工程地质课件6

第六章边坡工程地质问题,边坡:自然因素或人力因素在地表形成的坡状地形（临空的坡状地形）自然边坡：自然因素造成的边坡。如山坡、河岸、陡壁人工边坡：人工开挖或填筑形成的边坡。如路堤、路堑、矿坑、基坑,自然边坡,自然边坡,人工边坡,斜坡定义：指地壳表部一切具有侧向临空面的地质体。其特点是具有一定的坡度和高度。,斜坡指地表一切具有侧向空面的地质坡体，是一类广泛的地貌类型。斜坡变形破坏是地质发展演化的重要过程。,类型,按高度H,高坡中坡低坡,岩坡M15m土坡H10m,岩坡8mH5m土坡5mH10m,岩坡H8m土坡H=300中坡150=300缓坡150,坡面形态：内凹型，外凸型，直线型，复合型,第一节岩质边坡的工程地质问题,一.岩质边坡变形破坏类型,松动,松弛张裂卸荷回弹,表层蠕动变形,深层蠕滑扩离,剥落,滑坡,滑坡,滑坡,滑坡,堰塞湖,堰塞湖,崩塌,潜在崩塌体,危岩,落石,落石,第一节岩质边坡的工程地质问题,二.影响岩质边坡稳定性的因素1.影响岩质边坡稳定性的因素2.边坡变形破坏的触发因素,斜坡应力分布特征,原始应力状态：,1.斜坡周围主应力迹线发生明显偏转:愈接近临空面,最大主应力1愈接近平行于临空面,3与之正交,向坡内逐渐恢复到原始状态。,一、重分布应力的特点：,2.在坡脚及坡肩附近形成应力集中区,(1)坡脚附近最大主应力显著增高,且愈近表面愈高;最小主应力显著降低。这一带是坡体中应力差或最大剪应力最高的部位，形成最大剪应力增高带，往往产生与坡面或坡底面平行的压裂面。,在坡顶面和坡面的某些部位,坡面的径向应力和坡顶面的切向力可转化为拉应力,形成张力带,易形成与坡面平行的拉裂面。,3.与主应力迹线偏转相联系,坡体内最大剪应力迹线由原来的直线变成近似圆弧线,弧的下凹方向朝着临空方向。,4.坡面处由于侧向压力趋于零,实际上处于两向受力状态,而向坡内逐渐变为三向受力状态。,二影响斜坡应力分布的因素,岩体初始应力的影响初始应力场、尤其水平剩余应力使坡体中主应力迹线的分布形式有所不同，明显改变了各应力值的大小；使应力分异现象加剧,尤其对坡脚应力集中带和坡面张力带的影响最大。,2.坡形的影响,(1)坡高：不改变应力等值线图象，应力随坡高而增高。(2)坡角：坡角变化明显改变了应力分布图象。随坡角变陡，张力带的范围有所扩大，坡脚应力集中带最大剪应力值也随之增高。,(4)坡面形态：平面上的凹形坡，应力集中明显减缓。圆形和椭圆形边坡，坡脚最大剪应力仅为一般斜坡的1/2。当水平应力坡形于椭圆形矿坑长轴时，应力集中较缓和。,(3)坡底宽度：当W0.8H时，则保持为一常值（称为“残余坡角应力”）,3.斜坡岩土体特性和结构特征的影响:,1,1,岩土体的变形模量对均质坡体的应力分布无明显影响.泊松比可改变主应力和剪应力的分布,引起张力带变化。随着增高，坡面和坡顶的张力带逐渐扩展；而在坡底则反之，增高，张力带收缩。结构面的产状、性质的差别，使斜坡中的应力分布出现了不连续性，在不连续面或软弱面的周边形成应力集中或发生应力阻滞。,第二节岩质边坡稳定性分析方法,一.工程地质分析法：（工程类比法）将新开挖边坡与已有老边坡对比，确定条件相似情况下的稳定性。相似条件：,第二节岩质边坡稳定性分析方法,二.力学计算方法,单滑面坡顶无裂缝,c,单滑面坡顶有裂缝,台阶滑面条分法,根据滑面纵剖面的起伏情况，取单位宽度考虑，把滑体划分成若干块段，1，2，n,第i条块的受力情况分析：,折线滑面剩余推力法,滑块两侧的摩擦力和滑体自身挤压力不考虑,自重Wi、水平地震力KcWi、侧水压力PW、上一条块的剩余下滑力Ei-1、本条的剩余下滑力Ei的反力、扬压力Ui、法向反力Ni、切向反力Ti,基本荷载（仅考虑重力）计算如下：,有地下水时，需要考虑边界上的水压力：,稳定性计算编程迭代过程：,楔形体双滑面,楔形体滑动,楔形体滑动的滑动面由两个倾向相反、且其交线倾向与坡面倾向相同、倾角小于边坡角的软弱结构面组成。,稳定性系数计算的基本思路,首先，将滑体自重W分解为垂直交线BD的分量N和平行交线的分量T，然后将N投影到两个滑动面的法线方向，求得作用于滑动面上的法向力N1和N2，最后求得抗滑力及稳定性系数。可能滑动体的滑动力为T=Wsin，垂直交线的分量为NWcos。将Wcos投影到ABD和BCD面的法线方向上，求得法向力N1、N2,边坡的抗滑力,边坡的稳定性系数,第二节边坡稳定性分析方法,三.图解法:赤平极射投影四.模型模拟试验：,第三节岩质边坡变形破坏的防治措施,抗滑桩,桩板墙,锚索桩墙及锚杆,抗滑桩,桩板墙,抗滑桩及锚杆,喷浆护坡和锚杆,支撑跺,支撑跺,浆砌片石护坡,框梁护坡,拱型护坡,拱型护坡,窗型护坡,拦石网,拦石栅栏,布鲁克网,布鲁克网,布鲁克网和锚索,被破坏的布鲁克网,布鲁克网及明洞,明洞,明洞,棚洞,棚洞,锚杆、锚索：,岩质边坡和崩塌，提高滑动面上的法向应力，提高抗滑力锚杆的方向和深度视斜坡的结构而定锚杆挡墙：只用于小型的基岩滑坡整治,香港大学边坡锚固工程,护坡：岸坡、高陡边坡灰浆抹面、浆砌石、草皮护坡等,第