边坡工程第1章-边坡工程与地质灾害(冶金出版社)

滑坡
滑坡是边坡岩土体以剪切破坏为主的边坡破坏，边坡岩土体沿剪切滑动 面向下滑落，可按滑动面或破坏面的纵剖面形态划分为平滑型(顺向)滑坡和弧 形或转动型(切层)滑坡两种类型，滑面形态还可能是平面与弧形面组合形式或 更为复杂。
β≈α
β≥α
(侧向)扩离
扩离是边坡岩土体因下伏平缓产状的软弱层塑性破坏或流动引起的破坏， 软层上覆岩土体或作整体，或被解体为系列块体，向坡前临空方向“漂移”。 下伏塑性流动状态的软岩可因块体自重压缩而被挤入被解体的块体之间，造
宝成铁路K190段滑坡
铁路、公路边坡由于大部分为明挖，滑坡通常是路堑开 挖的重要制约因素，上图为1992年宝成铁路K190段滑坡， 属较为典型的一处由工程开挖导致的滑坡灾害。
高切坡，加之2002年7月24~25日的连续降雨，坡顶边缘排水渠集水及降
水入渗，最终诱发边坡滑塌，如图所示。
1.3.1 土质边坡中的常见滑坡
特别感谢本教材及PPT中引用文献及图片的作者！
边坡工程
Slope Engineering
吴顺川 北京科技大学 2017.10
第一章
边坡工程与地质灾害
本章主要内容
本章主要介绍边坡工程的基础知识与概念，详细讲述
边坡与滑坡的概念与分类、边坡变形破坏的演化过程与类
别特征，总结近年来国内外发生的典型边坡地质灾害以及 我国目前边坡灾害概况与防治现状。
(2) 人工边坡(填方边坡)
在饱和软黏土上修建堤坝，当施工速率较高时，经常会发生滑坡。 左图为2001年长江大堤江西马湖段软弱地基上发生的一处滑坡。饱和黏 土通常压缩性大而渗透系数小，填土增加的地基应力要完全转化为有效 应力，必须将地基中的水充分挤出，如果施工速率过快，则孔隙水压力 无法及时消散，土体无法在上部荷载作用下快速固结，因而诱发滑坡。 为了保证在软基上修筑堤坝的稳定性，常需要采取一定的工程措施，
土质边坡中的常见滑坡 岩质边坡中的常见滑坡
1.4
我国边坡灾害及防治现状
我国边坡灾害概况 我国边坡灾害防治现状
1.1
基本概念
1.1.1 边坡概念与分类 1.1.2 滑坡概念与分类 1.1.3 边坡工程分级
1.1.1 边坡概念与分类
倾斜的地面称为斜坡或边坡，典型的边坡如左图所示。边坡坡面与坡顶面相交的部 位称为坡肩；与坡底面相交的部位称为坡趾或坡脚；边坡坡面与水平面的夹角称为坡面 角或坡倾角；坡肩与坡趾间的高差为坡高。 边坡按成因可分为两类，即天然边坡和人工边坡。 天然的山坡和谷坡为天然(自然)边坡，此类边坡是在地壳隆起或下陷过程中逐渐形成的，此类运动当前可能仍在持续。 然而，只要边坡位于侵蚀基准面以上，不论成因如何，其即处于被剥蚀和夷平的环境之中，开始了风化、解体以至滑塌的过 程，较大规模的破坏就是滑坡。因工程建设开挖或填筑而形成的边坡为人工边坡，开挖形成的边坡称为挖方边坡，填方形成 的边坡称为填方(构筑)边坡，水利行业也常称为坝坡。此类边坡的几何参数可人为控制。 边坡按介质组成可分为土质边坡和岩质边坡两类。土质边坡稳定性取决于土体强度，岩质边坡稳定性则主要取决于结构 面的空间分布及其强度。因岩、土体结构及其力学行为差异很大，边坡破坏模式有显著区别，其变形破坏特征及灾害实例后
(侧向)扩离
扩离是边坡岩土体因下伏平缓产状的软弱层塑性破坏或流动引起的破坏， 软层上覆岩土体或作整体，或被解体为系列块体，向坡前临空方向“漂移”。 下伏塑性流动状态的软岩可因块体自重压缩而被挤入被解体的块体之间，造
Ⅱ
成块体“东倒西歪”现象，这是其区别于一般滑坡的重要特征。
(侧向)扩离 Ⅲ
1.2.2 边坡破坏形式及分类
崩塌
崩塌是边坡岩土体以张性破裂为主的边坡破坏，包括了小规模块石的坠
落和大规模的山(岩)崩。崩塌体通常破碎成碎块堆积于坡脚，形成具有一定天 然休止角的岩堆，一定条件下，可在继续运动过程中发展为碎屑流。
边坡岩体结构类型与变形破坏方式对照表
主要特征 类型 结构及产状 均质的土质或半 均质或似均 岩质边坡，包括 质体边坡 碎裂状或碎块体 (Ⅰ) 然休止角 边坡 平缓层状体边坡 Ⅱ1 缓倾外层状体边 坡Ⅱ2 中倾外层状体边 坡Ⅱ3 层状体边坡 陡倾外层状体边 (Ⅱ) 坡Ⅱ4 陡立-倾内层状 斜体边坡Ⅱ5 β≥α 崩塌或切层转动 弯曲-拉裂 型滑坡 弯曲-拉裂(浅部) 蠕滑-拉裂(深部) 崩塌、深部切层 转动型滑坡 β＜α 平推式滑坡、转 滑移-压致拉裂 动型滑坡 顺层滑坡、或块 滑移-拉裂 状滑坡 滑移-弯曲 顺层-切层滑坡 体性质或天 蠕滑-拉裂 塌 取决于岩土 转动型滑坡或滑 外形 主要模式 可能破坏方式
岩 质 边 坡 边坡类型 岩体类型为Ⅰ或 Ⅱ类
建筑边坡工程安全等级(GB 50330)
边坡高度H(m) H≤30 15＜H≤30 岩体类型为Ⅲ或 Ⅳ类 H≤15 10＜H≤15 土质边坡 H≤10 破坏后果 很严重 严重 不严重 很严重 严重 很严重 严重 不严重 很严重 严重 很严重 严重 不严重 安全等级 一级 二级 三级 一级 二级 一级 二级 三级 一级 二级 一级 二级 三级
学习要点
了解并掌握边坡工程的基础知识与概念，熟
悉边坡变形破坏的演பைடு நூலகம்过程及类别特征，理解并
掌握边坡与滑坡的概念与分类。
目录
CONTENTS
1.1
基本概念
边坡概念与分类 滑坡概念与分类 边坡工程分级
1.2
边坡变形与破坏
边坡变形破坏的形成演化阶段
边坡破坏形式及分类
1.3
边坡地质灾害类型与实例
1.2.2 边坡破坏形式及分类
崩塌
崩塌是边坡岩土体以张性破裂为主的边坡破坏，包括了小规模块石的坠
落和大规模的山(岩)崩。崩塌体通常破碎成碎块堆积于坡脚，形成具有一定天 然休止角的岩堆，一定条件下，可在继续运动过程中发展为碎屑流。
破坏类型 物质组成
边坡破坏(失稳)基本类型
岩质→土质 继续运动中可能转化 的运动方式
滑坡
滑坡是边坡岩土体以剪切破坏为主的边坡破坏，边坡岩土体沿剪切滑动 面向下滑落，可按滑动面或破坏面的纵剖面形态划分为平滑型(顺向)滑坡和弧 形或转动型(切层)滑坡两种类型，滑面形态还可能是平面与弧形面组合形式或 更为复杂。
崩落(崩塌) Ⅰ
碎屑流
平滑面型 Ⅱ1 滑落 (滑坡) 碎屑流或泥流(土爬) 弧形滑面 (旋转型) Ⅱ2
1.2
1.2.1 边坡变形破坏的形成演化阶段
应力变化 岩土体变形 边坡破坏
边坡形成过程中，由于应力状态的变化，边坡岩土体产生不同方式、不同规 模和不同程度的变形，并在一定条件下发展为破坏。边坡破坏系指边坡岩土体中 已经形成贯通性破坏面时的变形。而在贯通性破坏面形成之前，边坡岩土体的变 形与局部破裂，称为边坡变形。边坡中已有明显变形破裂迹象的岩土体，或已查 明处于进展性变形的岩土体，称为变形体。被贯通性破坏面分割的边坡岩土体， 可以多种运动方式失稳破坏，如滑落、崩落等。破坏后的滑落体(滑坡)或崩落体等 被不同程度地解体，但在特定的自身或环境条件下，还可继续运动，演化或转化 为其它运动方式，称为破坏后的继续运动。边坡变形、破坏和破坏后的继续运动， 分别代表了边坡变形破坏的3个不同演化阶段。
块状体边坡 (Ⅲ)
变角倾外层状体 边坡 上陡，下缓Ⅱ6 可根据结构面组 合线产状按Ⅱ类 方案细分 平缓软弱基座体 软弱基座体 边坡 (Ⅳ) 缓倾内软弱基底 体斜坡Ⅳ2 斜坡Ⅳ1 一般情况上 陡下(软弱基 底)缓 塑流-拉裂 崩塌、转动型滑 坡(深部) 扩离、块状滑坡 多为滑移-拉裂 β≤α 滑移-弯曲 顺层转动型滑坡
1.1.2 滑坡概念与分类
滑动面
纵向 裂缝
滑坡床
滑坡体
滑坡 后壁 滑坡 侧壁
放射 裂缝
左图为典型滑坡的基本构成要素，主要包括滑坡体、滑动面、滑坡床、滑坡后壁、滑坡侧壁、滑坡台地、滑
坡台坎、滑坡剪出口、滑坡脚、滑坡趾、横向裂缝、纵向裂缝、放射性裂缝等。
1.1.2 滑坡概念与分类
简单平 面剪切 滑动 带张裂 缝的剪 切滑动
成块体“东倒西歪”现象，这是其区别于一般滑坡的重要特征。
1.3
边坡地质灾害类型与实例
1.3.1 土质边坡中的常见滑坡 1.3.2 岩质边坡中的常见滑坡
1.3.1 土质边坡中的常见滑坡
(1) 天然边坡
1983年3月17日17时45分发生于甘肃东部黄土高原洒勒山 的滑坡是一个典型实例，如图所示。滑带由临夏组黑灰色黏土岩 演变的厚5~20cm的夹层组成，矿物成分以蒙脱石为主。滑坡在 无明显触发因素的情况下于1979年9月起动，当时在北坡发现宽 约10cm的东西向裂缝，自1982年10月至12月开始进入挤压滑 移阶段，最终于1983年3月进入剧变和滑动阶段。滑坡体积约 5000m3，摧毁4个村庄，造成227人死亡。 2005年5月9日23时许，山西省吉县吉昌镇桥南村水洞沟发生特 大山体滑坡，坍塌的黄土将通往乡宁县的209国道阻断，大量黄 土瞬间从陡峭的边坡上滑落，依山而建的数排窑洞共11户农家约 24人被埋在数十米厚的黄土下，如图 1 7所示。此次滑坡滑体长 度250m，高度80m，土方量约65万m3，属严重自然地质灾害。
弧形 滑面
旋转 剪切
1.1.3 边坡工程分级
针对不同类型的边坡工程，应根据工程规模及其 重要性进行具体划分。通常边坡级别确定应考虑以下 因素：①对建筑物安全和正常运营的影响程度；②对 人身和财产安全的影响程度；③边坡失事后的损失大 小；④边坡规模大小；⑤边坡所处位置；⑥边坡服务 年限；⑦社会和环境因素等。 目前，不同边坡工程规范因考虑和侧重评价的因 素有所差异，故边坡工程级别的划分方法不尽相同。
山西吉县山体滑坡
洒勒山滑坡
1.3.1 土质边坡中的常见滑坡
(2) 人工边坡(挖方边坡)
陕西延安吴旗宗湾子村黄土滑坡
2002年7月25日，陕西延安吴旗宗湾子村发生黄土滑塌，滑塌体高约 20m，宽15m，平均厚约2m，体积约600m3，砸毁窑洞3孔，造成17人 死亡。由于人工开挖坡脚，盲目削坡，此处形成高约25m、坡度约80°的
三维楔 体滑动
平面剪切滑动
上部滑 块驱动
阶梯式 滑动
存在两 个滑面
1.1.2 滑坡概念与分类
旋转剪切滑动的滑面通常呈弧形，岩土体沿此弧形滑面滑
移。在均质岩土体介质中，易产生近圆弧形滑面，当岩土非常
软弱(土质边坡)或岩体节理十分发育甚至已破碎(废石堆)时，破 坏也常常表现为圆弧状滑动。但在非均质边坡中，因受层面、 节理裂隙的影响，滑面很少为圆弧状。 边坡的失稳滑动过程有长有短，有快有慢，但一般均可分 为三个阶段。初期是蠕动变形阶段，此阶段坡面和坡顶出现张 裂缝并逐渐加长和加宽，滑坡前缘有时出现挤出现象，地下水 位发生变化，有时会发出响声；第二阶段是滑动破坏阶段，滑 坡后缘迅速下陷，岩土体以较大的速度向下滑动，该阶段往往 造成巨大危害；最后是逐渐稳定阶段，疏松的滑体逐渐压密， 滑体上的草木逐渐生长，渗出的地下水由浊变清等。
建筑边坡工程通常根据其损坏后可能造成的破坏
后果(危及人的生命、造成经济损失、产生社会不良影 响)的严重性、边坡类型和坡高等因素进行边坡级别划 分。《建筑边坡工程技术规范》(GB50330)将建筑边 坡工程划分为三级，参照右表所示。
边坡变形与破坏
1.2.1 边坡变形破坏的形成演化阶段
1.2.2 边坡破坏形式及分类
文将分别进行叙述。
1.1.2 滑坡概念与分类
在重力及其它因素作用下，边坡岩土体沿下坡方向 滑动的现象以及由其引发的地貌特征改变统称为滑坡， 左图为一类典型的滑坡(2005年美国加利福尼亚拉龚吉达
滑坡)。
根据边坡失稳机理及边坡属性、特点，可将滑坡分 为不同的类型，本章仅作简要介绍，详见后续章节。除 “滑坡”外，还有很多诸如边坡失稳等其它可表述相同 概念的名词或术语，但“滑坡”使用最为广泛，可适用 于各种类型和规模的边坡失稳滑动。
长江大堤江西马湖滑坡
例如通过砂井、塑料排水板或真空预压等技术，加速水压力消散。
1.3.1 土质边坡中的常见滑坡
(3) 地质环境边坡(古滑坡体和堆积体边坡)
四川省甘孜藏族自治州丹巴县县城座落于大金河右岸的狭窄河谷地带，高 程1864m，城区规划面积为2.5km2，城区人口约1.1万人。2002年8月，丹巴 县城后侧高200m、平均坡度32°的高陡斜坡出现变形；2004年10月，变形明 显加剧；2005年1~3月，出现4次变形加速期，整体下滑迹象日趋明显。2月3 日位移量由原来6mm增大到8mm；2月22日，日均位移速率增至17~33mm； 3月8日，主滑面日位移量达到18mm；3月14日，斜坡变形再次加速并发生局 部崩滑，前缘外推和鼓胀，多处房屋被摧毁，造成1066万元的经济损失，此时， 斜坡累计变形量已达70~80cm，最大点接近1m，边界裂缝已基本贯通和圈闭， 总体积2.20×106m3的丹巴滑坡基本形成。如果该滑坡再次发生远距离整体滑