边坡工程.PPT

(4)坡面形态：平面上的凹形坡，应力集中明显减缓。 圆形和椭圆形边坡，坡脚最大剪应力仅为一般斜坡的1/2。 当水平应力坡形于椭圆形矿坑长轴时，应力集中较缓和。
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(3)岩体性质 岩体变形模量对边坡应力影响不大，泊松比对边坡应力
影响较大。这是由于泊松比的变化，可以使水平自重应力 发生改变。
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原始应力状态：
H
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＝
1
H
＝ 3 1－
H
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1 3
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一、应力状态的变化
• 在岩土体中进行开挖，形成人工边坡后，由于开挖 卸荷，在近边坡面一定范围内的岩土体中，发生应 力重分布作用，使边坡岩土体处于重分布应力状态。
• 边坡岩土体为适应重分布应力状态，将发生变形和 破坏。因此，研究边坡岩土体重分布应力特征是进 行稳定性分析的基础。
1.松弛张裂
松弛张裂是边坡的侧向应 力削弱后，由于卸荷回弹而 在斜坡上出现张裂的现象。
随着河谷的进一步深切， 卸荷裂隙向深部发展，还可 以产生与坡面大角度相交或 近于垂直的剪切裂隙，卸荷 裂隙由坡面向深部有时呈多 层发育，在边坡形成松弛张 裂——卸荷裂隙带。
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砂岩中的柱状节理（松弛张裂）
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卸荷张裂
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峡谷地区卸荷发育示意图
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发育深度：河谷谷坡卸荷带的发育宽度和深度与边坡的岩 性及岩体结构有关，此外还受边坡形态和原始应力状态控制， 边坡愈高愈陡，水平残余构造应力愈大，则卸荷裂隙愈发育。 在深切河谷和高水平残余构造应力区，谷坡的发育宽度及自 地表向下的发育深度可达到数十米甚至上百米。
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2. 坡形的影响
(1) 坡高：不改变应力等值线图象，应力随坡高而增高。 (2) 坡角：坡角变化明显改变了应力分布图象。随坡角变陡， 张力带的范围有所扩大，坡脚应力集中带最大剪应力值也随之 增高。
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(3) 坡底宽度：当W<0.8H时, 坡脚最大剪应力随底宽增大而 急剧减小 。当W>0.8H时， 则保持为一常值（称为“残余 坡角应力”）
地铁隧道坍塌（2007.3）
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2010年地质灾 害类型构成图
斜坡稳定性的工程地质分析意义：
(1)通过勘察对斜坡的稳定性做出评价和预测； (2)为设计合理的工程边坡和制定. 有效的防治措施提供地质依据。
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第2节 斜坡中的应力分布特征
岩体中应力的分布特征决定了斜坡变形破坏形式 和机理，对斜坡为稳定性评价、预测预报及整治 提供岩体力学依据。
形成机制：岩体初始应力释放后卸荷回弹。 原 因：人工开挖边坡、河流下切侵蚀、坡脚软弱层的蠕 变、震动(地震或爆破)、边坡体压应力集中而产生压致拉裂 等，均可引起边坡张裂变形。 后 果：岩体原有整体性受到破坏，强度降低，有利于水 的渗入，逐渐发展为崩塌、滑坡等。
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2.蠕动变形
蠕动变形是指边坡岩体主要在重力作用下向临空方向发生 长期缓慢的塑性变形的现象，有表层蠕动和深层蠕动两种 类型。
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1、边坡面附近 的主应力迹线发 生偏转。最大主 应力σ1与坡面近 于平行，最小主 应力σ3与坡面近 于正交，向坡体 内逐渐恢复初始 应力状态。
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2、坡面附近产生应力集中带。在坡脚附近，最大 剪应力增高，最易发生剪切破坏。在坡肩附近，常 形成拉应力带。边坡愈陡，则此带范围愈大，因此， 坡肩附近最易拉裂破坏。
人工边坡(简称边坡）是指经人工开挖或改造形成的斜坡 （道路工程中的路堑、路堤边坡，房屋、桥梁工程的基 坑边坡，露天矿山的边坡，水电工程中的运河渠道边坡， 船闸、溢洪道边坡、饮水水洞进、出口边坡、土石坝边 坡及坝肩边坡等）。
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唐古拉山北的断坡滑塌（镜头向南，2001.3）
二者在边坡变化过程中是相互密切联系的。边坡破坏前， 边坡岩体总要经历一个从徐变到巨变的变形过程。
常见的边坡变性破坏主要类型有：松弛张裂、蠕动变形、 倾倒、崩坍和滑坡。
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一、斜坡变形的基本类型
斜
松弛张裂
坡
表层蠕动
变
形 的
蠕动变形
基 本
深层蠕动
类
弯曲倾倒
型
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宁东盆中的断坡滑塌（镜头向南，2001.7）
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江、河、湖、海岸坡
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挖方：沟、渠、坑、池
露 天 矿
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填方：堤、坝、路基、堆料
小浪底土石坝
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山坡上方有崩落和滑动危险的巨石
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边坡工程
资源环境学院
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第1节、概述 第2节、斜坡中的应力分布特征 第3节、斜坡变形破坏的基本类型 第4节、影响斜坡稳定性的因素 第5节、斜坡稳定性的工程地质评价方法
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第1节 概述
斜坡统指地表一切具有侧向临空面的地质体，包括天然 斜坡和人工边坡。
天然斜坡(简称斜坡）是指自然地质作用形成未经人工改 造的斜坡（山体斜坡、河谷岸坡、海岸陡崖等） 。
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3、与主应力偏转相联系，最大剪应力迹线也发生偏 转，呈凹向临空面的弧线。
4、坡面上径向应力为零，为双向应力状态，向坡 内逐渐转为三向应力状态. 。
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二、影响边坡应力分布的因素
1. 岩体初始应力的影响 初始应力场、尤其水平剩余应力使坡体中主应力迹
线的分布形式有所不同，明显改变了各应力值的大 小；使应力分异现象加剧,尤其对坡脚应力集中带和坡 面张力带的影响最大。
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(4)结构面 结构面的存在使坡体中应力发生不连续分布，
并在结构面周边或端点形成应力集中带或阻滞应 力的传递，这种情况在坚硬岩体边坡中尤为明显。
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第3节 边坡变形破坏的基本类型
边坡变形：指坡体只产生局部部位的位移和微破裂，岩 块只出现微量的脚变化，没有显著的剪切位移或滚动， 因而边坡不至引起整体失稳。 边坡破坏：指坡体以一定的速度出现较大的位移，边坡 岩体产生整体滑动、滚动或转动。