土质边坡破坏模式与稳定性计算公式

运动特征
边坡上局部岩土 体松动、脱落，主要运 动形式为自由坠落或滚 动 沿圆弧形滑动面 滑移
破坏机理
弯曲-拉裂、剪切-滑移。存在临空 面，当结合力小于重力时，发生滚动或 崩落
崩塌
圆弧 滑动
滑 坡
平面 滑动
剪切-滑移。人工开挖增大坡角， 或地表水入渗使内摩擦角和内聚力降低， 达到临界值沿圆弧形滑动面滑移 拉裂、剪切-滑移。层面或贯通性 结构面形成滑动面，结构面临空，坡脚 岩层被切断或坡脚岩层挤压剪切 张拉、剪切、弯折。自重应力和 岩土体强度能够维持平衡的最深张裂面
四、稳定性影响因素分析
2
①、水对土体有软化作用，会使土体的抗剪强度降低，而且 还会对结构面起到润滑作用； ②、在土体结构面中会形成一定的地下静水压力，随 外 着时间的推移会促使滑面变形而使土体失稳； ③、会产生冻胀现象。所以水文条件也是影 在 响边坡稳定性的重要因素。
因 ④、增加了土体的重度，也就增加了
层状松散土
二元结构土
我们目前遇到的大部分是均质土边坡。根据物质的不同均质土边坡又可以 分为: 一般粘性土边坡、黄土边坡、砂性土边坡、软土边坡和膨胀土边坡。
二、土质边坡破坏形式及破坏Baidu Nhomakorabea理
1.整体失稳：崩塌、滑坡、坍塌
破坏类型 外形特征
崩塌是发生在高陡边坡体上的岩土块 体自高处滑出、倾倒或崩坠而下的现象。崩 落体常翻滚而下堆于缓坡之上和坡脚附近， 形成具有一定天然休止角的岩土堆。 滑坡是边坡在重力、水、振动以及坡 形改变等因素的作用下，增大沿滑带的剪应 力，或者因震动液化、受水淋滤、自然和人 为开挖等破坏滑带岩土的结构，导致边坡上 的岩土体沿滑带作整体或大块向下、向前移 动的一种变形现象。
各类土的破坏形式
1、对于粘聚力为零的砂性均质 土边坡，发生滑坡破坏时，表现为 平面滑动，破坏面在截面上为一条 通过坡脚的直线；对于存在粘聚力 的粘性均质土边坡，则表现为圆弧 面滑动，破坏面在截面上为通过坡 脚的圆弧 2、黄土边坡坡体破坏形式主 要为滑坡和崩塌。滑坡或崩塌的形 成与边坡原始坡度有关：对于小于 50°的不稳定边坡，其破坏模式主 要是滑坡；51°～70°的不稳定边 坡破坏模式以滑坡为主，并伴有崩 塌；当边坡大于70°时，基本不发 生滑坡，主要破坏模式为崩塌。 3、均质土边坡发生坍塌破坏， 主要由于大部分岩土受湿，彼此结 合的密实度减小，使坡体中综合内 摩擦角变小不能支持原边坡坡度而 塌坡，上部塌至与当时含水程度及 密实度相适应的综合内摩擦角为止， 下部则是堆积坍下的土石其斜坡坡 度更缓。
坡面侵蚀
三、均质土边坡各种破坏模式
1、各种破坏形式形成条件及岩土结构
形成条件（即出现下列情况应采取措施）
崩 塌
①土质边坡的开挖坡角较陡(大于60°)，或下部存在 软弱层；②坡体上常发育数组陡立或倾向临空面的裂面； ③坡体上竖向节理发育，且裂缝形状不规则并紊乱成网， 破坏体趋向于发展成楔体；④边坡面上有泉水出露；⑤边 坡处于地震多发带或附近有爆破施工。
坡体松弛带内的岩土为雨雪水和上层滞水等 活动作用所及的范围，由于震动、或侧向卸 荷、与坡面加载以及四季中时干时湿等使松 弛带内岩土的结合密实度在不断变化，特别 雨季中或融雪后受湿的岩土自重增大、且强 度降低，其结合密实度不能支持旱季中斜坡 的陡度而塌坡，塌至与其相适应的斜率(受湿 时的综合内摩擦角)为止。
土体的下滑力； ⑤、当水发生渗流时会产 素 生动水压力；
四、稳定性影响因素分析
2、外在因素
地 震：地震作用对边坡的稳定性不利，主要是由于地震力的水平 分力，在横波的作用下，使边坡岩土体产生向临空面的拉力，易造 成边坡失稳破坏。另外，地震可能引起砂土液化、地下水位骤变、 坡体应力急剧改变、岩土体松动等多种不利因素，所以地震造成边 坡失稳的情况非常复杂，要做到合理的防护，还有待开展更多的地 震工程的研究。地震的发震时间、地点及地震震级都是很难准确预 测 人为因素：人为因素的影响主要考虑施工步骤对边坡稳定性产生的 影响，主要是坡形
我们实际中考虑滑坡的破坏性
三、均质土边坡各种破坏模式
2、土质边坡破坏机理
边坡的失稳破坏主要是由于边坡内所受的应力超过岩土体或 结构面的强度，从而导致边坡结构破坏。边坡变形表现为卸荷 回弹和蠕变两种主要方式。（具体破坏机理见下表。）
破坏 形式
破坏机理
土质边坡发生滑坡破坏根本原因在于边 坡沿潜在滑动面所受到的抗滑力(矩)小于其 下滑力(矩)，则边坡将沿潜在滑动面发生滑 坡破坏，主要表现为边坡整体的剪切滑移。
对于土质边坡来讲，滑坡多产 生于30°～55°之间的土坡，这类 边坡易发生整体滑坡破坏。
坍 塌
1、地形条件：坡度一般要大于岩屑的休止角,要大于33°； 坍塌产生于易风化的土质边坡 坡地的相对高度大于50米时,可发生大型崩塌.2、地质条 和类土质边坡，尤其在膨胀土边坡 件：软弱面与坡面的倾向和倾角的关系不同,斜坡发生崩 或处于冻胀作用强烈区的边坡，一 塌的可能性也不一样.3、气候条件：温差较大,降水较多的 般发生在坡度大于20°时，随坡度 地区易发生崩塌.4、地震,强烈的融冰化雪.5、人工开挖边 增大发生坍塌的几率也越大，在暴 坡 .。 雨季节，边坡表层岩土强度迅速降 低，也会促使坍塌破坏发生
四、稳定性影响因素分析
1、内在因素
临空条件：
① 、坡高：边坡稳定性随 坡高的增加成幂函数减小， 在20m以下边坡的稳定性 变化较大，坡高大于20m， 稳定系数的变化趋势趋缓。 坡高对边坡稳定性的影响 较大，属于敏感因素。随 着坡高的增大，边坡发生 破坏时位移和应变急剧增 加，发生突变，由此可将 其视为坡体即将发生破坏 的依据；
砂 性 土 边 坡 黄 土 边 坡
以粘粒为主，一般干时坚硬， 1．矿物成分，特别 遇水膨胀崩解。某些粘土具 是亲水、膨胀、溶滤 大孔隙性(如山西南部的粘土)，性矿物含量； 某些粘土甚坚固(如南方网纹 2．节理裂隙的发育 红土)，某些粘土呈半成岩， 状况； 但含可溶盐量高(如黄河上游 3．水的作用； 的粘土)，某些粘土具水平层 4．冰融作用 理(如淮河下游的粘土) 以砂砾为主，结构较疏松， 1．颗粒成分及均匀 凝聚力低为其特点，透水性 程度； 较大，包括厚层全风化花岗 2．含水情况； 岩残积层 3．振动； 4．地表水及地下水 作用 以粉粒为主、质地均一。一 主要是水的作用，因 般含钙量高，无层理，但柱 水湿陷，或对边坡浸 状节理发育，天然水含水量 泡，水下渗使下垫隔 低，干时坚固，部分黄土遇 水粘土层泥化等 水湿陷，有时呈固结状，有 时呈多元结构
水的渗入及
爆破等都能 造成边坡失 稳。
岩土体的流 变性质是影 响边坡稳定 及边坡加固 措施的一个 重要因素
岩土体质量
增大，岩土
因被软化而 抗剪强度降 低，并使孔
(裂)隙水压
力升高
风化作用
地震
人为因素
时间因素
水的作用
四、稳定性影响因素分析
1、内在因素
岩土强度参数：粘聚力和内摩擦系数是边坡稳定性 的敏感因素，稳定系数K随粘聚力C和内摩擦系数 tanφ的增大均呈线性增大，变化明显。
滑 坡 破 坏
崩 塌 破 坏
土质边坡发生崩塌破坏主要因为开挖引 起坡表岩土体向临空面发生位移，并可能在 坡项或体内产生顺坡面向的裂隙，或其出口 为上大下小的楔状体的楔尖先压碎破坏，上 部岩土在失去承托和支顶下失稳。崩塌破坏 主要以张拉破坏为主，形式上主要表现为岩 土体的翻转、滚动、弯曲折断，崩塌体翻倒 时，在空间的方位是随便改变的。
类型
均质土边坡
结构特征
稳定性影响因素
整个坡体由均质土构成，基本不含节 土体强度和坡形 理、裂隙、没有贯通性的结构面 由不同类型的松散土层构成，控制性 土体强度、坡形、沉积层面 结构面是沉积层面 产状与坡面的组合关系 由岩层与上覆土松散堆积层构成或软 土体强度、坡形、二元结构 硬差别较大上下土层，控制性结构面 层面产状与坡面结合关系 是岩土分界面和沉积层面
土质边坡破坏模式与稳定性计算公式
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资料收集：
1 一、土质边坡的结构类型 CONTENTS
目 录
2 二、土质边坡破坏形式及破坏机理 3 三、均质土边坡各种破坏模式 4 四、稳定性影响因素分析
5 五、稳定性分析与计算
一、土质边坡的结构类型
土质边坡：泛指具有倾斜面的土体，根据土体结构可分为三类：
② 、坡度：坡度对边坡的稳定 性影响最大，边坡的稳定系数 随坡度增大呈幂函数减小，坡 度小于50 ° 时变化较大，大于 50 °变化趋缓。随着坡度的增 大，坡体位移与剪应变急剧增 加，发生突变，由此可将其视 为坡体即将发生破坏的判据；
③、坡形：边坡开挖时阶梯型 边坡比一坡到顶的边坡稳定性 好，并且台阶越宽、台阶数越 多稳定性越好，设计时结合造 价和旅工难易程度进行取舍。 坡表形态中，微凹型、直线型、 微凸型边坡稳定性依次减小。
三、均质土边坡各种破坏模式
3、均质土边坡各种破坏模式
根据上表，可以看出土质边坡影响稳定性的因素主要是土体 强度和水的作用，而产生的破坏形式以滑坡为多，崩塌和坍塌是 开挖边坡过程中常见的（该处应该加上坡高、坡角、坡形的影响）
四、稳定性影响因素分析
内 在 因 素
初始应力
指开挖边坡，坡脚附近出现剪应力集中带， 坡顶和坡面的一些部位可能出现张应力区， 可直接引起边坡变形破坏。
岩土结构
土质边坡中黄土边坡有较好的 直立性，所以开挖坡度往往较陡， 土体中本身存在裂隙、空洞，在开 挖卸荷后扩大，导致坡体局部易出 现崩塌破坏。
滑 坡
①开挖深度较大或开挖坡度较陡；②坡内有倾向临 空面的软弱层(带)、结构面或层面；③开挖边坡面出现上 层滞水面、潜水面或有泉出露；④有明显的滑移剪切面出 露；⑤在不良土质地区，如软土、膨胀土；⑥在较恶劣的 气候下施工，如雨季、寒冬季节。
坍 塌 破 坏
三、均质土边坡各种破坏模式
3、均质土边坡各种破坏模式 边坡类 型
粘 性 土 边 坡
主要特征
影响稳定的主要 因 素
可能的主要变形模式
1．裂隙性粘土常沿光滑裂隙 面形成滑面，含膨胀性亲水矿 物粘土易产生滑坡，巨厚层半 成岩粘土高边坡因坡脚蠕变可 导致高速滑坡； 2．因冻融产生剥落； 3．坍塌 1．饱和均质砂性土边坡，在 振动力作用下，易产生液化滑 坡； 2．管涌、流土； 3．坍塌和剥落 1．崩塌； 2．张裂： 3．湿陷； 4．高或超高边坡可能出现高 速滑坡
岩土的成因类型、组成的矿物 岩土体性质 成分、岩土结构和强度，是决
定边坡稳定的重要因素。
岩土体结构 和构造 地形地貌及 临空条件 结构类型、结构面形状、与坡 面的关系是边坡稳定的控制因 素。 临空面、坡高、坡度、坡面形 状等直接与边坡稳定性有关。
四、稳定性影响因素分析
外在因素：
地震作用除了 风化作用 岩土体受到地 震加速度的作 使岩土的 用而增加下滑 强度减弱、力外，在地震 裂隙增加，作用下，岩土 影响斜坡 中的孔隙水压 的形状和 力增加和岩土 体强度降低都 坡度， 对边坡的稳定 不利。 边坡的不合 理设计、开 挖或加载， 大量施工用 水的入渗使
五、稳定性分析与计算
1.直线滑动面法：
松散的砂类土边坡，渗水性强，粘性差，边坡稳定主要靠其内 摩擦力。失稳土体的滑动面近似直线状态，故直线滑动面法适用于 砂类土：如下图所示，验算时，先通过坡脚或变坡点假设一直线滑 动面，将边坡斜上方分割出下滑土楔体ABD，沿假设的滑动面AD滑动， 其稳定系数K按下式计算(按边坡纵向单位长度计)：
岩土体沿莫一弱 面或朝向坡外的结构面 整体向下滑移
坡体松弛带内的岩土由于震动、或侧 向卸荷、与坡面加载以及四季中时干时湿等
因自重应力超过 岩土体强度而产生张剪 性破坏，由坡顶向坡内 逐渐扩展
坍塌
使松弛带内岩土的结合密实度在不断变化而 塌坡，塌至与其相适应的斜率为止
崩塌
滑坡 坍塌
2.坡面破坏：坡面侵蚀、剥落
A
B C
结构面强度参数：边坡岩土体中的结构面对边坡 稳定性影响较大。边坡稳定系数K随结构面粘聚力 c和内摩擦系数tanφ的增大均呈对数关系增大，变 化较明显。结构面的强度与结构面的贯通度及面 内填充物相关。（不同土层面间的粘聚力和内摩 擦角怎么确定）
结构面倾角：结构面的存在，降低了土体的整体强度， 增大了坡体的变形性能，加强了土体的流变力学特性， 加深了岩土体的不均匀性、各向异性和非连续性等性 质。边坡的稳定系数随接触面倾角的增大而减小（稳 定系数与接触面倾角的tan值呈线性关系）