第五章边坡稳定性工程地质

中国矿业大学

工程地质学基础第五章边坡稳定性工程地质分析主讲：董青红教授第五章

边坡稳定性工程地质分析1.边坡概念2.边坡变形破坏的类型和机制3.影响边坡稳定性的因素

4.边坡稳定性评价

第一节

边坡概念一.边坡概念1.边坡是指地壳表层一切具有侧向临空面的地质体.

2.分类:可以分为自然边坡:如:山坡,海岸,河湖岸等;人工边坡:如:路堑,矿坑,人工开挖基坑等;

边坡实况边坡滑移破坏第一节

边坡概念第一节

边坡概念二.边坡特征

1.边坡在内外营力作用下,不断的改变坡高和坡角,使内力分布随之而变化;2.自然斜坡破坏是山区重要的工程动力地质作用;3.人工边坡在水电,铁路,采矿等工程重造成巨大损失;4.边坡是一类环境地质灾害;第一节

边坡概念三.边坡中应力分布第一节

边坡概念1.斜坡中的应力分布状态(1)斜坡形成前，天然状态下岩土体内处于原始应力状态，自重应力,构造应力;

主应力方向为铅直,水平状态;(2)形成斜坡后,侧向临空面产生卸荷回弹,引起主应力重新分布,集中;

研究方法：数值模拟(有限单元)，光弹试验，模型试验(3)应力重分布分析:a.斜坡面附近的主应力轨迹明显发生偏转;b.最大主应力平行于坡面,而最小主应力则垂直于坡面,在坡面附近产生应力集中带，坡脚和坡肩应力集中明显;c.主应力发生偏转,坡体内的最大剪应力也发生变化,由直线状--->凹向坡面的圆弧状;

d.坡面处于二向应力状态,坡面处的径向应力实际为0;第一怖节边坡死概念第一待节边坡家概念2.影响悉斜坡监应力窄分布劳的因陡素第一赖节边坡饱概念2.影响不斜坡比应力陶分布柱的因迅素(1册)岩体久初始亚应力避状态鄙的影内响,主要咏是水毕平构舒造应案力;(2拘)坡形巷的影伤响,如坡赏高和帝坡角页等,W助/H，坡备面形恨态的冤凹凸;(3皮)岩土机体的钉性质斗和结啄构,泊松虏比,结构里面等紫，蠕忠动变撕形特酷性;第二盆节斜坡僵变形滴破坏己的类敲型和歇机制一.斜坡使变形歇的类梦型1.拉裂:在局巧部拉袋应力捡和张晒力带性内,形成驶张裂垂隙的肾变形拐形式2.蠕滑:岩土恋体沿允局部逃剪切椒面向箱临控邻方向丢的缓骨慢剪始切滑饿移.若贯糊通,则演某变成膊滑坡.一般翼发生毅在坡护体内.3.弯折躲倾倒:由陡朗倾板份状岩穷石组偷成的等斜坡,当走谜向与淋坡面耀平行肿时,在重倦力作鄙用下旗所发苗生的割向临姓空方典向同陕步弯渡曲的缝现象.第二粱节斜坡杆变形扑破坏铁的类侮型和腾机制第二史节斜坡群变形撞破坏贩的类旦型和伐机制二.斜坡己破坏诸类型1.崩塌(1登)特点:突然卖脱离显母体,发生俗在高论陡边调坡的鼠坡肩浸部位,质点底位移Sy爱>S鉴x,在垂幕直方及向运硬动为脚主;其无桌依附琴面,飞跃远而下,规律继复杂,爆发耍突然骄。(2骑)分类:从规漂模上,由坠飞石,山崩缺等;从物俩质成窝分上,由土团崩,岩崩;(3将)产生厚的机性制：捆是由谦于动估力学贿平衡筑条件肢被打添破;第二鄙节斜坡母变形贼破坏铲的类评型和承机制2.滑坡(1蚀)特点:沿剪仇切面椒滑移,形成熊滑移炼面,有依杨附面且存在;质点捏位鸣移,S匪x>窄Sy两;速度详慢,规模抓大;具有轧整体页性,破坏袋严重;斜坡痒破坏突形式赔中分族布最光广，魄危害抖最严娃重的止一种(2彩)机制:下滑礼力>抗滑以力,安全闯系数K<完1;(3亲)规模:可达雪数亿广立方剧米;滑坡槐舌滑坡英体滑坡任侧壁滑坡那台阶滑坡投床滑坡窑面后缘末环状刮拉裂伞隙滑坡米后壁我国医滑坡漠和泥钓石流经分布巾图20架04年12月11日晚10时30分左删右，衬甬台侍温高队速公膏路柳牧市附卸近突灯发达刻大面半积山萝体滑晃坡事迫故，站致使弯温州软大桥喂白鹭杏屿至易乐成傍镇一祖段的厨高速歌公路凡双向知车道赠全部仁瘫痪到。瓦伊败昂水贞库滑喉坡滑暴动前宣位移境观测梳资料踪蝶（a）和堪地质当剖面冶图（b）（据L.证Mu顺ll疾er，19来74）①——灰岩梁；②——含粘遍土夹驴层的呀薄层恳灰岩虫（侏恶罗系守）；晓③——含燧佣石的辽厚岩庭灰岩残（白套垩系剩）；繁④——泥灰士质灰侍岩（从白垩叮系）浮；⑤——老滑虽坡；贼⑥——滑移耍面；壳⑦——滑动渡后地牌面线雅垄富江霸便王山垃滑坡妙形成销过程策示意推图第二漏节斜坡键变形插破坏苗的类田型和却机制某高督速公会路一政顺层对岩质乳滑坡智的形额成及量治理第二何节斜坡拴变形浪破坏撑的类犹型和乱机制第二氏节斜坡戒变形斗破坏脾的类欺型和院机制三.崩塌旗的危祖害及墨形成燃条件1.危害蓬崩每塌一知般危万害交主通,航运,房屋般建筑稍等;2.形成膝条件(1纲)岩性:脆,硬性核岩石,高陡呼边坡,发生颜于砂抢岩,石英穴岩,灰岩坡处;稿(2贝)节理告构造:在重还力作信用下,卸荷,产生逗张裂控缝,陡倾德节理愤发育,延展乱范围邮大,切割营成快冒体独粒立;庄(3举)地形,坡形背的影躲响:坡角>4晒5度;狠(4火)风化按作用:在风紧化营过力作蜜用下,裂隙售加深;括(5债)地震:地震回作用登下,裂隙默水作皇用;第二吉节斜坡裕变形姿破坏维的类耍型和帅机制3.运动种特征劫质弱点位裂移,S特x<金Sy说,在垂忠直方穷向运傲动为徐主,突然样脱离稍母脏体;在悬驻崖处滩符合茂自由雀落体绩运动慌规律;其运腊动形眨式主易要为垮跳跃擦和滚苗动,规律啦复杂,爆发甲突然,其动跃能形供式:I-解--转动掀惯量,w-娃--角速引度;第二艇节斜坡拍变形旋破坏销的类柔型和亮机制四.滑坡1.形态点要素采其主痒要组鸭成为斜滑坡困体,滑坡尘床,滑动柄面(带),滑坡时周界,滑坡跨壁,滑坡狐台阶,滑坡座舌,滑坡盗裂隙袭等;此外,还有弟一些革滑坡贞标志:封闭鼻洼地,滑坡昌鼓丘,滑坡耍泉,马刀响树,醉汉轰林等.第二悦节斜坡颤变形斜破坏助的类繁型和逗机制2.识别滑坡倍识别驱是研粪究滑申坡的冰最基坑础的撒工作执。正叮在活势动的灯滑坡糠形态扭要素阁清晰趁容易符识别谋；老小滑坡屋则因惜后期僚改造偷强烈福难于握识别埋。==滤》找滑玻坡要敌素及畜特征实际此滑坡勺调查腹：遥吓感信巨息、究地面酱地质陪测绘各、勘轨探试株验其中伏航片贸上识霞别滑位坡形仓态要笋素；地面姻地质娱测绘偶搜集飞滑动照的证鞋据勘探艘了解物滑坡何体的浙结构疾、岩厨石破传碎程烘度、赛地下矛水位宾、滑好动面难（带恩）的游位置坐。3.滑坡歌活动禽的阶女段性总体透上是怪动态笔变化火的，任往往晌具有负周期义性。烂每个赔周期跟的运豪动学律特征语可以钱概括村为四廉个阶帐段：（1）蠕仔滑阶做段—变形披阶段熄，斜羊坡内闸不连遣续剪丽切破用坏面见出现箱，持叔续时谅间长（2）滑计动阶谜段碑滑动戴面贯兆通，垫前方淋出现且剪出至口，租移动谁速率萝增大（3）剧棵滑阶件段圆滑动程速率氧迅速贩增大（4）稳撑定阶勿段尺滑朝动速岭率降塔低或桂停止第二挠节斜坡昆变形哈破坏闻的类泥型和懒机制4.分类（1）按桥滑动专面与仙岩层劝层面忠的关睡系分:均质转滑坡,顺层氏滑坡,切层赵滑坡油等（2）按尊滑坡稼始滑母动部厚位分绒：推盆动式很滑坡跪、牵芬引式帝滑坡套、混火合式茶滑坡旅、平乖移式必滑坡（3）按京岩土钓类型傅分类谈：基翁岩滑萄坡和雁土体叛滑坡匀质滑坡顺层滑坡切层滑坡沿岩层面滑坡沿交界面滑坡五.斜坡海破坏已后的崖运动折特征（1）崩(坠)落块械石的体运动签特征其运吨动方辱式随灿接受预块石谊斜坡膝的坡特度、支坡形灶和性追能不鸣同而壶不同纪。研灾究表异明(只有另在坡李度小哭于某什一临机界值(约27。)时，她崩落橡体才治停积仓于崖什脚：异随坡闻度增何大，花可分垫别表帐现为摩滑动植、滚耳动、气跳跃客和自障由崩垮落等宗方式枣，大世部或带全部悟被搬虽运至庄坡脚怒。（2）运胳动状青态的藏“流业体”校化一定罢条件阴下，泪滑坡唐体或唯崩塌两休可刃在继凝续运宵动过流程中级转化赏为“革流体爸”状阔态，及称“神流体肤”化英。主败要表沫现为检碎屑径流、驰泥流恳或土拉爬、丑泥石(洪)流和量浊流牛等。第二觉节斜坡滨变形玩破坏没的类兔型和添机制碎屑农流和土泥流壳或土折爬系琴指由企滑坡志体或猾崩塌茄体自霜身转免化而耻成的练流体图。前繁者是盘一种失高速误散体蛛状流拣体，爽后者等则是我一种胃速度予不太统大的肥塑性蜂粘滞醋流。泥石(洪)流按册其定器义应做属一效种洪欺流。鹿它总戚是与奥暴雨除或山痒洪相债联系迎，是抢在有阁足够痰酌外掉部水肃流(或降幅雨)参与梁下形婶成的普一种爱高密罩度“流体”。我凳国19喇81、19雕82四川圆暴雨控滑坡塘发生幅期间士，有罩不少元这样闪的实舰例。浊流)系指搅水下暮的高五密度敬流或细异重特流，铁见于菌水下罪滑坡桐。滑疗入水烦中的秃滑坡矿或崩研塌体绘，也危可部语分转教化为翅浊流受。第二螺节斜坡衬变形撇破坏敞的类巩型和绪机制泥石型水石涨型泥流虚型坡面泰型泥罗石流沟谷疤型泥蛙石流第三融节影响更滑坡担稳定舍性的功因素一.影响摇因素港分析主要蜡可以库分为冷三类:影响拍斜坡念岩土邻体强扮度飘岩性欠、风序化等影响厦斜坡茄的形贷状获河流秘冲刷呢、人是工开示挖等影响密斜坡梳内的千应力嗽状态离堆杠载，帝爆破名、地州震、咽水压辞力等根据伟影响煤程度煤划分墓为二请类：主导逢因素青：岩港土类庄型性盼质、凝地质衬构造证和岩岛体结殿构、宽风化斩作用录、地祥下水览活动触发置因素困：地杂震、碍洪水声、暴奔雨、狗堆载硬、人溉工爆足破等团。第三躁节影响自滑坡敏稳定童性的苏因素二.岩土斗体类耽型,性质坚硬榴岩土钞抗变隔形能枝力强友，斜副坡稳触定粘性炒类土,黄土匠类土弄中发围育较耽多,形成佛易滑凉组合;软弱铜地层极常发业生滑贴坡三.岩体车结构站和构抚造平叠贩坡顺向情坡逆向匹坡横交践坡斜交卧坡四.地形斯地貌主要改发育循在山则地环趟境中;第三理节影响即滑坡怠稳定找性的疲因素五.地下让水作筝用主要服考虑培冲刷,软化,静水考压力历、动蚁水压搂力、酒浮托汁力;六.地震地震楼主要渔产生系山崩蜜和滑穿坡;七.人类甚因素主要劝是人揉类工悄程经方济活滋动顺向贫层状努体斜异坡水臂动力寇学基福本模刊型左：冒包气泻带－求季节乡丰变动授带水第动力也型：喷（a）（b）间疫歇裂签隙充征水承药压型肺（阴凭影曲败线代伪表空咽隙水悟压力饲分布呀状况黑），踩（c）间匪歇下田渗－墓潜水双型，乌（d）间纲歇潜扰水型边；右雅：层太间含湿水层勺水动沃力型:（a）弱遵循环古承压贝型，折（b）、烧（c）强勺循环卵承压明型第四斜节边坡世稳定盈性评里价一.意义实行驳边坡暂稳定示性评冤价,是为剧研究警应力践平衡,并提倚出有记力的纸防治生措施.二.自然掘历史宝分析棚法1.进行充区域索地质型背景蜘研究;2.分析街促使景斜坡膊变形勉破坏赞的主酬导因慎素和疫触发闪因素;3.预测虏斜坡购所处嘱的演捐化阶竞段和泽发展宅趋势,以及革可能惑产生宵的破耻坏形眉式;第四腐节边坡携稳定惧性评造价三.力学袖计算付法(解析鼻计算娱和数要值模白拟)(一)对于河土质脸斜坡稳定仍系数Fs奋=抗滑刻力/下滑熄力1）对予无粘逢性土寺：2）对耳粘性毛土:(二）基对单友一结珍构面(三）膨对折回线形淘结构造面

求取辜安全攀系数灿，判裳别稳递定性(四）鹅数值镰模拟第四剩节边坡侵稳定袭性评渗价(一)对于翁土质巧斜坡1)无粘酱性土荡土坡都稳定薯性（1）干核的及召水下暗的无倍粘性全土土分坡（2）渗柿流作涉用下用的无毛粘性居土土纺坡2)粘性采土土良坡稳欺定性依分析（1）瑞视典圆治弧法（2）瑞洽典条观分法1）无查粘性岸土土近坡稳乳定性（1）干貌的及劣水下拢的无我粘性徒土土归坡无粘进性土探的土撕坡稳目定系黎数NTWJ渗透凑力J产生药的下佳滑力壮和法容向力序分别区为NTWJ（2）渗恼流作罩用下编的无鲁粘性绒土土架坡hh1h2A倦AL总渗腔透力

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wIj—丧—渗透醋力，KN消/m3；I—劳—水力桨坡度逐；

w——水的堪重度同，KN蔬/m3渗透肿力为意体积召力分析恒：1.当渗纤流顺僻坡时=与干挣土相粮比降歼低1/貌2NTWJ分析克：2.渗流弱方向仁水平桶时与干帆坡相侍比降职低了愁一半唱多2）粘强性土擦土坡织稳定溪性分幼析（1）瑞乓典圆寸弧法(S陡we类di汉sh诊c铅ir兰cl今e霸me遣th糖od哄)基本岁假定:均质颜粘性艳土坡惩滑动蜜时,滑动猴面近赴似为摘圆弧斜形状,假定橡滑动恩面以厦上的纠土体岭为刚船体,假定稀属于台平面孙应变太问题OaADRWEOaADRW原理:将滑泽动土兵体分槽成若台干竖核直土真条,求各对土条租对滑嫌动圆跨心的衣抗滑诞力矩迅和滑旦动力咸矩,各取涉其总面和,计算威安全醉系数谅。简便歪法（Fe供ll鞋en宗iu散s）（2）瑞爷典条面分法(S虏we沾di捉sh港s菊li爆ce兄m掉et跑ho鉴d)（2）瑞街典条肺分法(S福we慈di虏sh洗s绘li敞ce绑m指et秧ho梁d)OaADRW毕肖误普法愈（Bi备sh通op）：逃假定城土条右间的号作用抗力相牵等第四莫节边坡晌稳定帅性评序价四.图解皮法1.