道路边坡工程第2章.ppt

《道路边坡工程第2章.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《道路边坡工程第2章.ppt（48页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、第二章 边坡工程的变形破坏,边坡在复杂的地质力作用下形成，又在各种影响因素的作用下变化发展，因此，所有边坡都将处在不同方式、不同规模、不同程度的变形过程中。由于变形的不断发展可促使边坡破坏，而风化作用可使边坡表层剥落，卸荷作用可使坡体张裂，暴雨可使边坡表面岩屑碎块流动边坡的变形和破坏，是边坡形成发展的必然现象。 边坡的变形是以边坡岩体中出现贯通性破裂面为特点，而边坡的破坏除已有贯通性破裂面外，滑坡休还以一定的速度产生位移，二者相互联系，相互促进变形可促使边坡破坏的加剧，而破坏是边坡变形不断发展的必然结果。,滑坡是边坡变形破坏的体现形式，是指构成斜坡的岩土体在重力或其他自然因素作用下沿一定的软弱

2、面作整体、缓慢、间歇向下滑动的现象。 对于滑坡现象，工程中常采用哪些方法对边坡进行分类？典型边坡的破坏特征有哪些？滑动带生成的机理和特点包括哪些？边坡变形包括哪些阶段？ 这些问题都将在本章中得以解答。,崩塌,落石,坍塌,滑塌,错落,倾倒,破坏形式,2.1 边坡破坏的形式,1）崩塌 崩塌系指边坡上部的岩块在重力作用下，突然以高速脱离母岩而翻滚坠落的急剧变形破坏的现象。这种破坏是边坡表层岩体丧失稳定性的结呆，其特点是在变形破坏过程中，并不是沿某一固定面的滑动，而是以自由坠落为其主要运动形式。经自由坠落脱离母块的碎块迅速下落堆积于坡脚，或在边坡表面上滚动并相互碰撞破碎后的岩块堆积于坡脚，形成具有一定

3、自然休止角的岩堆。,崩塌可能是小规模块石的坠落，也可能是大规模的山(岩)崩。 这种现象的发生是由于边坡岩体在重力的作用和附加外力作用下，岩体所受应力(压力)超过其抗拉(抗剪)强度时造成的。因此，崩塌以拉断破坏为主，特别是强烈震动或暴雨，往往是诱发崩塌的平要原因。在黄土岸坡地段，坡脚的侵蚀也可引起岸坡的崩塌。,2）倾倒 这种破坏形式是因为 在边坡内部存在某一倾角 很陡的结构面，将边坡岩 体切割成许多相互平行的 块体，而临近坡面的陡立 块体缓慢地向坡外弯曲倒 塌，边坡的这种破坏形式 称为倾倒，如图所示。,倾倒的特点往往是岩块一般不发生水平或垂直位移，而是以某一点或块体的某一棱线为转动轴心，绕其外侧

4、临空面转动。因此，倾倒是以角变位为其主要变形破坏的形式。在一定条件下，倾倒也可能和滑动同时出现。 产生倾倒的原因，就岩块本身而论，如果不考虑外力的作用，发生倾倒现象是由于产生倾倒力矩造成的，而倾倒力矩的大小，除与岩块的质量、形状有关外，还与岩体所处底面的倾角有关。对于单一岩块其重力必须落在该岩块所处的底面之外，才有可能产生倾倒。,宝成铁路沿线防倾倒锚固墙示意,宝成铁路沿线防倾倒锚固墙示意,3）滑坡 边坡岩(土)体在重力作用下，沿一定的软弱面或软弱带整体下滑的现象称为滑坡。滑坡是山区土要地质灾害，人规模的滑坡可摧毁公路、堵塞河道、破坏厂矿、淹没村庄，对山区建设和交通危害极大。 边坡发生滑动时，一

5、般情况下，在滑坡前滑体的后缘会出现张裂隙，而后缓慢移动滑动初期速度慢，持续时间长，到后期迅速滑落。它是边坡变形破坏形式较为常见的一种，是边坡破坏的主要形式。其中滑动规模可以是一个岩块沿某一平面或曲面整体向下滑落，也可是上百万甚至上千万方的土体滑动。其危害程度视滑坡规模的大小而有所不同。,川藏公路二郎山东坡鸳鸯崖滑坡全貌,滑坡体,陕西省安康境膨胀土滑坡,滑坡的要素:,滑坡体：指与母体脱离而滑动的岩(土)休，即滑坡的整个滑动部分。 滑坡周界：滑坡体与周围不动体在空间的分界线，它圈定滑坡的范围。 滑坡壁：简称滑壁，滑体后缘和不动体脱开举露在外边的分界面，其形状呈陡壁状，在基岩地区常沿高角度构造出现。

6、 滑坡台阶：在滑坡体上，由于各段滑坡体滑动速瓜的差异，在滑坡体上形成的台坎，呈台阶状。 滑动面：滑坡体沿不动岩体下滑的分界面。 滑坡床：滑坡体滑动时，所依附的下伏不动岩体。 滑坡前缘：又称滑坡头、滑坡舌，是指汾坡体最前部而伸入沟谷的那部分岩体。 滑动轴：是滑坡体滑动速度最快的纵向线，它代表滑坡体运动的方向，又称主滑线。,2.2 滑坡的分类 关于滑坡的分类，各部门根据本系统工程的特点，结合滑坡体的组成物质、力学特性、滑动速度、滑体形态、滑体规模、滑体厚度、滑体与岩层的关系等因素，提出了各自的分类。现介绍以下几种常见的分类法。,滑动面与岩层层面关系,滑动面形态,滑坡体积大小,滑坡的厚度,力学条件,

7、坡体的物质组成,滑坡分类,2.2 滑坡的分类,1）按滑坡体的物质组成分类 堆积层滑坡 包括坡积、洪积、重力堆积体或沿基岩顶面滑动的各种滑坡，这些滑坡往往是由于地下水的作用而引起的。 残积层滑坡 主要指在厚层风化带中的滑坡，由于强烈的化学风化作用，坚硬基岩己风化成碎石和土。滑坡多沿软弱的风化带滑动。 黄土滑坡 新、老黄土中发生的滑坡，多沿新、老黄土接触面滑动，滑坡的产生常与黄土对地下水的不稳定性有关。,1）按滑坡体的物质组成分类 粘性土滑坡 均质和非均质的粘性土中产生的滑坡，多因网状裂隙破坏了土的结构，水沿裂隙下渗，使土的强度降低而产生滑坡。 堆镇土滑坡 人工镇筑的路堤土和弃土，土要是路堤沿原地

8、面发生的滑动，有时也带动其下的坡积层一起下滑。 破碎岩石滑坡 岩体失去完整性，松散破碎的多种岩石可产生层面滑动和构造面滑动。滑体山碎石、块石和粘性土混合组成，地下水较多，无明显的含水层。,2）按滑坡的厚度分类,2）按滑坡的厚度分类,3） 按滑动面与岩层层面的关系分类 顺层滑坡：滑坡体沿岩层层面滑动的滑坡 切层滑坡：滑坡体的滑动面与岩层相切割的滑坡,4）按力学条件分类 牵引式滑坡：滑坡体下部先变形滑动，使上部岩体失去支撑，从而使上部岩体也随着变形移动，如图 2.7所示。 推移式滑坡：滑坡体上部先滑动，因而使下部岩体也变形滑动，如图2.8所示。,5） 按滑坡体积大小不同分类,体积不同,小型滑坡,中

9、型滑坡,大型滑坡,巨型滑坡,5） 按滑坡体积大小不同分类,6） 按滑动面形态不同分类 平面滑动：其特点是边坡岩体沿某一结构面如层面、节理或断层面发生滑动，通常发生在滑动面的倾向与边坡面的倾向一致，而滑动面的倾角小于边坡角，但由于其内摩擦角的层状或有粘土夹层的岩体中，也可能发生在有较厚破碎带的岩体中。这类破坏一般情况下走向范围可能较大。,6） 按滑动面形态不同分类 楔体滑动：当边坡岩休中有两组或两组以上结构面与边坡斜交，且相互切割成楔形体，当两结构面的组台交线的倾向与边坡倾向近于一致，组合交线的倾角小于边坡角而大于其内摩擦角时，较易发生这类破坏，,6） 按滑动面形态不同分类 圆弧形滑动：滑动面为

10、一圆弧面，如图2. 11所示，这种破坏常发生在均质松散的岩体或土体边坡上，散体结构岩体或坡高较大的裂隙岩体边坡也可能产生这种破坏形式。,平面滑动、楔体滑动和圆弧形滑动，就其破坏机理而言，都是沿滑动面发生的一种剪切破坏，而滑动面的形态与滑体的规模主要取决于岩体性质和岩体结构面在空间的组合形式而不同。 各类滑坡的共性是指滑坡发生前一般都显示出程度不同的征兆现象。滑坡堆积体运距不远，故滑体各部分相对层次在滑坡前后变化不大。在运动状态方面,较完善的滑坡休基本上均沿着一定形态的滑动面由缓慢到加速地向下滑动，在此滑动过程中显然可能有某些间歇、跳跃等不连续的运动状态，但一般无翻转、滚动现象。,7）按滑行速度

11、不同分类,7）按滑行速度不同分类 蠕动滑动 平均滑动速度小于0.01mm/s，一般不会给人身造成伤害。 慢速滑动 平均滑动速度为0.01mm/s1cm/s时称为慢速滑动。 快速滑动 平均滑动速度为1cm/s1m/s时称为快速滑动。 高速滑动 平均滑动速度大于1m/s，往往能造成灾难性严重后果。,2.3 边坡破坏的特征 1）地形地貌 （1）山坡或河谷谷坡上的圈椅地貌是比较容易发生滑坡的地方。圈椅地貌中的缓坡多由坡积物组成，也是地表水汇集之处。 （2）在较陡的大段河谷谷坡中间，夹一段台地状的滑坡地。有时滑面被冲割成鸡爪形山梁，这种缓坡或山梁往往易发生滑坡。 （3）坡体上杂乱无规则，还有积水洼地、地

12、面裂隙、房屋倾斜、房墙开裂等现象，可能是发生滑坡的地方。,（4）沿河圆顺的凹岸突然有一小部分向河床凸出侵占河床，凸出段有残留的大弧石、这可能是由古滑坡舌部的残留物形成。 （5）双沟同源地形，如谷沟不深，沟间距离数十米至数百米，沟源相连呈钳形，沟间山谷多呈上、下陡而中间缓的鼻型斜坡地形，也容易发生滑坡。这种地形往往是由于山坡曾发生过移动，水流沿周围侵蚀发育的结果，是占滑坡错落残留的痕迹。,2）岩、土结构 （1）页岩、泥岩, 泥灰岩、千枚岩、滑石片岩、云母片岩以及其他容易风化遇水软化的岩石及粘性土、黄土及各种成因的堆积层，都比较容易发生滑坡。 （2）断层面、节理面、褶曲面两翼的倾斜面、不整合面以及

13、倾角较陡，倾向山外，走向与路线交角小于45度的基岩层面，都容易构成滑坡的滑动面。 （3）对发生过滑坡的山坡，岩、土，常有扰动、松脱现象，基岩层位、产状特征与外围不连续 （4）滑坡的后缘断壁上有顺坡擦痕，前缘土休被挤出，滑坡两侧以沟谷或裂面为界，滑床常具有塑性变形带，其内多由粘性物质或粘粒夹磨光角砾组成。,3）水 地表水不易排出,甚至形成积水。 斜坡含水层的原有状况被破坏，滑体成为复杂的含水体 在缓坡后缘、前缘、坡脚或坡面等地形变化处有泉水及湿地分布 河水淘蚀，冲刷坡脚。 灌溉水或其他水渗漏都会促成滑坡发生。,4）结构特征 滑坡的结构特征指剖面上滑体、滑面、滑带及滑床的特征，以滑坡的主轴断面为代

14、表。滑床岩土主要是风化轻微、强度较高、相对隔水的地层，情况较简单，重点讨论滑带和滑面的特征，以滑坡的主轴断面为代表。 滑带土的一般特征为: 土体结构被破坏，揉皱严重、多数颜色混杂; 一般粘粒含量较高，呈泥状或糜棱状，亲水性强，隔水，含水量高，呈可塑状或软塑状，强度低； 已滑动过的滑坡滑动面上有光滑镜面和滑动擦痕。,5）受力特征 滑坡的失稳滑动，从某种意义上说是作用于滑坡这一系统的下滑力(滑动力)超过滑床的抗滑力（阻滑力）的结果。下滑力主要来自滑坡体重力沿滑动面的下滑分力，它和滑坡体物质的容重和滑体厚度（h）及滑面倾角有关。此外，还有静水压力、动水压力和地震力等附加力。抗滑力主要为滑动面(带)土

15、的粘结力和摩擦力，此外，还有滑体两侧不动体的阻滑力等。,2.4 边坡变形阶段的划分 任何自然现象都有其发生、发展、消亡的过程，滑坡现象同样也是一个发展变化的过程，是动态的而不是静态的。研究它的发展变化过程，不仅是为了认识它的规律，更重要的是为了有效地预防它和治理它，因为滑坡处在不同的发育阶段，预防和治理措施是不同的。 不同国家科研学者，将边坡变形阶段进行了不同划分： 日本将边坡变形划分为：青年期、壮年期、老年期。 我国学者将该过程划分为蠕动阶段、挤压阶段、匀速滑动阶段、加速滑动阶段、固结压密阶段、消亡阶段; 三峡库区将其划分为：变形阶段、蠕动阶段、滑动阶段和稳定阶段。,2.4 边坡变形阶段的划

16、分 本课程按照滑坡的受力和变形特征将其分为蠕动阶段、挤压阶段、滑动阶段、剧滑阶段和稳定压密阶段。 （1）蠕动阶段 一定地质结构的斜坡.由于各种原因作用，引起坡体内部应力调整，在斜坡的中下部产生应力集中，常常在主滑段下段滑动面上的剪应力超过该处土体实有的抗剪强度而产生塑性变形蠕变。随着塑性区逐步扩大，中部坡体向下挤压，引起后部牵引段失稳与稳定坡体问产生主动破裂而出现拉张裂缝，裂缝可能有多条，而其中最外缘的一条为主拉裂缝。所谓蠕动，指主滑段滑动带的蠕动变形，滑坡虽局部变形，但整体稳定系数仍大于1。,（2）挤压阶段 滑坡后缘主拉裂缝出现之后，为地表水的灌入和下渗软化滑带提供了有利条件，主滑段和牵引段

17、向前移动共同推挤抗滑段滑体，主拉裂缝向滑体两侧延伸并张开加入和下错。滑体中上部两侧出现羽状张裂缝，呈雁行排列，滑坡抗滑段滑面尚未形成，所以整体受挤压。随着滑坡抗滑段滑面逐渐形成，其剪出口或在边坡坡脚，滑坡体表现为中上部下沉和向前平移，而前缘以上升为主。整个滑坡的稳定系数仍人于1.0.大约在1.01.05。,（3）滑动阶段 当抗滑段滑动面全部形成和贯通之后，滑坡即进入整体滑动阶段，稳定系数小于1.0。滑体上、中、下部滑移速度呈现为同一数量级。滑坡后缘下沉增大、滑坡壁增高。两侧壁逐渐出现，羽毛状裂缝被侧壁剪切裂缝错断。整个滑休重心降低，坡度变缓，建筑物变形加人，树水发生歪斜。随着滑动距离的增加，滑

18、带土的抗剪强度由其峰值强度逐渐降低到其残余强度，阻滑力减小，滑坡会加速滑动而进入剧滑破坏阶段。,（4）剧滑阶段 滑坡开始整体滑动后，经一个短期的匀速滑动，随滑带上强度的降低即进入剧滑破坏阶段。此时，滑坡以较快的速度滑移较大距离，造成较严重的破坏。滑体后部急剧下沉出现陷落洼地(滑坡湖)和反坡平台，形成较高的滑坡壁。由于滑动中排出地下水而形成湿地，滑坡两侧形成明显的侧壁一与后壁连通，上部高而中部低，滑坡体重心大大降低，坡度变缓。,（5）稳定压密阶段 有些滑坡，随着滑体前缘滑出原滑床，阻滑力增大，重心降低及滑动中排出部分地下水减小了滑带的孔隙水压力，滑动过程由加速等速减速停止。第二年雨季，因地下水的

19、作用又重复一次加速等速减速停止的过程，这样周期性的运动可能延续若干年，位移总量不断增大。有些滑坡，多为滑床较陡或无抗滑地段者，从蠕动挤压到开始滑动，由匀速滑动到加速滑动，直到剧烈滑动而破坏，再趋于稳定，完成一个完整的滑动过程。,掌握滑坡的发育阶段，可以充分利用滑坡大滑动前的有利时机预防其发生。在滑坡处于蠕动挤压阶段时，即应尽快判明其规摸、性质和危害性。立即采取地面排水、简易地下排水等容易实施且见效快的措施，减小外力，增大抗滑力，阻止滑坡继续发展造成危害。因为此阶段抗滑段滑动面尚未贯通，有较大的抗滑力，主滑段滑带土尚末降至其残余强度，也具有较大的抗滑力。充分利用坡体的自然抗力，可大大省人为工程数量和投资。这就是滑坡要“治早、治小”的原因。,滑坡发育阶段划分可指导监测工作的布设和进行，为预测预报提供科学依据。监测资料又为滑坡受力状态分析和发育阶段划分提供了依据，两者是相辅相成的。,