容。第三，项目的影响及其意义。边坡，尤其是高边坡，在我国分布广泛。随着我国经济建设的大规模发展，边坡研究和管理的作用和地位越来越重要。在公路、铁路和水电工程建设中，经常需要开挖高边坡。稳定性分析和处理往往是工程成败的关键技术，也是保证工程安全、降低工程造价的重要环节。随着工程建设和资源开发，我国边坡滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害日益加剧，每年造成近300亿元的损失。在过去的10年里，全国400多个市县受到了边坡地质灾害的影响。全国铁路沿线分布着1000多处大中型滑坡，平均每年有44次交通中断。全国近1000座水电站和数百座水库受到崩塌、滑坡和泥石流的严重威胁。中国典型灾难性滑坡，黄润秋，徐强，科学出版社，2008-07-01，怀恩水库滑坡(1963年10月9日)，水库变成“石头水库”，失去蓄水能力，使工程无效，溃坝洪水冲走了山谷中的所有设施，2600多人死亡。水被储存后，左岸山上的粘土岩石在水中膨胀，将山推下，数亿立方米的岩石高速坍塌到水库中。地质勘探不足，边坡稳定性预测有误。2001年7月10日，都江堰市马溪滑坡位于紫坪铺水库施工区。在降雨和工程开挖的影响下，发生了两次滑坡，总质量为60万m3。由于及时监测和预报，没有发生人员伤亡，导致滑坡前方的213国道被切断20多个小时。1980年6月，盐池河磷矿入园降雨，厚块状白云岩，含磷块岩的薄-中厚白云岩，白云质泥岩和砂质页岩，第三段崩塌，(1)评价和预测单个和区域边坡的稳定性；(2)为设计合理的人工边坡和制定有效的整治措施提供依据。(4)边坡岩(土)变形破坏工程地质研究的基本目标：在边坡形成过程中，自由面周围的岩体在卸荷作用下会回弹，导致应力重分布和应力集中。根据有限元分析和光弹性试验，边坡形成后，岩体的应力状态主要有以下四个方面的变化：边坡第二段的应力分布特征，即边坡中应力状态的变化，(1)坡面附近的主应力发生偏转，坡面越近，最大主应力越平行于坡面，而最小主应力几乎垂直于坡面，并在坡体内逐渐恢复到初始状态(图8-2)。(2)由于应力差异，在坡面附近产生应力集中区，在坡脚附近最大主应力(表示为切向应力)显著增加，最小主应力(表示为径向应力)显著减小，形成最大剪应力增加区，易于发生剪切破坏。拉带(拉应力带)出现在斜坡路肩附近，容易发生拉断。(4)坡面径向压应力实际为零，坡面处于双向应力状态。(3)由于主应力迹线的偏转，边坡中的最大剪应力迹线由原来的直线逐渐变为弧形凹坡。主要指水平构造应力的影响。它能强化边坡的应力集中和分化，特别是边坡肩附近拉张带的发育。水平构造应力值越大，影响越大。(2)影响边坡应力分布的因素，(1)初始应力对岩体的影响，(2)边坡高度：应力等值线图不变，但边坡高度越大，应力值越大。倾斜角：应力分布可以改变。坡脚附近的剪应力集中区和路肩附近的拉应力区的范围和大小随着坡角的增大而增大，即陡坡更容易变形和破坏。坡底宽度：可用宽高比表示。随着宽高比的减小，坡脚的剪应力增加，尤其是在峡谷地带。边坡平面形状：坡脚剪应力：凸形直形凹形。2.斜坡形状的影响。研究表明，岩体弹性模量对均质边坡的应力分布没有明显影响。岩体的泊松比会影响边坡的应力分布。结构面的影响是显而易见的。它的存在使得边坡中的应力分布不连续。结构面的周边成为应力集中区或出现应力遮挡现象，特别是在由坚硬岩体组成的边坡中。结构面的产状、性质和组合有不同的影响。岩土性质和结构的影响、第三段边坡的变形破坏类型以及边坡的变形破坏是边坡发展演化的两个不同阶段，共同构成边坡的渐进破坏过程。变形是一个量变阶段，而破坏是一个质变阶段。边坡的变形破坏、内因、外因、边坡的原始应力状态都会在形成过程中发生变化，造成应力重分布和应力集中效应。为了适应这种应力状态的变化，边坡将经历不同形式和规模的变形和破坏。各种自然应力和人类工程活动也会引起边坡形状、内部结构和应力状态的变化。这些应力是驱动边坡演化的外部因素，如降雨、地震、人工开挖、装卸等。边坡的变形和破坏本质上是由边坡岩土中应力和强度矛盾的发展和演变决定的。根据机理，有三种类型：拉伸裂纹、蠕变、弯曲和倾倒。首先，边坡变形是一个渐进的过程。(1)、滑动边界、后缘拉伸裂缝、都江堰滑坡，从7月8日起，都江堰市开始下雨。短短40多个小时，降雨量超过940毫米，相当于前几年杜江堰年降雨量的3/4。专家认为，这是一次由持续暴雨造成的特大高山滑坡。与一般滑坡不同，此次灾害不仅滑坡潜力大、滑动速度快、滑动距离长，而且没有挤压、滑动等过程，也没有提前倾倒树木、新泉洞等灾害征兆。这是一次性的整体滑动，尤其难以找到。更重要的是，在许多地质灾害调查和调查中，这个地方还没有被确定为潜在的地质灾害点。2013年7月10日上午，成都市都江堰市中兴镇三溪村发生特大滑坡。截至14日上午9: 00，这场灾难已造成18人死亡，107人失踪和失去联系。蠕变特性：在均质岩土体中，受最大剪应力控制；当存在弱结构面时，受缓倾斜边坡外的弱面控制。(2)变形速度缓慢且不易察觉，一般发生在不暴露于地表的坡体中。因此，应加强监测，采取措施控制蠕变，使其不朝滑坡方向发展。(2)蠕变边坡岩土沿局部滑动面向空中缓慢剪切变形。特征：弯曲和倾倒的程度从地面到深度逐渐减小；下部地层往往断裂发育，并伴有张性裂缝，但层序不紊乱，层间位移明显。机理：类似于悬臂梁的弯曲，(3)当斜坡方向与斜坡方向平行时，在重力作用下同时向空中弯曲的现象，斜坡是由陡峭倾斜的板状岩体形成的。弯曲和倾倒过程、卸载和回弹阶段、陡斜表面张拉裂缝阶段、板梁弯曲阶段、张拉裂缝阶段的深延伸和向边坡后的过渡。如果边坡很陡，这一阶段大多伴有边坡边缘和坡面的局部坍塌，板梁根部断裂和破碎。岩石转动并倾倒，导致坍塌。由于作用在板梁上的力矩随着板梁的弯曲发展而增加，一旦发生这种变形，通常会表现出渐进的破坏特征。主要破坏类型：崩塌和滑坡(侧向)扩展，其次，边坡破坏。就岩体破坏机理而言，崩塌主要是拉伸破坏，滑坡主要是剪切破坏，扩展主要是由下部软弱层的塑性流动破坏引起的。崩塌的基本概念和特征：斜坡上的岩土体被陡峭的拉分面破坏和分割，并突然迅速远离母体，翻滚、跳跃、坠落，堆积在悬崖下。根据规模，滑坡和落石按物质成分分类：崩塌和崩塌按运动类型分类：倾倒型、崩塌型、崩塌型等。第四节坍塌，岩体以拉伸破坏为主；大部分发生在高而陡的山坡上。无附着面；突然爆发和快速移动；颗粒垂直位移水平位移，具有坍塌特征，一般发生在厚层、硬脆性岩体中。这种岩体经常形成又高又陡的斜坡。由于应力重分布、卸荷等原因，产生拉伸裂纹(缝)，与其他结构面结合形成分离体，并在触发因素的作用下坍塌。(2)崩塌的形成条件、构造节理和成岩节理对崩塌的形成有很大的影响，一组平行于坡面的节理往往演化成拉伸裂缝。由于差异风化，软岩风化和侵蚀或水切割和侵蚀形成凹龛或蠕变，形成局部塌陷。与地形直接相关。大于45度(特别是大于60度)的陡坡容易坍塌。地形切割越强，高差越大，坍塌的可能性越大，破坏越严重。风化的影响。风化导致裂缝加深和扩大，并促进坍塌。当物理，u运动速度；G重力加速度；H斜坡高度；倾斜角K的综合影响系数，3。坍塌的运动学特征非常复杂。虽然危险岩体中的一些岩体还没有坍塌，但它们已经具备了坍塌的主要条件，并出现了坍塌的前兆现象，从而预示着坍塌可能很快发生。这种岩体被称为危险岩体。危险岩体是一种潜在的崩塌体。例如，位于长江西陵峡西段冰树峡出口的链子崖危岩体就是一个典型的危岩体。它与新滩滑坡隔河相望，成为长江的咽喉。历史上曾发生过许多大规模的滑坡，造成了严重的堵江、断流灾害。在靠近河流的链子崖上，切割出几十条裂隙，形成三个巨大的危岩体，威胁着长江航运的安全，一旦崩塌将造成巨大的破坏。为此，国家拨出专项资金加强治理。拆除、挂网、喷洒、锚固、支撑等。4、坍塌防治措施、危险岩体的清除、边坡挂网施工、锚杆挂网喷射、支护、锚杆支护的基本概念：边坡岩体沿贯通剪切破坏面的滑移现象。原因：滑动面上的剪应力超过其抗剪强度；岩体以剪切破坏为主；深度损害；有附着面(滑动面)；速度通常很慢，而且很完整。粒子水平位移垂直位移。第五节滑坡，1。滑坡的基本概念和特征。比较：崩塌的特征主要是发生在高陡边坡肩部的岩体拉伸破坏；无附着面；突然爆发和快速移动；颗粒垂直位移水平位移，滑坡的一个重要特征是在其运动过程中保持相对完整性，往往表现出其特定的形态外观。因此，滑坡可以从形态要素中识别出来。(2)滑坡的形态要素，滑坡体的滑动面(带)，滑坡床，剪切出口-滑坡的前端，滑动面暴露于地表，以及几种形式的滑动面，沿着下面的界面，弧形，直线，台阶形，注意：一些滑坡可能有多个滑动面。一定要弄清楚，尤其是最低标高的滑动面。方法：遥感影像解译地面地质调查测绘勘探试验方法，3、滑坡识别，1、滑坡遥感影像解译主要通过滑坡形态要素的识别来确定滑坡是否存在圆背陡坎或陡墙、凹凸坡形、河对岸坡、双沟同源性等。利用遥感图像对大面积的滑坡群和巨型滑坡进行解译，了解滑坡的分布、规模和发育特征，为工程布局方案提供数据，为滑坡面地质调查提供目标。优点：效率高，视野广。但是，必须通过地面地质调查、绘图、勘探和测试来核实。马道子滑坡、梅溪河、长江、白蒂、长江、包坪滑坡、长江和三峡库区远比坝区复杂。重庆、涪陵、丰都、忠县、开县、万县、云阳、奉节、巫山、巴东、秭归、兴山等库区有近1500多处重要滑坡、崩塌，受到不同程度的边坡地质灾害威胁。(2)地表地质调查和制图是识别滑坡的最重要手段。可以直接观察滑坡的各种形态要素，并收集滑坡的证据。(1)双沟起源相同，地形呈圆形，上陡下缓，坡面不均匀；(2)滑坡体比两侧岩体更破碎，其产状变化与围岩不一致。(3)由滑坡墙、滑面、滑坡体、滑床、滑坡舌、裂缝等组成。(4)泉水和新生沟的分布；(5)有不均匀沉降、建筑物和地面变形和破坏的迹象(1)蠕变阶段(2)滑动阶段(3)剧烈滑动阶段(4)稳定阶段(4)。滑坡活动阶段，教科书P124，滑坡复活和多阶段滑坡活动。不是所有的滑坡都有上述四个阶段！5.滑坡分类。分类目的总结了滑坡作用的各种环境和现象特征以及引起滑坡的各种因素，以反映各种滑坡的特征和发生、发展和演变的规律，有效地防治滑坡。(1)根据滑动面与地层的关系对层状滑坡进行分类：滑坡发生在没有明显层理的均质岩土体中。顺层滑坡：沿着岩石表面或基岩-覆盖层界面滑动的滑坡。(分布广泛，规