第6章_边坡稳定性的工程地质研究

盐池河崩塌
岩崩的形成机理
岩崩的形成机理，一般有下列三种。 (1)边坡被陡倾裂隙深切，在外力及自重力的作用下逐渐向坡外 倾斜、弯曲，陡倾裂隙被拉开，岩体下部因弯曲而被拉裂、折断， 进而倾倒崩塌。 (2)在坚硬岩层的下部存在有软弱岩层，当它发生塑性蠕变(塑性 流动或剪切蠕变)时，则可导致上部岩层深陷、下滑、拉裂以至倾 倒崩塌。 (3)下部有洞穴或采空，岩体沉陷、陷落，将边部岩体挤出，倾
第十一章 边坡稳定性 的工程地质研究
第一节 概述
边坡包括自然边坡和人工边坡两种类型。 自然边坡：在自然地质作用下形成的山体斜坡、河谷岸坡、海岸陡
崖等；
人工边坡：人类工程活动形成的规模不同、陡缓不等的斜坡，例如 道路工程中的工程中的路堑、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。
b. 水平构造应力为3γh，斜坡张裂带
二、影响边坡岩体应力分布的主要因素
边 坡 应 力 分 布 的 一 般 特 征
二、影响边坡岩体应力分布的主要因素
0 5 10 15 20 25 30
2.坡形的影响
坡 角
最
➢ 随着坡高的增加，坡内应力值也随着 大
呈线性增大。但不改变等值线的图象
前 应
➢ 坡角变陡，拉应力的范围增大，切向 力
H
二、影响边坡岩体应力分布的主要因素
3.岩体结构的影响 比较复杂，岩体的不均一和不连续，沿软弱面的周围出现应
力集中或应力阻滞现象。
a. 平行
坡体内结构面上应力分布示意图
b. 垂直
c. 斜交
d.阻滞
第三节 边坡变性破坏的基本类型
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。
Baidu Nhomakorabea
二滩坝址初始地应力场主应力分布图
斜坡中的剪应力及主应力迹线
二、影响边坡岩体应力分布的主要因素 1.原始应力状态的影响
岩体的原始应力对边坡应力分布有很大影响，尤其是垂直 于河谷方向的水平构造的影响更为显著。
30°
45°
60°
75°
a. 水平构造应力为0，斜坡张裂带
90°
30°
45°
60°
75°
表层和深层蠕动是缓慢长期持续变形， 但没有发生整体的、大范围和崩塌和滑坡。 所以属于变形类型或处于变形阶段。但进一 步发展，可导致边坡发生急剧的整体破坏， 即滑坡或崩塌。
第三节 边坡变性破坏的基本类型
三、崩塌
1、定义：崩塌指在陡峭地段，边坡上 部的岩体受陡倾裂隙切割，在重力作用 下，突然以高速脱离母岩翻滚堕落的急 剧变性破坏现象。 2、类型：规模巨大的山区崩塌，称为 山崩；小型崩塌，成为坠石。 3、堆积体：崩塌以自由坠落为其主要 运动形式，岩块在斜坡上翻滚滑动并相 互摩擦破碎后堆积于坡脚，形成岩堆或 崩积体。 4、地貌：岩堆（倒石堆，倒石锥）
边坡稳定性的工程地质分析意义：
(1)通过勘察对边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。
第一节 概述
广西凤山山体崩塌
第二节 边坡岩体的应力分布
一、边坡应力分布的一般特征
(1)斜坡岩体的主应力迹线发生明显的偏转，总的特征为愈接 近边坡，最大主应力愈接近平行于斜坡临空面；而最小主应力 则愈与坡面近正交。 (2)在坡脚与河谷底部形成应力集中带。 (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。在最大、最小主应力差值最大的部位(一般 在坡脚附近)，相应形成一个最大剪应力区，因而在这里容易 发生剪切变形破坏 。 (4)在坡顶和坡面的靠近表面部位，由于垂直于河谷的水平应 力显著减小，甚至可出现拉应力，因而可形成一个拉应力带。 其范围随坡角和平行于河谷的水平应力的增加而增大。
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、崩 坍、倾倒、溃屈和滑坡。
第三节 边坡变性破坏的基本类型
一、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，则 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。
峡谷地区卸荷发育示意图
砂岩中的柱状节理（松弛张裂）
卸荷张裂
二、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。
表层蠕动主要表现为边坡表部岩体发生弯曲变形，多是从 下部未经变动的部分向上逐渐连续向临空方向弯曲，甚至倒 转、破裂、倾倒。
表层蠕动变形示意图
➢ 深层蠕动，是由于坚硬岩层组成的边坡底部存在较厚的软 弱岩层时，由软弱岩层发生塑性流动而引起的长期缓慢的 边坡蠕动变形。
➢ 发生深层蠕动的软弱夹层常是泥化页岩、粘土岩、泥灰岩、 凝灰岩及煤系地层等，上部脆性岩层多为石灰岩、白云岩、 砂岩、玄武岩、流纹岩等。
第三节 边坡变性破坏的基本类型
应力增高，坡角最大剪应力加大
30 40 50 60 70 80
坡角
➢ 坡底宽度W对坡脚应力状态影响。当
坡 角
W<0.8H，坡脚最大剪应力随底宽缩 最
小而急剧增高；当W>0.8H，保持一
大 前
常值
应 力
➢ 边坡的平面形态对应力有明显影响， 凹坡，应力集中减弱；凸坡相反。
1H 2H 3H 4H 底宽W
W
倒崩塌。
页岩
平洞
坠石（风化后）
崩塌过程示意图
两种情况下的崩塌
崩落实例
第三节 边坡变性与破坏的类型
四、滑坡
滑坡是指边坡一部分岩体以一定加速度沿某一滑动面发生 剪切滑动的现象。滑动面可以是受剪应力最大的贯通性剪切破 坏面或带，也可以是岩体中已有的软弱结构面。按滑动面的形 态，可划分为圆弧形滑面和平面两种类型。
在塑性岩石较强的岩层中,如页岩、千枚岩、板岩、片岩等， 表现为连续的弯曲变形。
在脆性的岩层中，如砂岩、石英岩等，在弯曲过程中被拉 断，层间错动，但层序不乱。当变形增大，发生坠落或倾倒 破坏。
表层蠕动多发生在陡倾层状岩层或陡倾结构面发育的岩体 中，层面或结构面走向与斜坡面走向平行或交角很小。一般 反坡向倾斜或倾角大于60º者更易发生。