01边坡(滑坡)稳定性分析与治理-经典课件

边坡(滑坡)

稳定性分析与治理§1.1概述§1.2边坡的要素、分类及稳定性§1.3边坡设计的基本资料及勘探方法§1.4边坡治理措施§1.5边坡工程设计的基本原则§1.6边坡治理设计基本程序§1.7工程设计应具备的知识建筑边坡buildingslope

在建（构）筑物场地或其周边，由于建(构)筑物和市政工程开挖或填筑施工所形成的人工边坡和对建(构)筑物安全或稳定有影响的自然边坡。规范中简称“边坡”永久性边坡使用年限超过2年的边坡。临时性边坡使用年限少于2年的边坡。锚杆（索）将拉力传至稳定岩土层的构件。当采用钢绞线或高强钢丝束作杆体材料时，也称锚索。锚杆挡墙支护由锚杆（索）、立柱和面板组成的支护。锚喷支护由锚杆和喷射混凝土面板组成的支护。逆作法自上而下分阶开挖与支护的一种施工方法。土层锚杆锚固于土层中的锚杆。岩石锚杆锚固于岩层内的锚杆。§1.1概述取安全系数存在区别边坡的破坏形式：

滑坡：斜坡上的岩土体在重力作用下，沿一定的潜在滑面或带产生的以水平位移为主的现象。

崩塌：指陡峭斜坡上的岩体或土体在重力作用下，突然脱离母体，发生崩落、滚动的现象或过程。根据崩塌岩石性质，分为岩崩、土崩。

思考题：两者区别在哪？边坡形态要素：坡底坡高坡面坡角坡顶坡肩§1.2边坡的要素、分类及稳定性滑坡要素平、剖面示意图1.滑坡体；2.滑坡周界；3.滑坡壁；4.滑动面；5.滑坡床；6.滑坡剪出口；7.滑坡舌与滑坡鼓丘；8.滑坡台阶；9.滑坡后缘；10.滑坡前缘；11.滑坡洼地（滑坡湖）；12.拉张裂缝；13.剪切裂缝；14.羽状裂缝；15.鼓胀裂缝；16.扇形裂缝；17.牵引性裂缝；18.主滑线w1DD’w2L’L179381157102111631813917715121410难点：野外如何识别滑坡？地形地貌、变形迹象、地物、前缘是否有泉水出露，访问等1.簸箕形；2.舌形；3.椭圆形；4.长椅形；5.倒梨形；6.牛角形；7.平行四边形；8.菱形；9.树叶形；10.叠瓦形；11.复合形典型滑坡平面形态示意图

典型滑坡纵断面示意图

a.圆弧形；b.平面形；c/d.折线形；e.软岩挤出形边坡形态与分类边坡的分类通常有以下几种：(1)按照边坡的成因可分为天然边坡和人工边坡。天然边坡是自然形成的山坡和江河湖海的岸坡。(2)按照构成边坡坡体的岩土性质可分为粘性土类边坡、碎石类边坡、黄土类边坡和岩石类边坡。(3)按照边坡的稳定性程度可分为稳定性边坡(>Fs)、基本稳定边坡（Fs~1.05）、欠稳定边坡（1.05~1.0）和不稳定边坡（<1.0）（Fs为安全系数）。(4)按照边坡的高度分类，边坡高度大于l5m称为高边坡，小于l5m称为一般边坡。(5)根据边坡的断面形式可分为直立式边坡、倾斜式边坡和台阶形边坡，如图l.1所示。根据这三种形式可构成复合形式的边坡，如图l.2所示。边坡横断面外形和各部位名称如图1.3所示。(6)根据使用年限分为临时性边坡和永久性边坡。

序号

分类指标类型1按滑体物质组成可进一步划分，参考《滑坡防治工程设计与施工技术规范（DZT0219-2006）》土质滑坡岩质滑坡变形体2按滑体受力状态牵引式（后退式）滑坡推移式滑坡3按滑坡发生时代古滑坡（全新世以前的）老滑坡（全新世以来发生，现未活动）新滑坡（正在活动）4按主滑面与层面的关系顺层滑坡切层滑坡5按滑坡的规模小型滑坡（10万立方米）中型滑坡（10万~100万立方米）大型滑坡（100万~1000万立方米）特大型（巨型）滑坡（＞1000万立方米）1序号分类指标类别6按滑体含水状态一般滑坡塑性滑坡塑流性滑坡7

按滑体的厚度浅层滑坡（厚度H<10m）中层滑坡(10m<H<25m)厚层滑坡(25m<H<50m)巨厚层滑坡(H>50m)8按滑坡滑动速度缓慢滑坡间歇性滑坡崩塌性滑坡高速滑坡可参考国土资源部网页/tdzt/zdxc/tdr/21tdr/tdbk/201106/t20110613_878323.htm牵引式滑坡主要是由于边坡开挖卸载，坡体内部应力释放，原有平衡状态被打破，在坡顶后缘一定位置处产生拉裂缝，随着边坡开挖深度的增加，裂缝逐渐向后发展，滑动面位置相应由浅部向深部发展。推移式滑坡主要是由于整个路堤(或堤坝、土堤等)向下滑动，推动坡体变形或破坏，坡顶出现明显的下沉，并出现拉裂缝，形成台阶；坡脚附近的地面有较大的侧向位移并向上隆起。土质边坡的失稳模式圆弧面滑动折线形滑动岩质边坡的失稳模式平面和弧面滑动;楔形体滑动;倾倒破坏；千将坪滑坡云荞水库趾板边坡滑坡平面滑坡台湾高速公路滑坡漫湾“三洞”滑坡漫湾左坝肩滑坡天荒坪大溪滑坡弧面滑坡楔形体滑动三峡船闸边坡白鹤滩水电站右岸边坡赤平极射投影法倾倒破坏影响边坡失稳的因素

可分为内因和外因。其作用效果可归结为两类：（1）破坏岩土体的应力平衡；

（2）使抗剪强度参数降低。表

作用于滑坡的因素1作用因素对滑坡的作用自然因素风化作用降低岩土体的强度降雨（雪）提高地下水位；增大滑体重量和下滑力；减少滑带土强度和抗滑力；灌入裂缝产生静水压力地下水变化增加滑带土孔隙水压力减小抗滑力；增大动水压力和下滑力；潜蚀或溶蚀滑带减小抗滑力河流冲刷增大斜坡高度和坡脚陡度和应力；减小抗滑力地震增大下滑力；减小抗滑力；滑带土液化崩塌加载增大坡体重量和下滑力；增大地表水下渗思考题：新滩滑坡的诱发因素？作用因素对滑坡的作用人为因素开挖坡脚增大坡脚应力，减小抗滑力坡上加载增大坡体重量和下滑力；增大地表水下渗水库水位升降增大动水压力和下滑力，浸泡抗滑地段减小抗滑力；提高地下水位和滑带土孔隙压力;减小抗滑力灌溉水下渗增大滑体重量和下滑力，提高地下水位，增加滑带土孔隙压力，减小抗滑力采空塌陷增大下滑力；滑带松弛、地表水下渗，减小抗滑力爆破振动增大下滑力；破坏滑带，减小抗滑力破坏植被增大地表水下渗和下滑力，减小抗滑力表

作用于滑坡的因素（续）边（滑）坡稳定性分析方法稳定性分析方法瑞典圆弧法Janbu条分法Bishop条分法物理模拟方法数学方法工程地质类比法刚体极限平衡法数值分析方法

斯宾塞法摩根斯坦－普赖斯法沙尔玛法传递系数法有限单元法(FEM)

离散单元法(DEM)、块体理论和不连续变形分析(DDA)

边界元法

快速拉格朗日法(FLAC)流形元法边（滑）坡稳定性分析方法稳定性分析方法瑞典圆弧法Janbu条分法Bishop条分法物理模拟方法数学方法工程地质类比法刚体极限平衡法数值分析方法

斯宾塞法摩根斯坦－普赖斯法沙尔玛法传递系数法有限单元法(FEM)

离散单元法(DEM)、块体理论和不连续变形分析(DDA)

边界元法

快速拉格朗日法(FLAC)流形元法边（滑）坡稳定性分析方法稳定性分析方法瑞典圆弧法Janbu条分法Bishop条分法物理模拟方法数学方法工程地质类比法刚体极限平衡法数值分析方法

斯宾塞法摩根斯坦－普赖斯法沙尔玛法传递系数法有限单元法(FEM)

离散单元法(DEM)、块体理论和不连续变形分析(DDA)

边界元法

快速拉格朗日法(FLAC)流形元法边坡的安全等级划分思考题：什么是稳定性系数，什么是安全性系数？§1.3边坡设计的基本资料及勘探方法一、设计基本资料

1.工程地质勘察报告包括边坡的地层结构、各地层的产状、构造、岩层的完整及破碎程度、风化程度等，覆盖层厚度及变化等，可能破裂面的位置、形态及潜在变化等。

2.水文资料不同季节的地表地下水位设计标准年内最大降雨量3.地震资料4.岩土体调查试验报告5.相关工程资料（规模、形态、变形迹象）6.同类边坡工程的经验资料7.边坡工程环境资料二、常用设计参数1.土体物理力学指标天然容重、饱和容重、浮容重土石比抗剪强度参数（粘聚力与内摩擦角）

地基承载力标准值

渗透性2.岩体的物理力学指标容重与干容重抗压强度与抗拉强度抗剪强度指标变形指标

渗透性系数思考题：每个参数的作用是什么？§1.3边坡工程的地质勘探一、边坡勘察中的地质测绘主要任务是在图上反映出边坡的工程地质条件。二、边坡工程地质勘察手段钻探探井探槽物探三、边坡工程地质试验粘性土：天然容重，天然含水量，可塑性、压缩性及抗剪强度；砂土：颗粒分析、天然容重、天然含水量及自然休止角；碎石土：颗粒分析、天然容重、天然含水量及自然休止角；岩石：在天然与饱和状态下的无侧限抗压强度。四、边坡变形观测地表巡查监测点与网五、边坡滑动面的地质勘察主要目的是查明滑动面的位置、形态、力学性质，各滑动面的物理力学性质，滑坡的成因、稳定程度，并预测其发展趋势。§1.4边坡治理措施边坡治理的常用措施一、放缓边坡二、支挡（抗滑桩与挡土墙）三、加固（注浆、锚杆、锚索）四、防护（植物防护、工程防护）五、排水（地表排水与地下排水）边坡处治的新技术一、土工格栅加筋土挡墙二、SNS柔性防护系统三、抗滑键§1.4.1边坡处治的常用措施

1)放缓边坡

放缓边坡是边坡处治的常用措施之一，通常为首选措施。它的优点是施工简便、经济、安全可靠。

边坡失稳破坏通常是由于边坡过高、坡度太陡所致。通过削坡，削掉一部份边坡不稳定岩土体，使边坡坡度放缓，稳定性提高。

2)支挡支挡(挡墙、抗滑桩等)是边坡处治的基本措施。对于不稳定的边坡岩土体，使用支挡结构(挡墙、抗滑桩等)对其进行支挡，是一种较为可靠的处治手段。它的优点是可从根本上解决边坡的稳定性问题，达到根治的目的。

3)加固

(1)注浆加固

当边坡坡体较破碎、节理裂隙较发育时，可采用压力注浆这一手段，对边坡坡体进行加固。灌浆液在压力的作用下，通过钻孔壁周围切割的节理裂隙向四周渗透，对破碎边坡岩土体起到胶结作用，形成整体；此外，砂浆柱对破碎边坡岩土体起到螺栓连接作用，达到提高坡体整体性及稳定性的目的。注浆加固可对边坡进行深层加固。

(2)土钉加固

对于软质岩石边坡或土质边坡，可向坡体内打入足够数量的土钉，对边坡起到加固作用。土钉加固边坡的机理类似于群锚的作用。与锚杆相比，土钉加固具有“短”而“密”的特点，是一种浅层边坡加固技术。(3)锚杆加固当边坡坡体破碎，或边坡地层软弱时，可打入一定数量的锚杆，对边坡进行加固。锚杆加固边坡的机理相当于螺栓的作用。锚杆加固为一种中浅层加固手段。

(4)预应力锚索加固

当边坡较高、坡体可能的潜在破裂面位置较深时，预应力锚索不失为一种较好的深层加固手段。目前，在高边坡的加固工程中，正逐渐发展成为一种趋势，被越来越多的人接受。在高边坡加固工程中，与其他加固措施相比，预应力锚索具有：

①受力可靠；②作用力可均匀分布于需加固的边坡上，对地形、地质条件适应力强，施工条件易满足；③主动受力；④勿需放炮开挖，对坡体不产生扰动和破坏，能维持坡体本身的力学性能不变；⑤施工速度快等优点。4)防护边坡防护包括植物防护和工程防护。

(1)植物防护植物防护是在坡面上栽种树木、植被、草皮等植物，通过植物根系发育，起到固土，防止水土流失的一种防护措施。这种防护措施一般适用于边坡不高、坡角不大的稳定边坡。京珠粤境南K305工点锚杆框架铺草皮护坡京珠粤境南K302工点菱形骨架铺草皮护坡

京珠粤境南K155工点拱型骨架内铺六棱砖植草防护喷播植草

喷播植草主要分为两种情况：一是土质边坡，直接喷播草种即可;二是石质边坡，用机械的方法直接喷射植物赖以生长的土壤或有机质，而无需人工回填种植土。喷混植生

喷混植生是将植物种子、肥料、水泥、保水材料、有机质、植生土等混合干料加入适量的水分搅拌后，直接喷于坡面的一种防护方法。可分为直接喷植(缓于45度的土质挖方边坡和填方路堤边坡，且喷植厚度小于3cm)或挂网喷植(大于45度的挖方边坡，且喷植厚度大于10cm)。

客土喷播将客土基材、纤维、肥料和植物种子等材料按适当的配合比进行充分混合后，采用专门喷射机械喷植。客土喷播技术主要针对岩石边坡、高大陡边坡而开发。喷射基层材料厚度较大，一般为8cm，能够贮存植物生长所需的水分和养分。客土喷播是以团粒剂使客土形成团粒化结构，加筋纤维在其中起到类似植物根茎的网络加筋作用，从而造就有一定厚度的具有耐雨水、风侵蚀，牢固透气，与自然表土相类似或更优的多孔稳定土壤结构。喷播基材是保证喷播成功的重要因素。泥炭土是喷播的好材料，可和木纤维(或纸浆)按一定的配比混合使用，比单用纯木纤维具有更优良的附着和保水性能，可在土壤层较薄且非常瘠瘦，甚至风化岩的坡面上进行喷播.锚索框架内植生袋防护(2)工程防护①砌体封闭防护当边坡坡度较陡、坡面土体松散、自稳性差时可采用此类防护措施。砌体封闭防护包括浆砌片石、浆砌块石、浆砌条石、浆砌预制块、浆砌混凝土空心砖等。②喷砼防护对于稳定性较好的岩质边坡，可在其表面喷射一层素混凝土，防止岩石继续风化、剥落，达到稳定边坡的目的。

①和②是一种表层防护处治措施。

③挂网锚喷防护（钢筋网+锚杆+砼）对于软质岩石边坡或石质坚硬但稳定性较差的岩质边坡，可采用挂网锚喷防护。挂网锚喷是在边坡坡面上铺设钢筋网或土工塑料网等，向坡体内打入锚杆(或锚钉)将网钩牢，向网上喷射一定厚度的素混凝土，对边坡进行封闭防护。挂网锚喷护坡（1）方型（2）菱形（3）人字型（4）弧型④格构（锚）防护格构锚加固边坡断面示意图5)排水

(1)截水沟

为防止边坡以外的水流进入坡体，对坡面进行冲刷，影响边坡稳定性，通常在边坡外缘设置截水沟，以拦截坡外水流。

(2)坡内排水沟除在边坡外缘设置截水沟外，在边坡坡体内应设置必要的排水沟，使大气降雨能尽快排出坡体，避免对边坡稳定产生不利影响。(3)排水孔排（表里排水）§1.4.2边坡处治的新技术一、土工格栅加筋土挡墙二、SNS柔性防护系统三、抗滑键新型支护措施（一）：土工格栅加筋土挡墙新型支护措施（二）：SNS柔性防护系统SNS（SafetyNettingSystem）系统是以高强度柔性网（钢丝绳网、环形网、高强度钢丝格栅）作为主要构成部分，并以覆盖（主动防护）和拦截（被动防护）两大基本类型来防治各类斜坡坡面崩塌落石、风化剥落等地质灾害和雪崩、岸坡冲刷、爆破飞石、坠物等危害的新型柔性防护结构，它是一种集构件设计与加工、系统配置设计与定型、现场设计选型、现场布置与施工设计的系统化技术。主动防护被动防护保龙高速公路高106米边坡锚索墩及主动防护网抗滑键适用于滑动面清楚、单一以及滑动带软弱及其上下岩体较完整的岩质滑坡和危岩。若滑动面不清楚，或不是单一滑动面，或滑动带上下岩体较软弱破碎，则不适用抗滑键。抗滑键可直接沿滑动带或软弱层打洞，也可以在钻孔内设置（又称为盲桩）。在长江三峡链子崖危岩治理工程中，其主体工程之一的煤层采空区治理工程，即采用了承重阻滑键，效果很好。新型支护措施（三）：抗滑键§1.5边坡工程设计的基本原则1)边坡工程中的极限状态设计原则边坡设计要解决的根本问题是在边坡的稳定与经济之间选择一种合理的平衡。①安全性。边坡及其支护结构在正常施工和正常使用时能承受可能出现的各种荷载作用，以及在偶然时间发生时及发生后应能保持必须的整体稳定性。②适用性。边坡及其支护结构在正常使用时能满足预定的使用要求，如作为建筑物环境的边坡能保证主题建筑物的正常使用。③耐久性。边坡及其支护结构在正常维护下，随着时间的变化，仍能保持自身整体稳定，同时不会因边坡的变形而引起主体建筑物的正常使用。在边坡工程设计中采用的极限状态设计法(其基准期以主体建筑物的设计基准期为准)，一般采用承载能力极限状态和正常使用极限状态两种极限状态：承载能力极限状态是指支挡结构强度破坏、锚固系统失效、边坡失稳；正常使用极限状态是指支护结构和边坡变形量、危及邻近建(构)筑物正常使用、耐久性能不能满足结构设计年限要求等。2)边坡设计中的荷载效应原则在边坡稳定性分析与推力计算中的涉及的主要荷载有：边坡岩土体自重，边坡上的各种建筑物产生的附加荷载，地下水产生的诸如静水压力、渗透压力等荷载，以及地震荷载。在边坡支挡结构设计中涉及的荷载，根据结构设计原理有永久荷载、可变荷载和偶然荷载。各种荷载的取值应根据不同极限状态的设计要求取不同的代表值，永久荷载一般以其标准值作为代表值，可变荷载一般以其标准值、组合值、准永久值作为代表值。各种荷载效应组合应根据有关国家现行规范，按照最不利原则进行。3)边坡工程设计中的设计计算原则在边坡工程设计中必须进行下列验算：①支护结构强度计算，包括锚杆抗拉，立柱、挡板、挡墙及其基础的抗压、抗弯、抗剪及局部抗压承载力均应满足要求。②在锚杆挡墙设计中，必须进行锚杆抗拔承载力和立柱与挡墙基础的地基承载力验算。③当边坡位于滑坡地段或边坡的滑塌可能影响到周围的建筑物时，应对边坡工程进行支护结构整体或局部稳定性验算。④如果对边坡的变形有较高的要求时，应对边坡进行变形分析，并根据分析结果采取有效的措施控制变形量，使之满足规定要求。4)边坡工程设计中的信息化设计原则由于边坡岩土介质的复杂性、可变性和不确定性，地质勘察参数难以准确确定，加之设计理论和设计方法带有经验性和类比性。因此边坡工程的设计往往难以一次定型，需要根据施工中反馈的信息和监控资料不断效核、补充和完善设计，这是目前边坡工程处治设计中较为科学的动态设计方法。5)边坡工程设计中的综合治理原则在边坡工程设计，应根据边坡的具体情况，结合主体工程建筑物实施多措施综合治理原则。在保证边坡自身整体稳定的前提下，综合考虑主体建筑物、周边建筑物、周边环境以及整体美观、适用、经济等特点进行优化设计。边坡处治方案比选及优化(1)认真调查研究，充分进行方案比选设计前应认真进行调查研究，广泛收集资料，查明山体和地基的工程地质、水文地质条件，获取必要的岩土物理力学参数，充分进行方案