第八章斜坡变形破坏工程地质研究PPT课件

1、斜坡：地壳表部一切具有侧向临空面的地质体。 按成因可分为：天然斜坡: :在一定地质环境中, ,在各种地质营力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）、人工边坡：是由于人类某种工程、经济目的的而开挖的，往往在自然斜坡基础上形成，其特点是具有较规则的几何形态，（如路堑、露天矿坑边帮、运河（渠道）边坡、露采边坡、基坑边坡） 按组成物质可分为：岩坡和土坡1 概述第1页/共154页斜坡要素斜坡要素（1）坡面（2）坡肩（3）坡顶 （4）坡脚（5）坡高（6）坡角（7）坡体斜坡要素图第2页/共154页 斜坡变形破坏：又称斜坡运动，是一种动力地质现象。指地表斜坡岩土体在自重应力和其它外力作

2、用下所产生的向坡外的缓慢或快速运动。 据不完全统计：我国的滑坡多达6万多处。主要分布在西北和西南地区。 据统计，80年代各国滑坡损失： 美国：15亿/年 日本：150 亿/年 意大利：114 亿/年 印度： 10亿/年 中国：30-50万人民币/年第3页/共154页 1982年7月，四川省云阳县鸡扒子滑坡，使长江严重阻航； 1983年3月，甘肃省东乡县洒勒山滑坡，摧毁了4个村庄，人畜伤亡惨重； 1985年6月湖北省姊归县新滩滑坡，使新滩古镇毁于一旦，并影响长江航道； 1987年8月，四川省巫溪县城岩崩，造成了严重的生命财产损失；斜坡破坏实例斜坡破坏实例第4页/共154页 1989年7月，四川省

3、华金山普降暴雨，遭致崩滑1800余处而其中的马鞍山岩崩物质被洪水冲下，使溪口镇6个厂矿和3个村蒙难。 1980年6月，我国湖北省远安县盐池河磷矿岩崩酿成的惨案，则是由于坡脚部位开拓水平采矿巷道，使坡体的应力状态发生急剧变化，而导致坡肩部位产生多条拉裂缝所致。 第5页/共154页 斜坡的变形破坏对人类工程、经济活动和生命财产造成很大危害，因此对其稳定性进行研究是工程建设的需要。 对斜坡的稳定性作出评价和预测； 为设计合理的人工边坡以及制定有效的防治措施提供依据。研究意义研究意义第6页/共154页2 斜坡中的应力分布特征H31H1土体原始应力状态：土体原始应力状态：H13 斜坡中的应力特征决定了斜

4、坡变形破坏的形式和机制，对斜坡稳定性评价和防治措施有一定意义。第7页/共154页斜坡应力场特征斜坡应力场特征 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S1愈接近平行于临空面，S3与之正交，向坡内逐渐恢复到原始状态。 斜坡形成过程中，侧向临空面产生，坡面附近岩土体卸荷回弹，引起应力重分布。第8页/共154页 在临空面附近造成应力集中，但在坡脚区和坡顶及坡肩附近情况有所不同： （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，于表面处降为零，甚至转化为拉应力。这一带是坡体中应力差和最大剪应力的部位，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致拉裂面。

5、（2）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。第9页/共154页 与主应力迹线偏转联系，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。 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。第10页/共154页影响斜坡应力分布的因素影响斜坡应力分布的因素 水平剩余应力的大小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张力带的影响最大。岩体初始应力的影响第11页/共154页坡形的影响 坡高：坡高不改变应力等值线图

6、像，但应力值随坡高增大而线性增加。 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。第12页/共154页 坡底宽度：当W0.8H时，坡脚最大剪应力随底宽而剧增；当W0.8H 时，则保持一常值（残余坡角应力）。 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。第13页/共154页岩土体性质和结构的影响 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。随着泊松比增加，坡面和坡顶的张力带扩展，而坡底则反之。 斜坡岩土体结构特征对坡体应

7、力场影响复杂，它使岩土体不均一和不连续，使沿结构面周边形成应力集中或发生应力滞第14页/共154页 斜坡中结构面周边应力集中特点，主要取决于结构面的产状与主压应力的关系。 结构面与主压应力平行，在结构面端点部位或应力阻滞部位出现拉应力和剪应力集中，使结构面两侧张裂。 结构面与主压应力垂直，在平行结构面方向出现拉应力，或在端点部位出现垂直结构面的压应力，有利于结构面压密和斜坡稳定。第15页/共154页 结构面与主压应力斜交，结构面周边主要为剪应力集中，并于端点附近或应力阻滞部位出现拉应力。 顺坡结构面与主压应力呈3040交角，将出现最大剪应力与拉应力，坡体易沿结构面发生剪切滑移，同时也可能出现折

8、线型蠕滑裂隙系统。 结构面相互交汇或转折处，形成很高的压应力和拉应力集中区，其变形与破坏较剧烈。第16页/共154页3 斜坡变形与破坏斜坡变形破坏的三个演化阶段： 斜坡变形：坡体中未出现贯通性破坏面。 斜坡破坏：坡体中已形成贯通性的破坏面。 破坏后的继续运动：稳定 变形 破坏第17页/共154页斜坡变形斜坡变形 拉裂： 斜坡形成过程中，在坡面和坡顶形成的张力带，拉应力集中形成拉张裂缝。 拉裂的空间分布特点是：上宽下窄，以至尖灭；由坡面向坡里逐渐减少。 卸荷、初始应力释放 侧应力减弱 岩土体松动 产生张裂面 拉裂的危害性是：岩土体完整性遭到破坏；为风化营力深入到坡体内部以及地表水、雨水下渗提供了

9、通道。它们对斜坡稳定均是不利的。第18页/共154页 蠕滑：斜坡岩土体沿软弱面局部向临空面方向的缓慢剪切变形。 1. 表层蠕滑：斜坡浅层岩土体在重力的长期作用下，向临空面方向缓慢变形构成一个剪变带，其位移由坡面向坡内逐渐降低直至消失。 2. 深层蠕滑：主要发育在斜坡下部或坡体内部。 第19页/共154页按其形成机制特点可分为两种： 软弱基座蠕滑：在上覆层重力作用下，基座部分向临空面方向蠕动，引起上覆层的变形与解体。软弱基座坡脚为向临空方向蠕动、挤出；上覆岩体软弱层会出现“揉曲”，脆性层出现张性裂隙。 坡体蠕滑：坡体沿缓倾软弱结构面向临空方向缓慢移动变形。 两种深层蠕滑的区别： 不是沿一个统一的

10、滑动面，受软弱基座控制 有统一滑动面，受软弱结构面控制第20页/共154页 弯曲倾倒：由陡坡或直立板状岩体组成的斜坡，当岩层走向与坡面走向大致相同时，在自重的长期作用下，由前缘开始向临空方向弯曲、折裂，并逐渐向坡内发展的变形。第21页/共154页特征： 弯折倾倒程度由地面向深处逐渐减小，一般不会低于坡脚高程；下部岩层往往折断，张裂隙发育。但层序不乱，而岩层层面间位移明显；沿岩层面产生反坡向陡坎。 弯折倾倒的机制，相当于悬臂梁在弯矩作用下所发生的弯曲。 弯折倾倒发展下去，可形成崩塌、滑坡。第22页/共154页崩塌定义：斜坡岩土体被陡倾的拉裂面破坏分割，突然脱离母体而快速位移，翻滚、跳跃和坠落下来

11、，堆于崖下。 按崩塌规模分：山崩 坠石 按物质成分分：岩崩 土崩斜坡破坏斜坡破坏第23页/共154页崩塌特征： 一般发生在高陡斜坡的坡肩部位； 质点位移方向铅直方向较水平方向大的多； 崩塌发生时无依附面； 突然发生，运动快速。第24页/共154页滑坡定义：斜坡岩土沿着贯通的剪切破坏面所发生的滑移现象。滑坡特征： 通常是较深层的破坏，滑移面深入坡体内部以致坡脚以下； 质点位移方向水平方向较铅直方向大的多； 崩塌发生时有依附面； 滑移速度较慢，具有“整体性”第25页/共154页形成崩塌的内在条件有：形成崩塌的内在条件有： 1 、岩土类型 岩、土是产生崩塌的物质条件。 一般而言，各类岩、土都可以形成

12、崩塌，但不同类型，所形成崩塌的规模大小不同。 岩性坚硬的各类岩浆岩、变质岩及沉积岩类的碳酸盐岩、石英砂岩、砂砾岩、初具成岩性的石质黄土、结构密实的黄土等形成规模较大的崩塌； 页岩、泥灰岩等互层岩石及松散土层等往往以小型坠落和剥落为主。4 崩 塌第26页/共154页2 、地质构造 各种构造面，如节理、裂隙面、岩层界面、断层等，对坡体的切割、分离，为崩塌的形成提供脱离母体（山体）的边界条件。 坡体中裂隙越发育，越易产生崩塌，与坡体延伸方向近于平行的陡倾构造面，最有利于崩塌的形成。 第27页/共154页3 、地形地貌 江、河、湖（水库）、沟的岸坡及各种山坡、铁路、公路边坡、工程建筑物边坡及其各类人工

13、边坡都是有利崩塌产生的地貌部位，坡度大于 45 度的高陡斜坡、孤立山嘴或凹形陡坡均为崩塌形成的有利地形。 岩土类型、地质构造、地形地貌三个条件，又统称地质条件，它是形成崩塌的基本条件。 第28页/共154页诱发崩塌的外界因素诱发崩塌的外界因素 1 、地震 地震引起坡体晃动，坡坏坡体平衡，从而诱发崩塌。一般烈度大于 7 度以上的地震都会诱发大量崩塌 2 、融雪、降雨 特别是大雨、暴雨和长时间的连续降雨，使地表水渗入坡体，软化岩、土及其中软弱面，产生孔隙水压力等，从而诱发崩塌。 第29页/共154页3 、地表水的冲刷、浸泡 河流等地表水体不断地冲刷坡脚或浸泡坡脚、削弱坡体支撑或软化岩、土，降低坡体

14、强度，也能诱发崩塌。 4 、不合理的人类活动 如开挖坡脚、地下采空、水库蓄水、泄水等改变坡体原始平衡状态的人类活动，都会诱发崩塌活动。 还有一些其他因素，如冻胀、昼夜温差变化等，也会诱发崩塌。第30页/共154页第31页/共154页崩塌的运动学特征崩塌的运动学特征崩塌跳跃的动能自由崩塌的速度崩塌在斜坡上的最大速度崩塌滚动的动能22mVE gHV2KtggHV1222212ImVE 大型山崩在崩塌过程中位移体附近的空气承受临时性压缩而产生“气垫效应”，实际运动速度将会大于理论计算值。 第32页/共154页 崩塌块体沿斜坡运动的轨迹呈抛物线形。可按向下抛射物体的运动规律推导。 设崩塌块体在斜坡某处

15、跳跃速度为v0，与水平面夹角为 则水平速度： 铅直速度：崩塌块体跳跃的轨迹方程为90coscos000vyvvz90sinsin000vyvvy2220sin2xvgxctgy第33页/共154页滑坡形态要素滑坡形态要素滑坡体：与母体脱离经过 滑动的岩土体。滑坡床：滑坡体之下未经 滑动的岩土体。滑动面：滑坡体与滑坡床之间的分解面，即滑体沿之滑动而滑坡床相接触的面。5 滑 坡第34页/共154页滑坡周界：滑坡体与周围不动体在平面上的分界线滑坡壁：滑坡后部滑下所形成的陡壁。滑坡台地：滑体因各段下滑的速度和幅度不同而形成的一些错台，常出现数个陡坎和高程不同的平缓台面。第35页/共154页封闭洼地：滑

16、坡体与滑坡壁之间常拉开成沟槽或陷落成洼地。滑坡舌：滑坡体前部伸出如舌状的部位，前端往往伸入沟谷河流。滑坡裂隙：滑坡体在滑动过程中各部位受力性质和移动速度不同，受力不均匀而产生的裂隙系统。滑坡轴：滑坡在滑动时，滑体运动速度最快的纵向线。第36页/共154页第37页/共154页第38页/共154页崩塌滑坡第39页/共154页滑坡的识别滑坡的识别 对于正在发展的滑坡，其识别是相对容易的，而困难的是识别那些老滑坡。许多工程正是由于没有充分进行地质调查，而误将厂址、坝址、线路位置选在滑坡体上或其附近，并因不正确的开挖或弃土等方式使滑坡再次启动，造成严重损失意义第40页/共154页识别方法 在实际滑坡调查

17、工作中，主要是通过遥感信息、地面地质测绘和勘探试验方法来进行。 1.应用遥感信息识别滑坡，主要采用航空遥感所提供的大比例尺（1:10000-1:15000）黑白和彩红外像片来进行。在航片上识别滑坡，实质就是识别滑坡的形态要素，然后结合搜集研究地区的地质资料进行综合分析，从而确认滑坡的存在。 第41页/共154页 2.地面地质测绘是识别滑坡的最主要手段。因为通过地面调查，可直接观察到滑坡各形态要素，并可搜集到滑动的证据。 3.勘探手段包括钻探、坑探和物探，是为了了解滑坡体的结构、岩石破碎程度、地下水位，确定滑动面（带）的位置、形状以及对滑带物质进行物理力学性质试验。 第42页/共154页n 地形

18、地貌方面 滑坡部分较其它坡面低洼，滑坡后缘往往具有陡坎地形，两侧有冲沟发育，前缘向前凸出，并略呈弧形，形成“圈椅状”地形。识别标志河流第43页/共154页 斜坡表面往往具有若干个平台。后缘常有小型崩塌发生。 滑坡还常使河流阶地产生变位，可通过阶地或夷平面的高程对比加以识别。 地形地貌标志是识别滑坡的重要标志之一，它是航片解译现象的主要标志。第44页/共154页n 地质构造方面 滑坡上产生小型褶曲和断裂现象。 滑体结构较周围岩石结构更为松散、破碎，岩层产状出现明显不同。n 水文地质方面 结构破碎 透水性增高 地下水径流条件改变 滑体表面出现积水洼地或湿地、泉的出现。第45页/共154页n 植被方

19、面 由于滑坡体上岩石更加破碎，比较潮湿，植被往往更加茂盛，因滑动作用而出现“马刀树”、“醉汉林”等现象。第46页/共154页第47页/共154页n 滑动面的鉴别 滑动面的产状、位置及滑带物质特征是评价滑坡的最根本性因素。确定滑动面可采用工程地质勘探的方法。对于大型滑坡，滑动面往往是两个或两个以上。因此必须加以重视。第48页/共154页滑坡活动的阶段性滑坡活动的阶段性 滑坡的发生、发展演化过程，是一个累进性变形破坏过程，而且往往具有多次周期性活动的特点。根据每一期滑坡活动的运动学特征，可划分为四个阶段 1.蠕滑阶段：即为变形阶段。此阶段表现为斜坡坡肩附近及坡体某些部位出现拉张裂缝；坡体内局部剪切

20、破坏面亦出现，并向贯通性的滑面方向发展。蠕滑阶段的持续时间与斜坡中应力集中和分异的速度以及外力作用的强度有关，一般持续时间较长。 第49页/共154页 2.滑动阶段：滑动面已贯通，前缘出现剪出口，滑体的前后及两侧出现了不同力学机制的裂隙，并有局部坍塌。这些都标志着斜坡处于滑动阶段，此时滑坡的位移速率不断加大。 3.剧滑阶段：滑移速率急剧加大，后缘拉裂缝急速张开和下错，后壁不断坍塌；两侧及前缘表部坍塌。滑动面（带）上岩土体结构进一步破坏，含水量增大，有时随滑舌伸出而流出大量泥水，滑坡体以较大速率向前滑移，滑速可达到每秒数十米，滑距较大。在滑速很大时甚至产生气浪。此阶段的持续时间很短。 第50页/

21、共154页 4.稳定阶段：经过大量滑移后，滑体重心降低，滑动时产生的动能逐渐消耗于克服滑移阻力和滑体的变形中。滑体中部分地下水排出，使滑面强度有所提高，滑移速率渐减以至停止滑动，此时滑坡处于稳定阶段。第51页/共154页q 无层滑坡：均质、无层理的岩土体q 顺层滑坡：原生、次生的软弱夹层存在，上部松散堆积物与下部基岩接触带q 切层滑坡：多发生在岩层近于水平的平迭坡按滑动面与层面的关系分类按滑动面与层面的关系分类滑坡分类滑坡分类第52页/共154页（a a）推动式滑坡按滑坡的动力学特征分类按滑坡的动力学特征分类（c c）平移式滑坡（b b）牵引式滑坡第53页/共154页q 土体滑坡 岩质滑坡 粘

22、性土滑坡 破碎岩石滑坡 黄土滑坡 软硬互层岩石滑坡 堆积层滑坡 软弱岩石滑坡 坚硬块状岩石滑坡按岩土体类型分类按岩土体类型分类第54页/共154页q 浅层滑坡（6m）q 中层滑坡（620m）q 厚层滑坡（2050m）q 巨厚层滑坡（50m）按滑动面深度分类按滑动面深度分类q 初生滑坡q 再次滑坡按滑动次数分类按滑动次数分类第55页/共154页6 影响斜坡稳定性的因素内外营力对斜坡主要有以下几个方面的影响：降低斜坡的抗变形、抗破坏能力。第56页/共154页q 坡形相同的情况下：坚硬岩石斜坡半坚硬岩石松散土坡 沉积岩：层理软弱夹层 岩浆岩：原生节理发育，与岩石强度和风化作用有关 变质岩：矿物成分的

23、差异导致工程地质性质的差异q 滑坡往往集中在某些特定的岩层中易滑岩组 如：砂泥（页）岩互层、灰岩页岩互层、粘土岩、板岩、软弱片岩、凝灰岩等。1. 1.岩土类型及性质岩土类型及性质决定抗滑力的根本因素决定抗滑力的根本因素第57页/共154页结构面结构面的产状、力学性质、规模沉积岩地区：特大型的滑坡主要与岩层构造有关在褶皱的两翼部位，结构面往往形成上陡下缓的勺形沿着大的构造断裂带，滑坡往往呈带状分布。2. 2. 地质结构地质结构（岩体结构及地质构造）（岩体结构及地质构造）第58页/共154页按结构面的产状与临空面的关系，可分为：平迭坡：主要软弱结构面为水平的。一般较稳定。逆向坡：主要软弱结构面的倾

24、向与坡面的倾向相反。最稳定。第59页/共154页l 顺向坡：主要软弱结构面的倾向与坡面倾向一致 时，稳定性最差，极易发生顺层滑坡 时，稳定性较好斜交坡：主要软弱结构面与坡面成斜交关系。其交角越小，稳定性越差。横交坡：主要软弱结构面的走向与坡面走向近于垂直，稳定性较好，很少发生大规模的滑坡第60页/共154页 地形地貌主要影响斜坡的形态。 我国地势西高东低，划为三个明显的台阶，两个台阶转折地带的边缘山地，山谷狭窄，地面高差悬殊，斜坡变形破坏严重。3. 3. 地形地貌地形地貌第61页/共154页 水对斜坡稳定性的影响是多方面的，主要有以下几种： 软化作用 水使岩土体强度降低。岩质边坡中若存在亲水性

25、强或易溶于水的矿物存在时，浸水后岩石和岩体结构遭到破坏，发生崩解泥化现象，抗剪强度降低。土质边坡的软化现象更明显，尤其是粘性土和黄土斜坡。 冲刷作用 河谷岸坡因水流冲刷使斜坡变高、变陡，还可使坡脚和滑动面临空，不利于斜坡的稳定。4. 4. 水的作用水的作用第62页/共154页 静水压力 作用在斜坡上的静水压力有三种：（1 1）坡面上的静水压力 当斜坡被水淹没，斜坡表部相对不透水时，坡面上就承受一定静水压力，对斜坡稳定性有利。第63页/共154页（2 2）张裂隙中的静水压力 岩质斜坡中的张裂隙在充水条件下，将产生静水压力，对斜坡稳定性不利。第64页/共154页（3 3）滑坡底部滑动面上的静水压力

26、 斜坡上部为不透水岩土体，地下水位上升，斜坡内部不透水岩土体底面将受到静水压力作用，降低抗剪强度，不利于斜坡稳定性。 动水压力 斜坡岩土体是透水的，地下水在其中渗流时，会产生动水压力，方向与渗流方向一致，指向临空面对斜坡稳定性不利。 若指向斜坡内部，则利于斜坡稳定性。第65页/共154页 浮托力 处于水下的透水斜坡，将承受浮托力的作用，使坡体的有效重量减轻，对斜坡不利。 在烈度为7度的地区，斜坡运动现象就有发生。 地震对斜坡稳定性影响的本质就是产生附加水平应力。5. 5. 地震地震第66页/共154页查纳滑坡第67页/共154页洒 勒 山 滑 坡 1983年3月，甘肃省东乡县洒勒山滑坡，摧毁了

27、4个村庄，人畜伤亡惨重；第68页/共154页 贵阳沙冲路滑坡第69页/共154页20032003年5 5月1111日贵州省三穗县平溪特大桥滑坡致使3535人死亡，毁坏桥墩第70页/共154页 龙羊峡库岸滑坡第71页/共154页2003年7月13日 三峡库区沙镇溪发生千将坪滑坡，致使24人失踪。第72页/共154页滑坡壁滑坡周界第73页/共154页鸡扒子滑坡全貌 1982年7月17日，滑坡发生，直接经济损失600万元，间接经济损失1000万元，航道治理8000万元。第74页/共154页盐池河崩塌 1980年6月，湖北安远县盐池河磷矿崩塌，崩塌堆积体100万m3，死亡307人，矿的设施全部损坏。第

28、75页/共154页新滩滑坡全貌 1985年6月12日凌晨，新滩镇发生滑坡（1300万m3），共有1569间房屋，780亩农田，77艘船只被毁，直接经济损失832万元。第76页/共154页新滩滑坡全貌第77页/共154页新滩滑坡第78页/共154页7 斜坡稳定性评价与预测自然历史分析法自然历史分析法斜坡稳定性评价的目的：设计合理的人工边坡； 评价天然斜坡的稳定性； 对已建边坡的稳定性检查； 为整治斜坡提供设计依据。 是一种定性的方法，是所有稳定性评价方法的基础。第79页/共154页 同时作用于某个斜坡上的外力可能有很多，但只有一个或几个起主要作用，因此把握住起主要作用的外力变化，可以判断斜坡的稳

29、定性。3.3. 从作用在斜坡上的外力方面分析2.2. 从地形地貌方面分析地形地貌特征 斜坡稳定性状态或滑坡的不同发育阶段 滑坡的微地貌调查 稳定性判断的定量数值1.1. 从地质构造方面分析 结构面的位置、性质、连通情况，结构面与临空面的关系 斜坡可能破坏的类型、规模等。第80页/共154页力学计算法力学计算法 力学计算法主要使用于滑坡类型破坏型式，是一种定量评价方法。 常用刚体极限平衡法。 假设：只考虑破坏面上的极限平衡状态，不考虑岩土体的变形。 破坏面上的强度有C和值控制。 滑体中的应力，以正应力和剪应力方式集中作用在滑面上。 二维计算。第81页/共154页 无粘性土斜坡 以砂类土为代表，其

30、计算公式为： 则砂土坡的稳定系数为： 可见，当斜坡坡角大于砂土的内摩擦角时，KKc（设计安全稳定性系数），土坡稳定；否则不稳定。RhgbRhgbLCKiiiiiiisintancos第85页/共154页 经验均质粘性土斜坡圆心确定：（1）根据坡角确定1和2，找出O点；（2）依图确定E点；（3）连接EO，在EO延长线上取一系列圆心O1，O2（4）分别计算各圆心所对应滑动面上的稳定系数K，过圆心分别以垂直EO的不同长度的线段代表K值，连其端点，则曲线上最小的Kmin对应的Om点，即为最危险滑弧圆心。第86页/共154页岩质斜坡稳定性计算 岩质斜坡的稳定性取决于软弱结构面的特点及组合关系，计算时先确

31、定岩体中存在的软弱结构面。 单一同向结构面斜坡 斜坡稳定性受倾向与坡向一致的软弱结构面控制。计算可沿滑动方向取一单宽剖面。由滑动岩体自重产生的下滑力T和抗滑力F为：sinWT LCtgWLCNtgFcossincosWLCtgWK第87页/共154页(1) 当结构面很软弱光滑，其粘聚力很小，接近于零，则滑体的稳定性取决于摩擦阻力的大小。(2) 当K1，斜坡处于极限平衡状态，则对应的斜坡高度为斜坡极限高度为：tgtgK/)sin()sin(cossin2maxgCH第88页/共154页(3) 当滑坡区地下水位较高，滑动体为相对隔水层，在计算时应加入静水压力，公式为： 则斜坡稳定系数为gHLPww

32、21sincosWLCtgPWKw第89页/共154页(4) 当水位突然下降，若结构面AB上侧为透水层，则应考虑地下水向河谷渗流过程中的动水压力。V渗流部分的体积；I平均水力坡度。 将滑体分为两部分，动水压力的作用方向近似平行于结构面，则斜坡稳定系数为：W1水上岩体重量；W2水下岩体重量。 VIDwDWWLCtgWWKsincos2121W1W2第90页/共154页(5) 地震区应考虑地震力，Pd平行于坡面倾向为水平力时。 则斜坡稳定系数为KWPdcossinsincosddPWLCtgPWK第91页/共154页 两组结构面构成滑体的斜坡 两组结构面AD和DC的倾角分别为和，构成双滑面滑体，重

33、力作用下的稳定性计算如下：过结构面D做铅直线DB，将滑体分两部分： ADC= ABD+ DBC滑动过程中， DBC沿CD下滑，以推力T沿CD方向作用在ABD。第92页/共154页当CD面上下滑力大于抗滑力时，推力T：ABD 的下滑力为：ABD的抗滑力为：则斜坡的稳定性系数为：1111cossinLCtgWTcossin2TW2222tansincosLCTWcossintansincos22222TWLCTWK第93页/共154页 折线形滑动面的斜坡 首先要根据已查明的滑坡面起伏情况，划分为折线形的块段，每一块段底部为平直的斜面，确定各段的计算参数。 第94页/共154页对第一块仅考虑其重量，

34、则作用在滑面上的 下滑力： 抗滑力： 剩余下滑力：此下滑力也即作用在第二块滑体上的推力。不考虑第一块的剩余下滑力，第二块：剩余下滑力：E1作用在BC面上的分解力为：则第二块：剩余下滑力：111sinWT1111111111cosLCtgWLCtgNF1111111111cossinLCtgWWFTE222222222cossin2LCtgWWFTE)sin(2112 EN)cos(2112 ET22121122222222sincoscossintgELCtgWWE第95页/共154页221211sincostg取个传递系数：1122222222cossinELCtgWWE则第i块：剩余下滑力

35、：11cossiniiiiiiiiiiELCtgWWE 计算过程中，任一块段的E值为负值时，取E=0。若En+10，则该滑坡处于不稳定状态；若En+10，则该滑坡处于稳定状态；若En+10，则该滑坡处于极限平衡状态；第96页/共154页 一种定性或半定量的评价方法。主要有两种图解法：图表计算法和图解分析法。 图解法图解法 图表计算法：基本原理是根据斜坡所处的条件，先确定某一无因次量，并绘制不同坡角情况下无因次量与稳定系数关系曲线图，或不同稳定系数情况下的无因次量与坡角关系曲线图。借助于曲线图，在已知C、tg、等参数后，直接从关系曲线上查得稳定系数。 图表计算法与力学计算法相比较，其结果精度差些

36、。但是，在进行边坡初步设计时可以满足要求的。第97页/共154页图解稳定极限高度 根据滑动面倾角及其抗剪强度指标C、，应用图解求得滑体的极限高度hcr。然后根据地质图综合分析，确定斜坡破坏的可能范围。第98页/共154页图解计算 根据滑体边界条件，以可能滑动岩体的容重及其高度h计算得系数（D=h）。然后在图上找滑动面倾角和系数D的交点。若交点落在滑面剪应力曲线上部，斜坡稳定；落在下部，斜坡不稳定；落在曲线上，斜坡处于极限平衡状态。第99页/共154页 图解分析法：以赤平投影为基础，分析优势软弱结构面对斜坡稳定性的影响。单一软弱结构面的影响 逆向坡：软弱面倾向坡内，赤平投影表现为坡面与弱面相对，

37、斜坡稳定。第100页/共154页 顺向坡：软弱面倾角小于坡角，赤平投影表现为坡面与弱面在同一侧，坡面投影弧在弱面投影弧内侧，斜坡不稳定。 第102页/共154页 斜交坡：软弱面倾向与坡面倾向夹角40，斜坡较稳定； 40 F，块体下滑；反之，块体静止。 以N为转轴，F为半径，为锥顶角一半的圆锥体，即摩擦锥。当块体重W落在摩擦锥外时，块体滑动；否则不滑动。TWNFfpppWTsinpWNcostancostanpWNF第107页/共154页 摩擦锥和斜面也可用赤平投影图，摩擦锥为椭圆（摩擦锥圆），若重量W落在此椭圆内，块体不滑动；否则就滑动。第108页/共154页 若斜面上有凝聚力C作用，则抗滑力

38、F=Ff+FC，FC=CA，此时摩擦锥底圆半径为Ff+FC，锥顶角的一半为视摩擦角a 。 块体W落在视摩擦锥圆内，不滑动；反之滑动。TppaNWFfFc第109页/共154页工程地质类比法工程地质类比法 类比法就是将所要研究的斜坡或拟设计的人工边坡与已研究过的斜坡或人工边坡进行类比，以评价其稳定性或确定其坡角和坡高。 对比斜坡要有相似性，其相似性包括两个方面：一是斜坡岩性和岩体结构的相似性，其次斜坡类型的相似性。 斜坡岩性比对包括岩石成岩环境、条件和年代。 岩体结构应特别注意结构面及其组合关系的相似性。 斜坡类型应在岩性、岩体结构相似基础上对比。 第110页/共154页数值分析方法数值分析方法

39、 有限单元法（FEMFEM） 优点：部分地考虑了边坡岩体的非均质、不连续介质特征，考虑了岩体的应力应变特征，因而可以避免将坡体视为刚体、过于简化边界条件的缺点，能够接近实际地从应力应变分析边坡的变形破坏机制，对了解边坡的应力分布及应变位移变化很有利。 缺点：数据准备工作量大，原始数据易出错，不能保证整个区域内某些物理量的连续性；对解决无限性问题、应力集中问题等其精度比较差。第111页/共154页边界单元法（BEMBEM） 该方法只需对已知区的边界极限离散化，因此具有输入数据少的特点。由于对边界极限离散，离散化的误差仅来源于边界，区域内的有关物理量是用精确的解析公式计算的，故边界元法的计算精度较

40、高，在处理无限域方面有明显的优势。 不足之处为：一般边界元法得到的线性方程组的关系矩阵是不对称矩阵，不便应用有限元中成熟的对稀疏对称矩阵的系列解法。 第112页/共154页离散元法（DEM DEM ） 利用中心差分法解析动态松弛求解，为一种显式解法，不需要求解大型矩阵，计算比较简便。基本特征：允许各个离散块体发生平动、转动、甚至分离，弥补了有限元法或边界元法的介质连续和小变形的限制。缺点：计算时步需要很小，阻尼系数难以确定等。 第113页/共154页块体理论（BTBT） 利用拓扑学和群论评价三维不连续岩体稳定性。其建立在构造地质和简单的力学平衡计算的基础上。利用块体理论能够分析节理系统和其它岩

41、体不连续系统，找出沿规定临空面岩体的临界块体。块体理论为三维分析方法，随着关键块体类型的确定，能找出具有潜在危险的关键块体在临空面的位置及其分布。 第114页/共154页8 滑坡的预报预测滑坡预测滑坡预测 滑坡预测的基本内容：滑坡可能发生的地段、规模、类型、运动方式、运动速度和可能造成的危害。 依据研究区域范围和目的可分为： 区域性预测 地区性预测 场地预测第115页/共154页滑坡空间预测 其基础是滑坡形成条件的分析。通过工程地质调查，在搜查大量野外第一资料的基础上，具体分析各种因素在区域滑坡形成中所起的作用，然后将各因素按一定的原则和方法进行组合，来预测不同地段发生滑坡的可能性。 滑坡空间

42、预测的途径有两类：因子叠加法、综合指标法。第116页/共154页 因子叠加法 原理：将每一影响因子按其在滑坡发生中的作用大小纳入一定的等级，在每一因子内部友划分若干级，然后把这些因子的等级全部以不同颜色、线条、符号等表示在一张图上。 主要工作内容是编制一系列图件。首先按照预测的范围和目的，确定影响因子以及这些因子的表示法。然后把已经编制完成的所有单因子图件全部转绘到一张图上，制成综合的因子叠加图。 第117页/共154页第118页/共154页 综合指标法 原理：把所有影响因子在滑坡形成中的作用以一种数字值来表示。然后对这些量值按一定的公式进行计算、综合，把计算所得的综合指标按一定原则和方法划分

43、等级。编制出滑坡危险性分区图或斜坡稳定性分区图。 第119页/共154页滑坡预报滑坡预报 按研究对象、范围和目的的不同可分为： 区域性中长期预报 场地性短期预报 短期预报的途径有两个方面： 宏观征兆预报 观测资料预报第120页/共154页根据宏观征兆预报 与地震发生前一样，滑坡发生前也有一些宏观征兆。如：地形变、地表裂缝、地物标志的移动、坡体前的浅层坍塌、地下冒出混泉和泥浆、动物异常等现象。第121页/共154页根据观测资料预报 前提是要对滑坡进行动态观测，随后分析观测资料作出预报。 滑坡变形观测方法有简易和精密两种。 简易观测系利用简单工具，肉眼观测变形、位移情况。 精密观测是利用仪器，在地

44、面或钻孔内布置定点观测，可多点进行网格状观测，以获得三维的变形、位移情况。第122页/共154页9 斜坡变形破坏的防治 斜坡变形破坏的防治原则：以防为主，及时治理。以防为主：对不稳定结构类型的斜坡预先采取措施，以防止变形；及时治理：对已发生变形的斜坡应及时采取治理措施，使之不再继续向破坏的方向发展，以保证工程顺利施工和安全使用。第123页/共154页防治原则： 以查明工程地质条件和了解影响斜坡稳定性的因素为基础，查清斜坡变形破坏地段的工程地质条件是基本的工作环节，在此基础上分析影响斜坡稳定性的主要及次要因素，并有针对性地选择相应的防治措施。 整治前必须搞清楚斜坡变形破坏的规模和边界条件，变形破坏规模不同，处理措施也不同，要根据斜坡变形的规模大小采取相应的措施。 按工程的重要性采取不同的防治措施，斜坡失稳后果严重的重大工程，要提高安全稳定系数，防治工程的投资最大。第124页/共154页滑坡灾害防治基本程序滑坡工程地质勘查滑坡工程地质勘查工程地质条件工程地质条件+ +人文因素人文因素滑坡防治工程施工滑坡防治工程施工滑坡防治方案设计滑坡防治方案设计滑坡防治竣工验收滑坡防治竣工验收搬迁避让搬迁避