边坡设计工施工新技术与质量检测验收实务全书Word文档格式.docx
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的分布
’#（）#%"
’&
*）##"
’+（）#&
’,*）#*"
’-（）
."
侧向水平残余构造应力##"
岩土的天然重度##"
坡高
坡形是影响坡体内应力分布的主要因素!
坡角增大$坡面与坡顶张力带的范围扩大$
坡脚的剪应力也增高!
平面上呈凹形的边坡$由于受坡面走向方向两侧的支撑作用$应力集中程度有明显减缓$坡脚最大剪应力值也显著降低$凸形边坡则恰与此相反!
坡体中不同形式的结构面常对边坡的变形破坏起控制作用$这在岩质边坡中表现尤为显著!
在结构面的周边出现应力集中现象$应力集中的特点主要取决于结构面的产状与最大主%压&
应力的关系!
当结构面与主应力方向平行时$在结构面端点将出现拉应力或剪应力集中$引起向结构面两侧张裂%图!
$#!
当结构面与主应力垂直时$沿结构面将出现切向拉应力$或在端点处出现垂直于结构面的压应力$这有利于结构面的压密和稳定%图!
$#"
当主应力与顺坡向结构面斜交时$特别是在两者成#（）$&
（）交角的情况下$将出现最大的剪应力与拉应力$对边坡的稳定十分不利%图!
$#$&
在结构面的交汇或转折处$由于应力受到阻滞$形成高的拉应力或压应力集中区$这种应力集中区可能成为边坡变形破坏的始点%图!
$#%&
此外$在软质岩体中$通常应力集中程度较小#在硬质岩体中$沿结构面应力集中程度较高#在软硬两种岩体界面处$硬岩的一侧应力值较高!
$##坡体中结构面上应力集中的特点
与结构面平行#%"
与结构面垂直#%$&
与顺坡向结构面斜交#%%&
结构面交汇处
第二节#边坡变形破坏的基本形式
边坡在其形成过程中$不仅发生上述坡体内应力上的变化$而且还遭受风化’剥蚀等
（*（
营力的作用使其强度不断降低!
在这两方面的影响下"
边坡可能产生局部的或整体的变
形与破坏!
变形#破坏二者既有区别"
又相互联系"
它们是边坡运动由量变到质变的两个不同的阶段!
对于自然边坡$习惯称为斜坡%"
从变形发展到破坏可能是一个很长的演变过程&
但对于人工边坡"
往往由于成坡$挖或堆填%较快"
这个过程则有可能是短暂的!
一!
边坡变形
边坡变形是指边坡的岩土体已发生局部的破裂与错动"
但还未形成贯通性的破坏面!
边坡变形虽不能认为边坡已失稳"
但它是边坡破坏前的征兆!
研究边坡变形可以了解边坡运动的全过程"
以便估计边坡稳定性的现状"
并预测其破坏的可能性"
边坡变形主要有松弛拉裂和蠕动两种形式!
松弛拉裂#在高陡边坡的坡顶附近"
会产生一系列与坡面近于平行的陡倾张裂隙
$图!
$&
裂隙可由张力带的拉力形成"
也可由坡体物质被剥蚀后卸荷回弹或因残
余构造应力释放而形成!
#边坡张裂隙
坡体被松弛拉裂后"
不仅岩土体的整体性被破坏"
而且水和风化作用更容易深入坡
体"
促使岩土体更进一步削弱"
最终导致边坡破坏!
蠕动#边坡岩土体在自重等应力的作用下"
发生向临空面方向长期而缓慢的变形"
称为边坡蠕动或蠕滑!
除自重应力"
卸荷#构造应力释放#孔隙水压力及地震等也能造成边坡蠕动!
根据蠕动是否受已有结构面控制"
可将其分为’
%不受已有结构面控制#这种情况在均质土坡和薄层软岩边坡较为典型!
$*为均质土坡的蠕滑情况!
蠕滑受最大剪应力面所控制!
在潜在滑面以上为一剪切蠕
变带"
密实粘土的应变值$!
%可达厚度的%"
*/!
变形进一步发展"
则已进入滑坡阶段!
$+为反坡向的薄层岩质边坡沿最大剪力带产生的蠕滑!
坡的后缘被拉裂"
岩层发生挠曲!
如剪切面进一步贯通"
则发展为滑坡!
在反坡向岩层倾角很陡的情况下"
薄岩层的端部会向上弯曲"
厚层或块状岩层则可能发生弯折倾倒!
$%%受已有结构面控制#当边坡中存在顺坡向软弱结构面时"
蠕滑常会沿结构面发生"
坡体后缘出现拉裂$图!
$,%!
如果结构面的倾角较小"
蠕滑比较缓慢&
如果结构面的倾角接近于其残余摩擦角且后缘拉裂面贯通时"
就形成滑坡"
迅速滑动!
+&
$*均质土坡中的蠕滑
%%"
最大剪应力迹线#%0!
潜在滑面#
坡面变形#&
坡顶沉降量#’"
剪变带厚度
$+#反坡向薄层岩质边坡受重力作用发生蠕滑
黑云母片岩#%"
混合岩##"
花岗岩#&
覆盖层
$,#蠕滑受已有结构面控制因开挖面发展为滑坡
原地面线#"
原开挖线#$"
沿多个层面滑动的页岩层
二!
边坡破坏
随着边坡变形的发展$变形所产生的局部破坏面将逐渐扩展%一旦破坏面形成连续
的与外界贯通的分离面$分离的岩土体将由缓慢的蠕动转变为增速移动$以一定的加速度脱离母体$这时$边坡即已破坏%当边坡受到水的渗入!
振动!
坡角增大及外荷载作用时$易发生上述情况%
边坡破坏的形式如表!
所示$其中滑坡!
崩塌及泥石流等三种比较常见%它们对工程的危害很大$下面将分节进行讨论%
&
表!
#自然边坡!
斜坡"
破坏形式分类
破坏类型特##征
滑坡#边坡上的岩土体在重力!
水!
地震等因素的影响下失去稳定"
沿贯通的破坏面#带$整体
向下滑动
崩塌#陡坡或悬崖上的大块岩土体在重力或地震的作用下"
突然向下崩落%崩落的岩块顺山坡翻滚!
跳跃!
撞击!
破碎"
最后堆于坡脚%大规模的崩塌称为山崩
塌方#陡坡上的风化岩屑在重力!
地震等影响下向坡脚坍落
倾倒#边坡岩体受重力长期作用或构造应力释放"
岩块发生向临空面转动或转动滑移坐落#错落$#边坡底部岩体因自重压密!
被掏空或软岩塑流挤出"
至使其上面的岩土作整体下错位移坠落#落石$#悬崖或陡坡上的个别岩块突然掉落"
但坡体本身基本稳定%将要坠落的岩块称为危岩剥落#散落$#边坡表层岩土因受物理风化而成碎块"
经常不断地沿坡面滚落"
堆于坡脚
塌陷#边坡因冲刷!
溶蚀!
掏空!
采空等原因而引起上覆岩土体下沉冲刷#边坡的岩土在流水的动力作用下被冲蚀!
搬运
潜蚀#边坡因地下水活动而造成的破坏
泥石流#由暴雨或迅速融化冰雪而形成的急骤水流"
挟带堆积在缓坡或山谷中的大量堆积物成为泥石洪流"
冲向山前地带
复合破坏#两个或两个以上上述破坏类型的组合
第三节#滑坡
边坡上的岩土体在自然或人为的因素影响下失去稳定"
沿贯通的破坏面#或带$整体下滑的现象"
称为滑坡%它往往是缓慢!
长期!
间歇性地向下滑动"
但也有一些滑坡表现为急剧的运动%滑坡常造成巨大危害"
在各类边坡破坏中它是危害性最大!
分布最广的一类%例如"
-1#年甘肃洒勒山滑坡"
三分钟内+（（（万2#土体下滑"
掩埋了三个村庄"
死
亡%#,人%又如"
-1*年三峡新滩滑坡"
#（（（万2#土石下滑"
%（（万2#滑入长江"
激起
#+2高的涌浪"
毁船,,条"
（人丧生"
新滩古镇也被毁%过去在建设中"
由于对滑坡认识不足"
有的工程被滑坡摧毁"
有的则被迫迁厂或耗费巨资来整治%在山区铁路建设中"
如
宝成!
宝天!
鹰厦等线也都花费了大量投资整治滑坡"
才保证了线路通畅%所以"
在工程建设中怎样认识和防治滑坡就成为一项重要的任务%
*1*
$1#滑坡要素分布
平面图#!
剖面图
滑坡的形态特征
滑坡具有明显的形态和边界$它是判断滑坡存在和范围的重要依据%图!
$1表
示均质滑坡的形态和细部结构$其特征如下&
滑坡体#简称滑体$即与母体脱离向下滑动的那部分土石体%滑体在下滑时通常能大体上保持整体性$但在发展的过程中多有不同程度的变形和解体%
滑坡床#滑体之下未受滑动的岩!
土"
体%
滑坡面#简称滑面$滑体与滑坡床之间的分界面$也即贯通的破坏面%滑面由于滑动摩擦$常较光滑且有擦痕%滑面以上受滑动揉皱的土石带称为滑!
动"
带$其厚度为几厘
米至几米%在均匀粘性土和碎石土中$滑面多呈圆弧形#在岩层中$滑面形状受软弱结构面控制$多呈平面形’楔形或折线形%
滑坡周界#滑体与其周围未滑动部分在平面上的分界线%它圈定了滑坡的范围%
沿滑坡两侧的周界线常会形成冲沟%当冲沟发育很深时$将在滑坡后缘趋向会合$呈现
（双沟同源）%这种现象常可用来判定滑坡的存在及侧向边界的位置%
*"
滑坡壁#滑坡后都滑下所形成的陡壁%它实际上是滑面的露出部分$平面上多呈圈椅状%壁高数十厘米至数十米$个别可达百米%
+"
滑坡台阶#滑体因各级下滑速度和幅度不同而形成的一些台阶%
"
封闭洼地#滑体与滑坡壁之间有时拉开或陷落形成洼地%它可集水成沼泽或水塘%老滑坡的洼地常被填平%
1"
滑坡舌#滑体前缘伸出呈舌状的部分%舌根隆起部分称为滑坡鼓丘%最前端为滑面出露部分叫滑坡出口%
-"
滑坡裂缝#滑体在滑动时由于各部分受力性质不同$产生不同类型的裂隙系统%
一般分为拉张裂缝’剪切裂缝’鼓张裂缝等%
上述滑坡形态特征也统称为滑坡要素%
*-*
滑坡的发育阶段
滑坡的发生和发展经历不同的变化过程!
通常可划分为三个阶段"
蠕滑阶段#边坡产生局部破坏面#包括新产生的或沿原有结构面的局部破坏面$!
后缘出现断续的拉张裂缝并有不大的错距!
两侧也出现断续的剪切裂缝!
坡脚可能有挤压%渗水现象!
但尚未形成贯通的滑动面&
滑动阶段#当滑动面已贯通并有了出口!
后部及两侧主裂缝也连通!
两侧羽状裂缝已错开!
后缘下陷滑坡壁出露!
前缘隆起!
坡面出现台阶!
这时滑坡已处于滑动阶段!
滑动速度可明显觉察到&
此外!
如果坡面长有树木!
则树木将会歪斜!
形成’醉林（&
在高陡的边坡地带!
当滑面很陡且呈脆性破坏时!
滑坡能出现剧滑阶段!
滑坡的滑动速度很快!
后缘裂缝急剧张开%下错!
两侧及前缘产生坍塌!
滑体能向前滑移较大的距离&
滑动时可发出岩石挤压破碎的响声!
甚至产生气浪&
稳定阶段#经滑动之后!
滑体的重心降低!
能量消耗于克服滑移阻力和滑体变形!
滑带的物质因重新固结而强度有所恢复&
这样!
滑体的抗滑力增加!
滑动速度逐渐减小!
滑体在自重压力作用下压密!
地面裂缝闭合消失!
滑坡趋于稳定&
经过一段时间之后!
滑坡台阶及滑坡壁变得平缓!
壁上生长草木!
原来歪斜的树梢又重新长直!
成为弯曲的’马刀树（&
滑坡稳定之后!
如引起滑动的因素消失或减弱!
滑坡就能长期稳定）否则!
老#或古$滑坡又能复活!
开始新的一轮滑动&
三!
滑坡的分类
滑坡的分类方法很多!
现将常用的分类列表于后#表!
$%$&
四!
产生滑坡的条件
产生滑坡的条件#或因素$十分复杂!
归结起来可分为内部条件和外部条件两个方面&
实践经验表明"
不良的地质条件是产生滑坡的内部条件!
而人类的工程活动和水的作用则是触发并产生滑坡的主要外部条件&
不具备这些条件!
滑坡就不会发生&
而在已经发生滑坡的地区!
如有可能人为地改变这些条件!
滑坡也有可能得以稳定下来&
所以!
如果能充分地认识和正确分析这些内外条件!
因势利导!
就能解决好滑坡的防治问题&
滑坡发育的内部条件产生滑坡的内部条件与组成边坡的岩土的性质%结构%构造和产状等有关&
不同的岩土!
它们的抗剪强度%抗风化和抗水的能力都不相同!
如坚硬致密的硬质岩!
它们的抗剪强度较大!
抗风化的能力也较高!
在水的作用下岩性也基本没有变
（&
化!
由它们所组成的边坡往往不容易发生滑坡"
反之!
如页岩#片岩以及一般的土则
恰恰相反!
由它们所组成的边坡就较易发生滑坡"
从岩土的结构#构造来说!
主要的是岩$土%层层面#断层面#裂隙等的倾向对滑坡的发育有很大的关系"
这些部位又易于风化!
抗剪强度也低"
当它们的倾向与边坡坡面的倾向一致时!
就容易发生顺层滑坡以及在堆积层内沿着基岩面滑动!
否则反之"
边坡的断面尺寸对边坡的稳定性也有很大的关系"
边坡越陡!
其稳定性就越差!
越易发生滑动"
如果两边坡的坡高和坡长都相同!
但一个是放坡到顶!
而另一个却是在边坡中部设置一个平台!
由于平台对边坡起了反压作
*!
*
用!
就增加了该边坡的稳定性"
滑坡体要向前滑动!
其前沿就必须要有一定的空间!
否则!
滑坡就无法向前滑动"
山区河流的冲刷#沟谷的深切以及不合理的大量切坡都能形成高陡的临空面!
而为滑坡的发育提供了良好的条件"
总之!
当边坡的岩性#构造和产状等有利于滑坡的发育!
并在一定的外部条件下引起边坡的岩性#构造和产状等发生变化时!
就能发生滑坡"
实践表明$在下列不良地质条件下往往容易发生滑坡!
如%!
当较陡的边坡上堆积有较厚的土层!
其中有遇水软化的软弱夹层或结构面’%%&
当斜坡上有松散的堆积层!
而下伏基岩是不透水的!
且岩面的倾角大于%（）时’%#&
当松散堆积层下的基岩是易于风化或遇水会软化时’%&
当地质构造复杂!
岩层风化破碎严重!
软弱结构面与边坡的倾向一致或交角小于&
*）时’%*&
当粘土层中网状裂隙发育!
并有亲水性较强的%如伊利石#蒙脱石&
软弱夹层时’%+&
原古#老滑坡地带可能因工程活动而引起复活时等等"
如前所述!
仅仅具备上述内部条件!
还只是具备了滑坡的可能性!
而还不足以立即发生滑坡!
必须有一定的外部条件的诱导和触发!
才能使滑坡发生"
滑坡发育的外部条件#主要有水的作用!
不合理的开挖和坡面上的加载#振动#采矿等!
而又以前两者为主"
调查表明$-（/以上的滑坡与水的作用有关"
水来源于大气降水#地表水#地下水#农田灌溉的渗水#高位水池和排水管道的漏水等"
一旦水进入边坡岩%土&
体内!
它将增加岩土的重度和起软化作用!
降低岩土的抗剪强度!
产生静水压力和动水力!
冲刷或潜蚀坡脚!
当地下水在不透水层顶面上汇集成层时它还对上覆地层产生浮力等等"
它将改变组成边坡的岩土的性质#状态#结构和构造等"
不少滑坡在旱季原来接近于稳定!
而一到雨季就急剧活动!
形成（大雨大滑!
小雨小滑!
无雨不滑）!
生动地说明了雨水和滑坡的关系"
贵州省曾调查了%&
个滑坡!
其中有!
个是在雨季或暴雨时发生的"
山区建设中还常由于不合理的开挖坡脚或不适当的在边坡上弃土#建造房屋或堆置材料!
以致破坏边坡的平衡条件而发生滑动"
振动对滑坡的发生和发展也有一定的影响!
如大地震时往往伴有大滑坡发生!
大爆破有时也会触发滑坡"
五!
滑坡稳定性计算
滑坡稳定性计算!
目的在于判定滑坡的稳定程度!
为处理滑坡提供依据"
计算的方法有极限平衡法#有限单元法和概率法"
其中极限平衡法为最基本的方法"
下面将介绍这种方法"
在进行计算时假定$%!
滑体为一刚性体!
不考虑滑体本身的变形’%%&
当稳定系数
（34’!
时!
滑体处于极限状态"
按滑坡滑面的形态有平面滑动#楔形滑动#圆弧形滑动和折线形滑动"
其中!
除楔形
滑动外!
其余三种一般皆按平面问题考虑"
）!
%）
一"
平面滑动
当坡体内结构面的走向基本上平行于坡面!
结构面倾角小于坡角且大于其摩擦角时"
易发生平面滑动#
当坡顶和坡面无张裂缝时$图%"
滑坡的稳定系数（34等于&
$-#无张裂缝的平面滑坡
%立体图’$"
%剖面图
式中*）!
#.53’"
代入式
（34）*.53"
467#+$,
*387"
简化后得&
-!
%
%387’
（34）467#+&
$
-%%
式中#*（（（滑体的重量’
（（（滑体的厚度’
（（（滑面的倾角’
（（（单宽滑面面积’
$（（（滑体物质的重度’
#（（（滑面摩擦角’
$（（（滑面粘聚力#
467"
387%"
当坡顶$或坡面%出现张裂缝且滑体相对不透水时"
裂缝中的水将产生水压力$图!
（%"
（34等于&
（#坡顶有张裂缝的平面滑坡
.!
#.
（34
*.53"
-.-/387"
467#+$,!
-#"
+/.53"
式中#.###单宽滑面承受的总空隙水压力$
/###单宽后缘拉裂面承受的总空隙水压力%
根据图!
（!
式中
）!
#-0"
.539."
!
-&
.）!
:
1:
-*"
/）!
1%
-+
$:
"
*）!
#%’（!
-!
0）#"
%*.54"
-.54+!
-,"
##张裂缝的位置和深度可以从地质剖面图中确定%有困难时&
可按下面的方法估算%
当边坡为干的或接近于干的时&
公式!
$#中的.和/为零&
公式变为,
（34）467#+$,
-%"
代入*值&
并对上式的右边求极小值&
可求得张裂缝的临界深度!
参看图!
（"
0.;
）#!
-$467"
.54%!
-1"
张裂缝的相应位置为
.;
$.54"
.54%-.54%"
--"
如果滑体透水且受地下水渗流作用时&
则应考虑动水力对稳定的影响!
%通常假定动水力的作用方向平行于滑面&
则（34为"
!
$+,%$2"
.53"
（34）
$+,$2"
387"
+3
%
式中#,!
-,%###地下水位以上及以下滑体的面积$
3###动水力$
$0###滑体岩土的浮重度%
#动水力对滑体的作用
在地震区需考虑地震力的作用&
（34等于,
（）
*.53"
-4387"
467#+$,
34*387"
+4.53"
）
式中4为地震力!
4）（*!
（为水平地震力系数"
二"
楔形滑动
当岩质边坡的两组结构面交线倾向坡面#交线倾角小于坡角且大于其摩擦角时!
易发生楔形滑动$图!
这种滑动情况比较复杂!
下面仅考虑滑体沿结构面交线滑动的情况"
%#楔形滑坡
%立体图&
$"
%垂直交线视图&
$%沿交线视图
将图!
中的5分解为垂直于两结构面的方向力56#5<
按静力平衡条件’
5!
387$&
%）5<
+!
%
%’%’
56.53$&
.53$&
%）*.53
%’
将以上二式联合求解!
得’
%’#
*.53#387$&
+%’%
56）
%%
387’
-%’%
5<
）
#%
楔体的稳定系数（34等于’
（34）56467#6+5<
467#<
+$6,6+$<
<
*387#
式中#6#$6（（（面,的摩擦角#粘聚力&
#<
#$<
（（（面6的摩擦角#粘聚力&
6#,=（（（面,和面6的面积&
*（（（楔体重量"
其余符号见图!
结构面交线的方位角"
6<
和倾角#6<
可用以下公式求得’
）467-!
467#"
-.53"
6467#6
6467#6$387"
<
*%
+!
*+
#64’467-!
-"
6#467#6$
）467-!
#467#<
$"
+#
式中#"
6%#6&
面,的方位角和倾角’
6%#<
&
面6的方位角和倾角（
三"
圆弧形滑动
对于均匀土质边坡%节理发育的岩质边坡或弃石堆边坡）易发生旋转破坏）滑面呈圆弧形（这类滑坡稳定分析最常用的方法是条分法下面介绍一种核算滑坡滑动后）滑体当前所处稳定状况反算法&
综合$值法（
该法是将滑坡纵剖面恢复到原有状态）并假定此时坡体处于极限平衡状态"
#）
滑面的抗剪强度以粘聚力为主）据此求取已知滑面的综合粘聚力$综合值（然后）将$综合值
代入目前状态滑体的稳定性计算式中）求（34值"
##*
（34）*%%%+$78
#
综合
*%
!
##综合$值法计算滑坡稳定性示意图
式中#*!
%*%&
通过滑弧圆心铅垂线至990两侧的滑体重’
%%%&
992两侧滑体重心至992的距离’
7&
滑弧长度’
8&
滑弧半径（
上述计算）对于滑带物质为粘性土）滑动过程中孔隙水压力不易消散时）才较准确"
’（#（当滑带由粗碎屑组成）滑动时易排水）则可认为$%（）采用综合（值法求467（综合）
再代入滑动后的滑体稳定计算式）验算其相对稳定程度（
四"
折线形滑动
当岩体沿同倾向多结构面或堆积土层沿下伏基岩面发生滑动时）滑面常呈折线形"
图
#（此类滑坡的稳定性多采用传递系数法计算（
计算时按
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