中国地质大学远程教学第6章斜坡地质灾害.ppt

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1、第6章 斜坡地质灾害,主讲教师：柴 波,2,6.1 地斜坡地质灾害的类型及其影响因素 6.2 崩塌 6.3 滑坡 6.4 泥石流,主要内容,3,6.1 斜坡地质灾害的类型及其影响因素,斜坡是指地表一切具有侧向临空面的地质坡体，是一类广泛的地貌类型。 斜坡可以是在自然营力下形成天然斜坡，如河谷岸坡或山坡等；也可以是人为开挖或填筑形成的人工边坡，如露采矿山边坡、基坑边坡或路堤边坡等。 斜坡地质灾害可以由地震活动、强降水过程而触发，但主要的作用营力是斜坡岩土体自身的重力。在某种意义上讲，这类地质灾害是内、外营力地质作用共同作用的结果。,4,6.1.1 斜坡应力分布特征,（1）斜坡周围主应力迹线发生明

2、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。 （2）在坡脚及坡肩附近形成应力集中区,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。这一带是坡体中应力差或最大剪应力最高的部位，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裂面。 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。,5,6.1.1 斜坡应力分布特征（续1）,（3）与主应力迹线偏转相联系，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。 （4）坡面处由于侧向压力趋于零,实际

3、上处于两向受力状态,而向坡内逐渐变为三向受力态。,图6-1 斜坡内部应力迹线示意图,6,6.1.2 斜坡变形破坏基本形式,（1）斜坡变形 斜坡受到侵蚀卸荷作用和开挖卸荷等作用所产生的应力释放效应，而引起的斜坡表层岩土体的弹塑性回弹和蠕变位移。通常表现为4种变形形式： 卸荷回弹 卸荷、初始应力释放侧应力减弱产生张裂面。 拉裂 斜坡形成过程中，在坡面和坡顶形成的张力带中拉应力集中形成拉张裂缝。,7,6.1.2 斜坡变形破坏基本形式（续1）,（1）斜坡变形 蠕滑 斜坡岩土体在自重应力为主的长期作用下,向临空面方向的缓慢而持续的变形。 A 表层蠕滑 B 深层蠕滑 按其形成机制特点可分为两种：软弱基座蠕

4、滑和坡体蠕滑（受软弱结构面控制）。,图6-2 斜坡蠕滑变形示意图,8,6.1.2 斜坡变形破坏基本形式（续2）,（1）斜坡变形 弯曲倾倒,图6-3 弯曲倾倒变形示意图,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，称为弯曲倾倒。,9,6.1.2 斜坡变形破坏基本形式（续3）,（2）斜坡破坏,斜坡破坏的类型多样，常见的有四种： 崩塌：陡坡上的岩土体产生以下落运动为主（移动、滚动、跳跃）的破坏现象。（土崩、岩崩）。 滑坡：斜坡岩土体依附于内在的或潜在的贯通结构面，在外力作用下，失去原来的平衡状态，产生了以水

5、平运动为主的滑动现象。 表层流动 落石,10,6.1.2 斜坡变形破坏基本形式（续4）,（3）斜坡地质灾害类型,表6-1 斜坡地质灾害综合分类表,11,6.1.2 斜坡变形破坏基本形式（续5）,（4）斜坡地质灾害的影响因素,影响斜坡地质灾害的因素相当复杂，总体上可分为地质因素及非地质因素两类，前者指崩滑流灾害发生的物质基础，后者则是发生崩滑流灾害外动力因素或触发条件。 重力是斜坡地质灾害的内在动力，地形地貌、地质结构、地层岩性、岩土体结构特征、新构造活动及地下水等条件是影响斜坡失稳的主要自然因素，而大气降水及爆破、人工开挖和地下开采等人类工程活动对斜坡的变形破坏起着重要的诱发作用。,12,6.

6、1.2 斜坡变形破坏基本形式（续6）,（5）中国崩塌、滑坡和泥石流的发育规律,中国是世界上崩塌、滑坡、泥石流灾害最严重的国家之一。据段永侯(1993)资料，全国共发育有特大型崩塌51处、滑坡140处、泥石流149处； 较大崩塌2984处以上、滑坡2212处以上、泥石流2277处以上；我国各省区特大、较大型崩滑流的分布情况如图6-5所示。,图6-5 中国特大、较大崩滑流分布直方图,13,6.1.2 斜坡变形破坏基本形式（续7）,（5）中国崩塌、滑坡和泥石流的发育规律,2010年全国共发生地质灾害30670起，其中滑坡22329起、崩塌5575起、泥石流1988起、地面塌陷499起、地裂缝238起

7、、地面沉降41起；造成人员伤亡的地质灾害382起，2246人死亡、669人失踪、534人受伤；直接经济损失63.9亿元。与去年同期相比，发生数量、造成的死亡失踪人数和直接经济损失均有较大幅度增加。,图6-6 2010年全国地质灾害数量百分比饼图,14,6.1.2 斜坡变形破坏基本形式（续8）,（5）中国崩塌、滑坡和泥石流的发育规律,图6-7 崩滑流地质灾害分布图,除上海等个别省市外，全国32个省市均受到不同程度的危害。我国中部的辽、京、冀、晋、陕、甘、鄂、川、滇、 黔 地区，尤其是川 滇山地、鄂西山地、秦岭、黄土高原、燕山山地、辽东山地是灾害最严重地区。,15,6.2 崩塌,崩塌的过程表现为岩

8、块（或土体） 顺坡猛烈地翻滚、跳跃，并相互撞击，最后堆积于坡脚，形成倒石堆。 崩塌的主要特征为：下落速度快、发生突然；崩塌体脱离母岩而运动；下落过程中崩塌体自身的整体性遭到破坏；崩塌物的垂直位移大于水平位移。具有崩塌前兆的不稳定岩土体称为危岩体。 崩塌运动的形式主要有两种：一种是脱离母岩的岩块或土体以自由落体的方式而坠落，另一种是脱离母岩的岩体顺坡滚动而崩落。,16,6.2.1 崩塌的成因条件,（1）地形地貌,崩塌是在特定自然条件下形成的。地形地貌、地层岩性和地质构造是崩塌的物质基础；降雨、地下水作用、振动力、风化作用以及人类活动对崩塌的形成和发展起着重要的作用。,崩塌的形成要有适宜的斜坡坡度

9、、高度和形态，以及有利于岩土体崩落的临空面。,17,6.2.1 崩塌的成因条件（续1）,（1）地形地貌,崩塌多发生于坡度大于55、高度大于30 m 、坡面凹凸不平的陡峻斜坡上。据我国西南地区宝成线风州工务段辖区57 个崩塌落石点的统计数据，有75.4 的崩塌落石发生在坡度大于45的陡坡。坡度小于45的14 次均为落石，而无崩塌，而且这14 次落石的局部坡度亦大于45，个别地方还有倒悬情况。,表6-2 崩塌落石与边坡坡度关系的统计,18,6.2.1 崩塌的成因条件（续2）,（2）地层岩性与岩体结构,岩性对岩质边坡的崩塌具有明显控制作用。一般来讲，块状、厚层状的坚硬脆性岩石常形成较陡峻的边坡，若构

10、造节理和（或） 卸荷裂隙发育且存在临空面，则极易形成崩塌。相反，软弱岩石易遭受风化剥蚀，形成的斜坡坡度较缓，发生崩塌的机会小得多。 土质边坡的崩塌类型有溜塌、滑塌和堆塌，统称为坍塌。按土质类型，稳定性从好到差的顺序为碎石土粘砂土砂粘土裂隙粘土；按土的密实程度，稳定性由大到小的顺序为密实土中密土松散土。,地层岩性,19,6.2.1 崩塌的成因条件（续3）,（2）地层岩性与岩体结构,高陡边坡有时高达上百米甚至数百米，在不同部位、不同坡段发育有方向、规模各异的结构面，它们的不同组合构成了各种类型的岩体结构。各种结构面的强度明显低于岩块的强度；因此，倾向临空面的软弱结构面的发育程度、延伸长度以及该结构

11、面的抗拉强度是控制边坡产生崩塌的重要因素。,岩体结构,20,6.2.1 崩塌的成因条件（续4）,（3）地质构造,区域性断裂构造对崩塌的控制作用主要表现为： 当陡峭的斜坡走向与区域性断裂平行时，沿该斜坡发生的崩塌较多。 在几组断裂交汇的峡谷区，往往是大型崩塌的潜在发生地。 断层密集分布区岩层较破碎，坡度较陡的斜坡常发生崩塌或落石。,断裂构造对崩塌的控制作用,21,6.2.1 崩塌的成因条件（续5）,（3）地质构造,褶皱构造对崩塌的控制作用,褶皱核部岩层变形强烈，常形成大量垂直层面的张节理。在多次构造作用和风化作用的影响下，破碎岩体往往产生一定的位移，从而成为潜在崩塌体（危岩体）。 褶皱轴向垂直于

12、坡面方向时，一般多产生落石和小型崩塌。 褶皱轴向与坡面平行时，高陡边坡就可能产生规模较大的崩塌。 在褶皱两翼，当岩层倾向与坡向相同时，易产生滑移式崩塌；特别是当岩层构造节理发育且有软弱夹层存在时，可以形成大型滑移式崩塌。,22,6.2.1 崩塌的成因条件（续6）,（4）地下水对崩塌的影响,地下水对崩塌的影响表现为： 充满裂隙的地下水及其流动对潜在崩塌体产生静水压力和动水压力。 裂隙充填物在水的软化作用下抗剪强度大大降低。 充满裂隙的地下水对潜在崩落体产生浮托力。 地下水降低了潜在崩塌体与稳定岩体之间的抗拉强度。 边坡岩体中的地下水大多数在雨季可以直接得到大气降水的补给，在这种情况下，地下水和雨

13、水的联合作用，使边坡上的潜在崩塌体更易于失稳。,23,6.2.1 崩塌的成因条件（续7）,（5）地振动对崩塌的影响,地震、人工爆破和列车行进时产生的振动可能诱发崩塌。地震时，地壳的强烈震动可使边坡岩体中各种结构面的强度降低，甚至改变整个边坡的稳定性，从而导致崩塌的产生。因此，在硬质岩层构成的陡峻斜坡地带，地震更易诱发崩塌。 列车行进产生的振动诱发崩塌落石的现象在铁路沿线时有发生。在宝成线K293+365 m 处，1981年8月16日当812次货物列车经过时，突然有720m3岩块崩落，将电力机车砸入嘉陵江中，并造成7节货车车箱颠覆。,24,6.2.1 崩塌的成因条件（续8）,（6）人类活动的影响

14、,修建铁路或公路、采石、露天开矿等人类大型工程开挖常使自然边坡的坡度变陡，从而诱发崩塌。 宝成线宝鸡至洛阳段因采用大爆破引起的崩塌落石有7处，其中一处是在大爆破后3小时产生的，崩塌体积约20104m3。1994 年4月30日，发生于重庆市武隆县境内乌江鸡冠岭山体崩塌虽然是多种因素综合作用的结果，但在乌江岸边修路爆破和在山锹中段开采煤矿等人类活动是重要的诱发因素。,25,6.2.2 崩塌的力学机制,（1）倾倒崩塌,在河流峡谷区、黄土冲沟地段或岩溶区等地貌单元的陡坡上，经常见有巨大而直立的岩体以垂直节理或裂隙与稳定的母岩分开。这种岩体在断面图上呈长柱形，横向稳定性差。如果坡脚遭受不断地冲刷掏蚀，在

15、重力作用下或有较大水平力作用时，岩体因重心外移倾倒产生突然崩塌。这类崩塌的特点是崩塌体失稳时，以坡脚的某一点为支点发生转动性倾倒。,26,6.2.2 崩塌的力学机制（续1）,（1）倾倒崩塌,这种崩塌模式的产生有多种途径：在重力作用下，长期冲刷掏蚀直立岩体的坡脚，由于偏压失去重心，使直立岩体倾斜，最终导致崩塌；当附加特殊的水平力（地震力、静水压力、动水压力以及冻胀力等）时，岩体可倾倒破坏；当坡脚由软岩层组成时，雨水软化坡脚产生偏压，引起崩塌；直立岩体在长期重力作用下，产生弯折也能导致这种崩塌。如图 所示的三峡库区的链子崖危岩体就属于典型的倾倒式崩塌类型。,图6-8 倾倒式崩塌,27,6.2.2

16、崩塌的力学机制（续2）,（2）滑移崩塌,临近斜坡的岩体内存在软弱结构面时，若其倾向与坡向相同，则软弱结构面上覆的不稳定岩体在重力作用下具有向临空面滑移的趋势。一旦不稳定岩体的重心滑出陡坡，就会产生突然的崩塌。除重力外，降水渗入岩体裂缝中产生的静、动水压力以及地下水对软弱面的润湿作用都是岩体发生滑移崩塌的主要诱因。在某些条件下，地震也可引起滑移崩塌。,图6-9 潜在滑移崩塌,28,6.2.2 崩塌的力学机制（续3）,（3）鼓胀崩塌,若陡坡上不稳定岩体之下存在较厚的软弱岩层或不稳定岩体本身就是松软岩层，深大的垂直节理把不稳定岩体和稳定岩体分开，当连续降雨或地下水使下部较厚的松软岩层软化时，上部岩体

17、重力产生的压应力超过软岩天然状态的抗压强度后软岩即被挤出，发生向外鼓胀。随着鼓胀的不断发展，不稳定岩体不断下沉和外移，同时发生倾斜，一旦重心移出坡外即产生崩塌。,图6-10 鼓胀式崩塌,29,6.2.2 崩塌的力学机制（续4）,（4）拉裂崩塌,当陡坡由软硬相间的岩层组成时，由于风化作用或河流的冲刷掏蚀作用，上部坚硬岩层在断面上常常突悬出来。在突出的岩体上，通常发育有构造节理或风化节理。在长期重力作用下，节理逐渐扩展。一旦拉应力超过连接处岩石的抗拉强度，拉张裂缝就会迅速向下发展，最终导致突出的岩体突然崩落。除重力的长期作用外，震动力、风化作用（特别是寒冷地区的冰劈作用） 等都会促进拉裂崩塌的发生

18、。,图6-11拉裂式崩塌长江三峡链子崖危岩体,30,6.2.2 崩塌的力学机制（续5）,（5）错断崩塌,陡坡上长柱状或板状的不稳定岩体，当无倾向坡外的不连续面和较厚的软弱岩层时，一般不会发生滑移崩塌和鼓胀崩塌。但是， 当有强烈震动或较大的水平力作用时，可能发生如前所述的倾倒崩塌。此外，在某些因素作用下，可能使长柱或板状不稳定岩体的下部被剪断，从而发生错断崩塌。悬于坡缘的帽沿状危岩，仅靠后缘上部尚未剪断的岩体强度维持暂时的稳定平衡。随着后缘剪切面的扩展，剪切应力逐渐接近并大于危岩与母岩连接处的抗剪强度时，则发生错断崩塌。,31,6.2.2 崩塌的力学机制（续6）,（5）错断崩塌,另外一种错断崩塌

19、的发生机制是：锥状或柱状岩体多面临空，后缘分离，仅靠下伏软基支撑。当软基的抗剪强度小于危岩体自重产生的剪应力或软基中存在的顺坡外倾裂隙与坡面贯通时，发生错断滑移崩塌。 产生错断崩塌的主要原因是由于岩体自重所产生的剪应力超过了岩石的抗剪强度。地壳上升、流水下切作用加强、临空面高差加大等，都会导致长柱状或板状岩体在坡脚处产生较大的自重剪应力，从而发生错断崩塌。人工开挖的边坡过高过陡也会使下部岩体被剪断而产生崩塌。,图6-12 鼓胀式崩塌,32,6.2.4 崩塌稳定性评价,崩塌稳定性评价常采用的方法有地质历史分析法、刚体极限平衡法、数值模拟法、地质力学模拟试验法和长期监测法。,（1）地质历史分析法,

20、地质历史分析法是根据勘查和其它方法所获得的资料，运用工程地质学等多学科知识对潜在崩塌体进行稳定性分析的一种方法。它包括变形史分析法、工程地质类比法、岩体稳定的结构分析法（含图解分析法）以及其它一些分析方法。,33,6.2.4 崩塌稳定性评价（续1）,（1）地质历史分析法,岩体稳定的结构分析法,岩体稳定的结构分析法，主要基于岩体结构及其特性，依据岩体中结构体之间相互依存、相互制约的关系，抓住主要结构面并根据结构面之间、结构面与临空面之间组合关系，确定可能失稳的结构体的形态、规模与空间分布，同时判定不稳定块体可能移动的方向和破坏方式。 结构分析法主要采用图解分析法。图解分析法主要有边坡稳定摩擦圆法

21、、玫瑰图法、赤平极射投影法、节理统计极点图与等密度图、平面投影法和实体比例投影法等。,34,6.2.4 崩塌稳定性评价（续2）,（1）地质历史分析法,工程地质类比分析法,依据相似性原则将已经发生过的崩滑的地质体特征、形成条件、驱动力、崩塌类型和形成机理等先验实例与被勘查对象进行类比，分析其稳定性，其实质是把集成经验（理论）应用到条件相似的工程中去。 类比的相似性原则，包含下列方面： 崩滑体岩体性质、主控结构面、岩土体结构、斜坡结构和崩滑体介质结构条件等的相似性。 崩滑体赋存条件的相似性。 动力因素的相似性。 发育阶段的相似性等。,35,6.2.4 崩塌稳定性评价（续3）,（1）地质历史分析法,

22、变形史分析法,变形史分析法主要依据崩塌发育规律中的发生周期性和阶段性特征，追溯潜在崩塌体的变形发育史，判定其现今所处阶段，进而分析其稳定性。分析内容包括： 崩滑体发育的区域性规律，包括周期性、阶段性、时段性、动力因素及诱发因素的统一性。 根据被勘查崩滑体的变形形迹和变形速率（监测资料），分析崩滑体现今所处的发育阶段。 调查了解其变形历史，包括访问和搜集地方志和有关的资料。,36,6.2.4 崩塌稳定性评价（续4）,（1）地质历史分析法,地质综合分析,在上述各项分析的基础上，对被勘查的崩滑体的形体特征、地质构成、成灾条件、成灾动力、成灾因素、成灾机理、变形破坏形式和特征、失稳条件和机制等进行全面

23、系统地整理、归纳，进而评价崩塌体现阶段的稳定性，并预测其发展趋势、评价其失稳的必要条件、相关因素、失稳的可能性和失稳的规模、方式、方向，预测失稳的时间。,37,6.2.4 崩塌稳定性评价（续5）,（2）极限平衡法,基本原理,采用静力学解析法，建立在塑性极限平衡概念基础上，以库仑强度准则进行静定问题求解，对于超静定问题则采用假定法消去多余的未知数使之转化为静定问题。针对已有界面，进行整体力矩平衡计算或力的平衡计算，以其比值作为稳定性系数来表示其稳定性。由于崩塌的模式不同，需要采用不同的计算方法。目前仍以二维计算较为多见。,38,6.2.4 崩塌稳定性评价（续6）,（2）极限平衡法,极限平衡法的应

24、用特点,岩土体变形中存在极为复杂的应力-应变关系，包括从峰值强度到残余强度的特性，各种岩土体材料的各向异性、孔隙水压力的变化、地震动力反应等。极限平衡法把影响岩土体抗剪强度的主要因素高度概化地纳入计算，是其显著优点之一。,39,6.2.4 崩塌稳定性评价（续7）,（2）极限平衡法,滑移型崩塌极限平衡计算,滑移型崩塌体稳定性主要取决于崩塌体底面处的抗滑力和下滑力，在实际计算假设崩塌体的受力集中在底面，可将计算力学模型简化为图6-13进行计算，计算中假设崩塌体后缘无陡倾裂隙，若存在陡倾裂隙，可按照下一节岩质滑坡稳定性计算公式进行计算。则滑移性崩塌体的稳定性系数可表示为下式：,40,6.2.4 崩塌

25、稳定性评价（续8）,（2）极限平衡法,滑移型崩塌极限平衡计算,式中：V裂隙水压力(kNm)，采用静水压力值，与充水高度有关； F崩塌体稳定性系数； c后缘裂隙粘聚力标准值(kPa)；当裂隙未贯通时，取贯通段和未贯通段粘聚力标准值按长度加权的加权平均值； 后缘裂隙内摩擦角标准值()；当裂隙未贯通时，取贯通段和未贯通段内摩擦角标准值按长度加权的加权平均值； 滑面倾角()； W危岩体自重(kNm)；,41,6.2.4 崩塌稳定性评价（续9）,（2）极限平衡法,滑移型崩塌极限平衡计算,图6-13 滑移式崩塌体稳定性计算（后缘无陡倾裂隙）,42,6.2.4 崩塌稳定性评价（续10）,（2）极限平衡法,滑

26、移型崩塌极限平衡计算,倾倒式崩塌体稳定性计算时，可将崩塌体力学计算模型简化为图6-14和图6-15，其稳定性系数通过力矩的平衡来表示。,图6-14 倾倒式崩塌体稳定性计算 （由后缘岩体抗拉强度控制）,图6-15 倾倒式崩塌体稳定性计算 （由底部岩体抗拉强度控制）,43,6.2.4 崩塌稳定性评价（续11）,（2）极限平衡法,滑移型崩塌极限平衡计算,由后缘岩体抗拉强度控制时，按下式计算(图6-14)：,当崩塌体重心在倾覆点之外时，稳定性系数表示为：,44,6.2.4 崩塌稳定性评价（续12）,（2）极限平衡法,滑移型崩塌极限平衡计算,由后缘岩体抗拉强度控制时，按下式计算(图6-14)：,当崩塌体

27、重心在倾覆点之内时，稳定性系数表示为：,45,6.2.4 崩塌稳定性评价（续13）,式中：h后缘裂隙深度(m)； 后缘裂隙充水高度(m)； H后缘裂隙上端到未贯通段下端的垂直距离(m)； a危岩体重心到倾覆点的水平距离(m)； b后缘裂隙未贯通段下端到倾覆点之间的水平距离(m)； 危岩体重心到倾覆点的垂直距离()； 危岩体抗拉强度标准值(kPa)，根据岩石抗拉强度标准值乘以0.4的折减系数确定； 危岩体与基座接触面倾角()，外倾时取正值，内倾时取负值； 后缘裂隙倾角()。,46,6.2.4 崩塌稳定性评价（续14）,（2）极限平衡法,滑移型崩塌极限平衡计算,由底部岩体抗拉强度控制时，按下式计算

28、(图6-15)：,式中各符号意义同前。,47,6.2.4 崩塌稳定性评价（续15）,（2）极限平衡法,坠落式崩塌体稳定性计算,对后缘有陡倾裂隙的悬挑式崩塌体可按下列二式计算，稳定性系数取两种计算结果中的较小值(图6-16)：,图6-16 坠落式崩塌体稳定性计算（后缘有陡倾裂隙）,48,6.2.4 崩塌稳定性评价（续16）,（2）极限平衡法,坠落式崩塌体稳定性计算,式中：危岩抗弯力矩计算系数，依据潜在破坏面形态取值，一般可取11216，当潜在破坏面为矩形时可取16； 危岩体重心到潜在破坏面的水平距离(m)； 危岩体重心到过潜在破坏面形心的铅垂距离(m)； 危岩体抗拉强度标准值(kPa)，根据岩石

29、抗拉强度标准值乘以0.20的折减系数确定； 危岩体粘聚力标准值(kPa)； 危岩体内摩擦角标准值()。,49,6.2.4 崩塌稳定性评价（续17）,（2）极限平衡法,坠落式崩塌体稳定性计算,对后缘无陡倾裂隙的悬挑式崩塌体按下列二式计算，稳定性系数取两种计算结果的较小值(图6-17)：,图6-17 坠落式崩塌体稳定性计算（后缘无陡倾裂隙）,50,6.2.4 崩塌稳定性评价（续18）,（2）极限平衡法,坠落式崩塌体稳定性计算,式中： 危岩体后缘潜在破坏面高度(m)； 危岩体抗拉强度标准值(kPa)，根据岩石抗拉强度标准值乘以0.30的折减系数确定；其它符号意义同前。,51,6.2.4 崩塌稳定性评

30、价（续19）,（2）极限平衡法,坠落式崩塌体稳定性计算,以上崩塌体稳定性计算均为较概化的模型，当崩塌体破坏模式难以确定时，应同时进行各种可能破坏模式的稳定性计算。按崩塌体稳定系数判断其稳定状态时，可采用表6-4 的规定。,表6-4 崩塌体稳定状态,52,6.2.4 崩塌稳定性评价（续20）,（3）有限单元法,基本原理,根据岩体结构特性，有限单元法的力学模型归纳为线弹性力学模型和非线性力学模型。后者模拟岩体的不连续性和强度上的各向异性等，可以用于模拟软层、滑带等。目前，有限单元法在求解像弹塑性及流变、动力、非稳态渗流等时间相关问题以及温度场、渗流、应力场的耦合问题等复杂的非线性问题中的效能，已使

31、其成为在岩石力学中应用最广泛的数值分析手段。有限单元法发展甚为迅速，接触摩擦单元、随机有限元、损伤有限元相继提出，三维有限元开始应用，均表明有限单元法日趋发展和深化。,53,6.2.4 崩塌稳定性评价（续21）,（3）有限单元法,有限单元法的应用特点,有限单元法的优点在于，部分地考虑了岩土体的应力-应变特征，能避免将坡体视为刚性块体过于简化计算边界条件的缺点，能够较接近实际地刻画崩滑体的变形破坏机理，计算其变形方向和变形量。由于岩土体应力应变情况和地质材料力学特性的各向异性均极为复杂，有限单元法尚处于简单模拟阶段，如何深入全面地将各种因素在计算分析中反映和深化仍是今后研究的重大课题。,54,6

32、.2.4 崩塌稳定性评价（续22）,（4）地质力学模拟试验,模拟试验是以实验室的有限空间和时间对规模巨大的、历时长久的自然现象和作用进行规律性探索，通过试验直接求解，遵守量纲原则和相似原则。在崩滑灾害稳定性研究中，常用的试验主要是地质力学模拟试验（自重力场边坡结构模拟试验、离心力模拟试验、底面摩擦模拟试验）等。,55,6.2.5 崩塌的防治,（1）防治原则,崩塌落石灾害具有高速运动、高冲击能量、多发性、在特定区域发生时间和地点的随机性、难以预测性和运动过程的复杂性等特征。因此，发生在道路沿线、工业或民用建筑设施附近的崩塌落石，常会导致交通中断、建筑物毁坏和人身伤亡等事故。,对于崩塌而言，在整治

33、过程中，必须遵循标本兼治、分清主次综合治理、生物措施与工程措施相结合、治理危岩与保护自然生态环境相结合的原则。通过治理，最大限度降低危岩失稳的诱发因素，达到治标又治本的目的。,56,6.2.5 崩塌的防治（续1）,（1）防治原则,许多崩塌区都是山清水秀的自然风景区，是游人观赏自然景观的理想场所。危岩本身既是崩塌灾害的祸根，也是一种景观资源。因此，危岩崩塌整治工程必须兼顾艺术性与实用性，把治岩、治坡、治水与开发旅游资源结合起来，达到除害兴利的目的。同时，治理危岩、防止崩塌应采取一次性根治不留后患的工程措施；对开辟为观光游览区的危岩地带，采取生物措施治理时应慎重选择植物种类，宜种草不宜植树，防止根

34、系发达的树种对危岩的稳定性产生负作用。,57,6.2.5 崩塌的防治（续2）,（1）防治措施,崩塌落石本身仅涉及少数不稳定的岩块，它们通常并不改变斜坡的整体稳定性，亦不会导致有关键筑物的毁灭性破坏。因此，防止落石造成道路中断、建筑物破坏和人身伤亡是整治崩塌危岩的最终目的。这就是说，防治的目的并不是一定要阻止崩塌落石的发生，而是要防止其带来的危害。因此，崩塌落石防治措施可分为防止崩塌发生的主动防护和避免造成危害的被动防护两种类型。具体方法的选择取决于崩塌落石历史、潜在崩塌落石特征及其风险水平、地形地貌及场地条件、防治工程投资和维护费用等。,58,6.2.5 崩塌的防治（续3）,（1）防治措施,图

35、6-18列出了主要的崩塌防治措施，图中SNS为安全网系统（Safety Netting System）的简称。,图6-18 崩塌落石防治主要措施,59,6.2.5 崩塌的防治（续4）,（1）防治措施,修筑拦挡建筑物,对中、小型崩塌可修筑遮挡建筑物或拦截建筑物。拦截建筑物有落石平台、落石槽、拦石堤或拦石墙等，遮挡建筑物形式有明洞、棚洞等（图6-19）。 在危岩带下的斜坡上，大致沿等高线修建拦石堤兼挡土墙，即可拦截上方危岩掉落石块，又可保护堆积层斜坡的相对稳定状态，对危岩下部也可起到反压保护作用。,60,6.2.5 崩塌的防治（续5）,（1）防治措施,修筑拦挡建筑物,图6-19 崩塌防治工程措施示

36、意图,61,6.2.5 崩塌的防治（续6）,（1）防治措施,支撑与坡面防护,支撑是指对悬于上方、以拉断坠落的悬臂状或拱桥状等危岩采用墩、柱、墙或其组合形式支撑加 固，以达到治理危岩的目的。 对危险块体连片分布，并存在软弱夹层或软弱结构面的危岩区，首先清除部分松动块体，修建条石护壁支撑墙保护斜坡坡面。,锚固,板状、柱状和倒锥状危岩体极易发生崩塌错落，利用预应力锚杆或锚索可对其进行加固处理，防止崩塌的发生。锚固措施可使监空面附近的岩体裂缝宽度减小，提高岩体的完整性。因此，锚杆或锚索是一种重要的斜坡加固措施。该方法适用于危岩体上部的加固。,62,6.2.5 崩塌的防治（续7）,（1）防治措施,图6-

37、21 预防崩塌落石的明洞,图6-20 高速公路两侧的落石槽,63,6.2.5 崩塌的防治（续8）,（1）防治措施,图6-23 锚索墙加固崩塌体,图6-22 崩塌支撑垛,64,6.2.5 崩塌的防治（续9）,（1）防治措施,灌浆加固,固结灌浆可增强岩石完整性和岩体强度。经验表明，水泥灌浆加固可使岩体抗拉强度提高0.1MPa，相当于安全系数提高50%以上。在施工顺序上，一般先进行锚固，再逐段灌浆加固。,疏干岸坡与排水防渗,通过修建地表排水系统，将降雨产生的径流拦截汇集，利用排水沟排出坡外。对于滑坡体中的地下水，可利用排水孔将地下水排出，从而减小孔隙水压力、减低地下水对滑坡岩土体的软化作用。,65,

38、6.2.5 崩塌的防治（续10）,（1）防治措施,软基加固,保护和加固软基是崩塌防治工作中十分重要的一环。对于陡崖、县崖和危岩下裸露的泥岩基座，在一定范围内喷浆护壁可防止进一步风化，同时增加软基的强度。若软基已形成风化槽，应根据其深浅采用嵌补或支撑方式进行加固。,线路绕避,对可能发生大规模崩塌的地段，即使是采用坚固的建筑物，也经受不了大型崩塌的破坏，故铁路或公路必须设法绕避。根据当地的具体情况，或绕到河谷对岩、远离崩塌体，或移至稳定山体内以隧道通过。,66,6.2.5 崩塌的防治（续11）,（1）防治措施,加固山坡和路堑边坡,在临近道路路基的上方，如有悬空的危岩或体积巨大的危石威胁行车安全，则

39、应采用修筑与地形相适应的支护、支顶等支撑建筑，或是用锚固方法予以加固；对深凹的坡面须进行嵌补，对危险裂缝应进行灌浆处理。 通过上述崩塌落石的治理措施完全消除崩塌落石的危险是很难做到的，因此通常仅对即将崩塌的岩石进行清除，作为其他防治方法的配套措施。,常规方法,67,6.2.5 崩塌的防治（续12）,（1）防治措施,加固山坡和路堑边坡,SNS系统是利用钢绳网作为主要构成部分来防护崩塌落石危害的柔性安全网防护系统，它与传统刚性结构的防治方法的主要差别在于该系统本身具有的柔性和高强度，更能适应于抗击集中荷载和（或）高冲击荷载。该系统包括主动系统和被动系统两大类型。,SNS技术,68,6.2.5 崩塌

40、的防治（续13）,（1）防治措施,加固山坡和路堑边坡,SNS技术,图6-24 SNS主动防护网,图6-25 SNS被动拦石网,69,6.3 滑坡,6.3.1 滑坡的基本要素,图6-26 滑坡要素示意图,70,6.3.1 滑坡的基本要素,滑坡体：与母体脱离经过滑动的部分岩体。 滑坡床：滑坡体之下未经过滑动的岩土体。 滑动面（带）：滑坡体与滑坡床之间的分界面。形态可分为圆弧状、平面状和阶梯状等。 滑坡周界：滑坡体与周围未变位岩土体在平面上的分界线。 滑坡壁：滑坡体后缘由于滑动作用所形成的母岩陡壁，其坡角多为35-80度，平面上多呈圈椅状。滑坡壁上常见铅直方向的擦痕。 滑坡台阶：滑坡体下滑时各部分运

41、动速度不同而形成的错台。 滑坡舌：滑坡体前部伸出如舌状的部位。常伸入沟谷、河流。最前端滑坡面出露地表的部位，称滑坡剪出口。,71,6.3.2 滑坡的形成条件,相对高差较大，斜坡坡角大于10而小于45的斜坡，以及下陡中缓上陡的坡形是滑坡易发的坡形条件。其中斜坡越高，坡内的应力值越大，发生崩塌和滑坡的可能性就越大。坡角越大，坡脚的应力集中现象越突出，最大剪应力随之增高（最大主应力，最小主应力差值增高），斜坡将越易失稳。计算表明，当坡底宽0.8H时，不会对斜坡的失稳产生影响。,（1）产生滑坡的内在条件,坡形,72,6.3.2 滑坡的形成条件（续1）,在坡体的不同部位滑坡形成的概率不同，在凸坡形成滑坡

42、的概率最大，凹形坡发生滑坡的概率最低，直线坡段介于两者之间，这与不同坡形段所处的天然应力有关。可以根据下面的示意图进行分析。,（1）产生滑坡的内在条件,坡形,图6-28 不同坡形处应力环境示意图,73,6.3.2 滑坡的形成条件（续2）,水作用下容易发生变化的松散覆盖层、黄土、粘土、页岩、泥岩、煤系地层、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等是滑坡的易发生物质基础。岩土力学强度较弱与较坚硬岩层互层结构的碎屑岩组亦利于滑坡的形成。 研究表明，我国滑坡分布与岩性有密切关系，在易滑地层分布区域，往往滑坡成群出现，而在非易滑地层出露地区则斜坡稳定性较好。因此在斜坡稳定性研究中，应首先确定研究区是否有易滑地层分布

43、和出露。,（1）产生滑坡的内在条件,岩土体的岩性特征(易滑地层),74,6.3.2 滑坡的形成条件（续3）,（1）产生滑坡的内在条件,岩土体的岩性特征(易滑地层),图6-29 黄土坡滑坡平面图,75,6.3.2 滑坡的形成条件（续4）,（1）产生滑坡的内在条件,岩土体的岩性特征(易滑地层),图6-30 黄土坡滑坡崩滑堆积体物质组成结构剖面图,76,6.3.2 滑坡的形成条件（续5）,（1）产生滑坡的内在条件,岩土体的岩性特征(易滑地层),图6-31 黄土坡崩滑体软弱夹层,77,6.3.2 滑坡的形成条件（续6）,（1）产生滑坡的内在条件,构造结构面发育情况及坡体结构,岩土体中的各种结构面，包括

44、节理、裂隙、层理面、岩性界面、平行和垂直的陡倾构造面及顺坡缓倾的构造面都是产生滑坡的内在条件。这些结构面的种类、软弱性、展布范围、密集程度，特别是软弱结构面与斜坡临空面的关系，对斜坡稳定起着很大作用。 一般来说，结构面张开性较好或者破裂面和软弱夹层的抗剪强度较两侧岩土低，它们在空间的组合常成为斜坡变形破坏的滑动面。结构面延伸越长，贯穿性越好，其危害越大。,78,6.3.2 滑坡的形成条件（续7）,（1）产生滑坡的内在条件,斜坡内部应力,斜坡内部应力包括斜坡自重应力和构造应力等，在一些应力集中区常发生滑坡,（2）激发斜坡失稳的外部条件,地表水和地下水的影响,每到雨季，滑坡频繁发生，很多滑坡都是发

45、生在地下水活跃的斜坡地带和水库岸带。水的作用主要表现为对岩土的软化、泥化作用、水的冲刷作用、静水压力和动水压力变化的影响等。,79,6.3.2 滑坡的形成条件（续8）,（2）激发斜坡失稳的外部条件,地表水和地下水的影响,1985年6月12日，长江西陵峡上段兵书宝剑峡出口的北岸、湖北省秭归县龙江区的新滩姜家坡广家一带发生滑坡，面积约为75万m2，总体方量达3000万m3。滑坡位移与降雨的关系密切，如图6-32 。,图6-32 新滩滑坡滑动前后对比照片,80,6.3.2 滑坡的形成条件（续9）,（2）激发斜坡失稳的外部条件,地表水和地下水的影响,根据对三峡库区三期121个专业监测崩滑灾害点不同工况

46、下稳定性系数的统计，暴雨工况下稳定性系数明显低于天然工况；水位高、低对稳定性系数影响视不同滑坡而定；水位升过程对滑坡稳定性有利，水位降过程对滑坡稳定性不利。,图6-33 降雨量与位移关系图,81,6.3.2 滑坡的形成条件（续10）,（2）激发斜坡失稳的外部条件,地震的影响,地震也是造成斜坡破坏最重要的触发因素之一，许多大型滑坡的发生与地震密切相关。例如，发生于2008年5月12日的汶川地震，诱发了至少2万处的滑坡发生，造成了严重的灾难。,82,6.3.2 滑坡的形成条件（续11）,（2）激发斜坡失稳的外部条件,人为活动的影响,人为活动如采矿、修筑房屋、建设公路铁路等开挖地堑、掏挖坡脚都可能引

47、起斜坡体失稳而形成滑坡。由于建筑、填方、筑堤等在斜坡上增加荷载可使斜坡支撑不了过大的重量而失去平衡。边坡削方挖土，则会使坡脚下部失去支撑，导致滑坡发生。 例如：巴东城区白岩沟桥西滑坡，该滑坡由于修路切割了斜坡前缘坡脚，形成临空面，岩层层间裂隙发育，在重力作用下坡体沿着层间裂隙出现大面积拉张变形至最终发生滑动。,83,6.3.2 滑坡的形成条件（续12）,（2）激发斜坡失稳的外部条件,人为活动的影响,图6-34 白岩沟桥西滑坡,84,6.3.2 滑坡的形成条件（续13）,（2）激发斜坡失稳的外部条件,人为活动的影响,表6-5 滑坡外部影响因素汇总,85,6.3.3 滑坡体运动的几个阶段,（1）蠕

48、滑阶段,滑坡体的运动过程大致可分为四个阶段：,斜坡内部由于软弱面的存在及应力分布不均匀，某一部分出现缓慢变形，主要表现为斜坡眉峰、顶面出现张开裂缝，内部也产生张裂隙、剪裂面，或原有结构面张裂，并逐步向连通性的滑动发展。在此阶段斜坡前部岩土体会沿软弱面局部向临空方向缓慢位移，即出现蠕滑现象。,（2）滑动阶段,当若干裂隙渐渐沟通，或软弱层中形成一个整体的移动面时，蠕滑岩土体的后部及两侧主裂缝连通，两侧羽毛状裂缝形成，前部会断续出现鼓张裂缝和不连续放射状裂缝。此时，滑坡体形成。这个阶段称为滑动阶段。,86,6.3.3 滑坡体运动的几个阶段（续1）,（3）剧滑阶段,随着滑坡体滑移速度加快，后缘张裂缝急剧张开，并发生错动，两侧及前缘表部