工程地质学_第3章_李晓(第四次课)

五中滑坡 吉安滑坡 千将坪滑坡 武隆滑坡 茅坪滑坡
泥盆系
三峡库区易滑地层
2、岩体结构及地质构造
3、地形地貌
4、水的作用
4、地震
六、斜坡稳定性评价方法
1、自然历史分析法
滑坡形成演化的地质历史分析法实例
实例1 实例2
白衣庵古滑坡的形成演化 千将坪滑坡的发生机制
实例1
白衣庵古滑坡的形成演化
2、斜坡破坏
三、崩塌的形成条件
四、滑坡
1、滑坡的形态要素
2、滑坡的识别
如何识别滑坡体？
精细踏勘沟谷出露形态 站在滑坡体上看不出滑坡
★ ★ ★ ★ ★ ★
是否有滑带 标志层对比 圈椅状地貌 台阶状、坡脚凸出地形 地物变形（马刀树等） 岩体形态
滑坡要素示意图
3、滑坡活动的阶段性
4、滑坡分类
金川露天矿采场平面图
金川露天矿边坡在生产服务期（1966～1990年）曾发生方式独特的“倾倒－滑移”型 变形破坏现象，倾倒滑移体的地表面积 50万 m2、体积 1130万 m3。阶段边坡破坏严重， 许多地段的一、二百米边坡一滑到底，松石滚落。露天矿闭坑之后，边坡的变形仍不 终止，一直延续10年之久。
泥化层
砂岩
泥岩
堆积物
滑坡体从岩性上可分三层：最上部是风化松散堆积层，该层主要是泥岩的风化产 物和坡积物；风化松散堆积层下部是侏罗系中统泥质岩层，该层主要分布在滑坡 中下部，厚度大于10米；其下为侏罗系中统石英砂岩夹薄层泥岩层，该层下即为 滑坡滑带，滑坡滑床岩石为中侏罗系石英砂岩。滑床岩石倾角在滑坡区有变化， 上部较陡（倾角30°），下部较缓（倾角约十几度），滑床岩石节理发育较少， 仅有两组小节理，走向分别为 15°和75 °，宽度约1厘米。剪出口位于河床以 下，将厚层砂岩剪断后滑出。
露天矿边坡体倾倒变形破坏
边坡反倾岩体过量的倾倒变形，大幅度的岩体移动，最终导致边坡岩体首先 破坏，并呈块石滚落、碎屑溜滑。原有的次一级较陡的阶段坡体逐渐消失， 最后演化成坡角约等于休止角的较大直坡。
边坡表面地裂缝
边坡体表面出现许多纵横交错的地裂缝，它们的发生都牵就了 成岩地质体中原有的断层和构造节理。沿断层发育的地裂缝在 地表上一般呈现出陡坎，断层规模越大，陡坎的尺寸也越大。
鼓丘
210m 201m 178m
182m 164m
纵向裂缝 老公路
135m 149m 178m
堆石坝 滑坡形成拦河坝
体积2000余万立方米
450m
下滑25－30m
后壁滑面
鼓丘
宽850m 长1200m
纵向裂缝 老公路
135m 149m 178m
堆石坝 滑坡形成拦河坝
炭质页岩泥化层
剪断
基岩变倾角顺层高速滑坡
§8 岩质斜坡变形破坏的工程地质力学分析
一、斜坡及其应力分布特征
1、斜坡的几何要素
2、斜坡中的应力分布特征
主应力矢量图
二、斜坡变形破坏的类型
1、斜坡变形
金川露天矿边坡弯折倾倒变形实例
金川露天矿
金川露天矿是一座年产矿石 170 万吨的中型矿山。 1965 年基建剥离， 1966 年正式投产， 1990年闭坑。矿坑为纵长 1000余米、横宽 600米的椭圆形状。金川露天矿工程地质条件极 为复杂，断层纵横交错，岩体松软破碎。自 1969以来，露天矿边坡近一半的地段先后发 生明显变形和破坏，严重影响矿山生产和安全开采。多年以来，针对采掘期间边坡稳定 性开展了岩体工程地质力学综合研究，主要进行了大量的工程地质调查、工程地质岩组 划分、边坡工程地质分区、边坡变形监测、边坡岩体应力的光弹与数值模拟试验等研究 工作，为金川露天矿的安全开采和顺利闭坑提供了科学依据。
滑动 方向
对岸泥岩层的反倾结构
滑坡后壁 — 石英砂岩 倾角约26～30度
滑体裂缝： 后缘推移式滑坡 滑坡推向对岸的二个岩丘：高30米
推到对岸的河床堆积
剪断后推到对岸的砂岩块体
ห้องสมุดไป่ตู้
二、四组村民住房
450m
下滑25－30m
房370－380m
移民复建巴秭公路 硅厂原址
182m
滑后硅厂
页岩砖厂原址 滑后页岩砖厂
T2b4（三叠系中统巴东组第四层）紫红色钙质泥岩层
滑坡证据2——标志层对比
⑴、在滑坡西边界外，该层底板高程为350～360m。在滑坡西边界内， 该层底板高程约为320～325m 。两探井标志层底板高差27.52m，两探井水平 距11.6m，不可能是岩层倾斜造成这一高差。分析表明此处滑动垂直落差不 大，水平滑距约40m。 ⑵、在滑坡后缘白马沟该层顶板高程约395m，在滑坡体内钻孔ZK4高程 356.23m见该顶板，两者按岩层走向水平距约50m，下降高度约39m，滑距约 63m。 ⑶、在滑坡东边界外龙洞沟底高程 370m 处出露紫红色泥岩底板，在滑 坡东边界内出露高层为318m，落差为52m，水平距约70m，滑坡滑动距离约为 87m。
在滑坡中部前缘沿江大道边坡发现有 二级阶地覆盖在滑坡体上
褐黄色砂质粘土二级阶地， 经TL年龄测定，约12.33万年
在滑坡前缘的制砖厂 发现了一级阶地
黄色轻粉质亚粘土一级阶地， 经TL年龄测定，约4.79万年。
大滑坡首次滑动后， 在其前缘沉积了一、 二级阶地，使滑坡更 加稳定。
在一级阶地下层钙质粉土中发现了张剪与 压扭性节理，长度达0.8米至数米
☆ 滑坡首次滑动后趋于稳定，约12万年在其前缘沉积了二级阶地、 约5万年又沉积了一级阶地，阶地的形成使滑坡更加稳定。 ☆ 在3.6万年前曾发生了一次大规模崩塌，使滑坡后部平台加载 约600万吨，崩塌后滑坡发生了轻微蠕动，但没有形成滑动。 ☆ 白衣庵是一个多序次、 古、 老、新滑坡同时存在的复合滑坡 体，在大滑坡体上又发生了一系列小型次级滑坡，其中一些 次 级滑坡目前还处于活动阶段，滑坡正处于逐渐解体中。
★ 对滑带土采用TL（热释光）方法进行测年， 约15.17万年！
ZK16号钻孔在深度67.0m 处的滑 带擦痕及角砾, 擦痕面倾角5-10°
滑坡证据2——标志层对比
只要找出滑坡边界内外有明显特征的地层错位现象，就能证明滑坡的 存在，并可划定边界、确定滑距。为此，选择T2b4（三叠系中统巴东组第四 层）下部厚约7m的紫红色钙质泥岩层作为标志层，从地面露头、钻探、井探 中寻找此层的层位关系。
滑带1
滑带2
滑带发育在薄层炭质页岩上部的 20 18 16 一层页岩泥化层中，呈浅黄绿色， 14 12 厚 约 5 ～ 10cm 。 滑 带 厚 约 30 ～ 10 8 6 50cm ，含水量较高，塑性大，角 4 2 砾定向排列，擦痕和滑动镜面明 0 0 显。该层为滑坡滑动的软弱层， 是滑坡发生的控制带。
（１）按滑坡与岩层层面关系的分类
均质
（２）按滑坡始滑部位的分类
（３）按岩土类型的分类
五、影响斜坡稳定性的因素
1、岩土类型和性质
地层单位 系 统 组（群）
地层代 号
厚度 （m）
长兴组/大隆组 上统 龙潭组/吴家坪 二叠系 组 茅口组 下统 栖霞组 梁山组
P2c/P2d P2L/P2w P1m P1x P1L
104~180
第四系
Q
0~140
127~188
蓬莱镇组 上统 遂宁组
J3p J3s J2s J2xs J2x
215~1000 300~514 790~1703 335~498 240~350
上沙溪庙组 侏 罗 系 新田沟组 中统
岩 顶
宝塔滑坡 安乐寺滑坡
下沙溪庙组
侏罗系 二叠系
自流井组 下统 珍珠冲组 J1-1z 109~230 J1-2z 165~217
§5 岩体力学参数估算
1、节理化岩体变形模量的估算 2、节理化岩体强度的估算——Hoek-Brown强度准则
第三次课主要内容
§6 软弱夹层——泥化夹层
1、软弱夹层的危害 2、泥化夹层的形成演化模式 3、泥化夹层的物理力学特性
§7 地应力与地下工程稳定性
1、地应力（定义、重要性、组成、成因、自重应力计算、分布规律、实测方法） 2、岩石地下工程稳定性分析（解析法、数值计算法） 3、岩石地下工程的监测
钙质粉土层中的剪张节理，宽达3～4cm， 节理面平直光滑
分析结果表明，滑坡前缘钙质粉土 层中的张剪节理是滑坡蠕动推压形 成的，在一级阶地形成以后，是什 么原因引起了滑坡的蠕滑？
钙质粉土层节理走向与滑坡作用力方向的关系
在滑坡体后部的老龙洞沟附近 发现了土石堆积体，其中的块 石是后缘须家河组砂岩，故认 为在滑坡后缘曾发生了一次大 规模崩塌。经测算，崩塌堆积 体重约600万吨。崩塌时间？
F B
水文地质剖面图
A E I
基岩 风 化岩 体
D 滑带 A
E C
B
I
F
H
175m水 位 G 145m水 位 原 水位
J
8 6 5 4 3 2 1
B F
层 状块 裂 岩体 坡 积体
C G J
层 状碎 裂 岩体 一 级阶 地 下部 粉 土 洪 积层
D H
泥 岩隔 水 层 一 级阶 地 上部 粉 质粘 土 计 算断 面
1）在三峡库区已查明的2490处滑坡、崩塌体大都是古或老滑坡。 2）任何一个古滑坡都是在长期自然地质历史发展中形成和演化的。 3）滑坡的地质历史分析法就是要搞清滑坡在地质历史时期的形成演化过程 及其控制因素（讲古论今）。 4）在此基础上，建立工程地质模型，应用现代力学计算方法对滑坡现实和 未来稳定性进行评价，可能更加科学合理。
金川露天矿I-1区边坡岩体结构分析图
1－白云质大理岩；2－绿泥石云母石英片岩；3－混合岩；4—斜长角闪岩；5—超基性岩；6—断层带； 7—断层及其编号；8—边坡设计线；9—边坡及其主要结构面的赤平极射投影方位图；10——地层代号
随着采矿的延深，上、下盘边坡都发生过不同规模的裂缝、滑移、倾倒或坍塌等破坏。最典型的 是上盘西段Ⅰ-1区边坡的“滑移—倾倒式”变形破坏方式。自1964年顶部产生裂缝以来，经历了由 局部滑移，到大面积倾倒－坍塌、滚石灾害的全过程，其演化过程划分为四个阶段：孕育阶段 （ 1964年 11月－ 1974年 6月），滑移－倾倒体形成阶段（ 1974年7月－ 1975年 3月），倾倒逐次推移 阶段（1975年4月－1979年4月），倾倒区下部严重坍塌滚石阶段（1979年11月－1981年10月）。
滑带揭示
＋
标志层对比
确认古滑坡 (15.17万年)
Ⅰ
白衣庵确是一个古滑坡体， 它是一个顺层～切层基岩 滑坡，滑坡体积为 3600 万 m3 ，滑距约 40 ～ 87m ，剪出 口高程 100 ～ 120m 。滑坡发 生时间距今约为15万年。
Ⅰ
白衣庵滑坡滑动面等高线图
Ⅰ--Ⅰ剖面图
滑坡发生后，又发生 了什么地质事件？
Colluvium
崩塌堆积层中发现了埋藏的 植物炭化层，经 14C 年龄测定， 约3.567万年
在3.6万年前曾发生过一次大规模 崩塌，使滑坡后部平台加载约 600万吨，滑坡发生了轻微蠕动，
Charring layer
形成了前缘剪出口硬土的张剪节 理，但没有形成滑动。
白衣庵滑坡的发育演化史概述
☆ 白衣庵确是一个古滑坡体，它是一个顺层～切层基岩滑坡，滑 坡 体 积 为 3600 万 m3 ， 滑 距 约 40 ～ 87m ， 剪 出 口 高 程 100 ～ 120m。 滑坡发生时间距今约为15万年。
露天矿边坡移动变形特征
开挖后，高坡段岩体发生斜向下的位移，低坡段岩体则发生斜向上位 移，坑底呈现臌起特征。各条断层均产生了向采坑方面的移动。金川 露天矿坡肩位移可达20m。过量的陡倾变形可以导致块石沿斜坡体滚落。
边坡倾倒变形机理
边坡倾倒变形素描图
光弹性软材料模型试验
在边坡的较上坡段存在着反倾、陡倾的弱面时，当边坡加高加 陡到一定程度，常会发生倾倒变形和破坏。边坡倾倒变形呈现 坡段越高、层间错差（错距、陡坎）越大的特征。软材料模型 边坡试验再现了这一现象。
一 、二 级 阶地 粉 质粘 土
实例2 千将坪滑坡发生机制
滑坡考察
千将坪滑坡于2003年7月13日0时20分 （三峡工程蓄水后的40余天）高速滑 入青干河中，造成 24 人死亡， 346 间 房屋倒塌，近千人受灾， 4家企业全 部毁灭，直接损失5735万元。是建国 以来三峡库区规模最大的一次新滑坡。
精细的野外地质调查和测试工作是地质历史分析法的基础。
白衣庵滑坡位置
白衣庵滑坡位于重庆市奉节县城西约1.5km的长江北岸，在滑坡 体上建设有道路、桥梁、学校、工厂、村庄等重要设施。
目前水位
白衣庵滑坡蓄水前照片
古滑坡体？
发现滑带位置
滑坡证据1——发现了滑带
滑坡证据1——发现了滑带
CT-A探槽中挖出滑带土的擦痕、镜面与角砾