斜坡岩(土)体稳定性的工程地质分析.

斜坡岩（土）体稳定性的工程地质分析

1 基本要领及研究意义

斜坡或边坡在形成过程中，其内部的应力状态也将发生变化，引起应力重分布→应力集中→斜坡变形、破坏→危及安全。

斜坡变形、破形或多样：崩、滑为主要、剧烈的形式。

斜岩土体稳定工程地质分析的重要任务是：

* 斜坡稳定性评价和预测

* 设计合理的边坡及制定有泖的斜坡整治措施

2 斜坡岩体应力分布特征

2.1 斜坡应场的基本特征

斜坡形成后引起斜坡临空面周围卸荷回弹，在坡面附近造成应力重分布，其特点如下：

（1）最大重应力近于平行临空面，最小重应力近于与坡面正交。

（2）坡脚剪应力集中形成剪应力增高带，坡顶附近出现拉应力。

（3）最大剪应力迹残由原来的直线变为近似圆弧线，并凹向临空面

（4）坡面的实际径向压力为零。

远离斜坡面的岩体内，地应力逐渐恢复状态。

2.2 影响斜坡岩体应力分布的重要因素

a. 原始应力状态

b. 坡形

c. 岩体特征和结构特征

对均质体而言，岩体弹模，泊松比对斜坡应力分布影响不大。

对斜坡应力分布影响最大的是岩体结构特征，斜坡附近的结构面往往是应力集中的部位。易于变形或破坏。

3 斜坡的变形与破坏

斜坡破坏：系指斜坡岩体内已形成贯通性的破坏面从而使分割的岩体整体破坏。在此之前的斜坡演进过程称为变形。

变形→破坏→继续运动

3.1 斜坡变形的主要方式

a. 卸荷回弹

使原有结构松驰

产生残余应力

形成卸荷带：斜坡经卸荷回弹松驰，残余应力形成一系列的表生结构面，包含回弹松驰和表生结构面的岩带称为卸荷带。

b. 蠕变

斜坡应力长期作用下发生的一种缓慢而持续的变形，包括坡体内的局部破裂和产生的表生结构面。

3.2 斜坡破坏的基本类型

斜坡破坏分类方案很多，按破坏物质的运动方式分崩塌和滑坡。

3.2.1 崩塌

包括撒落、落石（坠落）、岩崩、山崩等多种形式。规模大小不一。脱离母体的岩体在重力作用下自由下落，这一过程叫崩塌。

a. 崩塌的发生条件

①坡形。高陡山坡，一般55º以上。

②岩性。坚硬岩体，抗风化能力较强，岩体中有规模大，间隔大的节理发育。

软硬相间岩体易形风化凹醋，上覆坚硬岩体易崩塌。

③坡体结构。即岩层产状与坡面的关系，反向坡一般易形成陡坡，利于崩塌产生。

④地质构造。节理、断裂对斜坡岩体分割、易于形成分离岩体，形成崩塌。

b. 崩落体的继续运动

运动轨迹

根据跳跃的运动轨迹，可以设计栏网位置及栏网高度。

当条件合适时，崩塌体可形成碎屑流（气垫效应）。

3.2.2 滑坡

a. 滑坡要素

斜坡的部分岩体沿贯通的剪切破坏面（或带）以一定的加速度下滑，这一过程叫滑坡。

滑坡的组成部分（要素）为：

b. 滑坡的分类

有许多分类方案。

按滑坡物分：覆盖层滑坡

基岩滑坡

特殊滑坡——融冻、陷落

按滑坡体厚度：浅层 6m以内

中层 6~20m

深层 20~30m

超深层>30m

接规模：小型 30万m3以内

中型 3万~50万m3

大型 50万~300万m3

巨型>300万m3

按形成年代：新滑坡

滑坡

按力学条件：牵引式、推移式

c. 斜坡变形、破坏的地质力学模式

主要根据斜坡变形破坏的力学机制，其变形、破坏可概括为五种地质力学模型，即：

蠕滑（滑移）——拉裂式

滑移——压致拉裂式

弯曲——拉裂式

塑流——拉裂式

滑移——弯曲式

称为斜坡变形破坏的地质力学模式，它表达了斜坡岩（土）体结构类型之间的内在联系，揭示了斜坡发展变化的内在力学机制，并在很大程度上确定了斜坡最终破坏的可能方式与特征，达到系统评价预测斜坡稳定性的目的。

4 斜坡变形破坏机制与演化

一、蠕滑——拉裂

形成条件：中等坡度的均质斜坡，（似均质斜坡）碎裂岩中也可能发生此种类型的变形和破坏。

变形发展过程：自坡面向斜坡内，由重力作用形成一剪切蠕变带，其中坡面位移最大，向深度逐渐递减。至位移逆减为零的位置，剪应力高度集中，此位置即为潜在滑移面位置。当剪应力集中达到岩体的拉剪强度时，该面剪切破坏形成滑面。

在剪切蠕变形带发展过程中，坡顶出现自上而下扩展地拉裂缝。

演变过程（以反倾斜坡为例）

a. 表层蠕滑

岩（土）体向坡下蠕变，后缘拉应力产生。

b. 岩缘拉裂

通常形成反坡台坎，由于后缘拉应力释放，潜在剪切面上的剪应力集中程度加大。此外，外营力进入后缘拉裂缝，使斜坡条件进一步恶化，更加促进剪切面的变形。

c. 潜在剪切面剪切扰动。随剪切变形进一步发展，中部剪切带扰动扩容，变形体下半部隆起，随变形体沿剪切拢动带转动滑移，上部下沉，后缘拉裂缝闭合，岩体进入累进性破坏阶段，一旦剪切面被剪切贯通，滑坡发生。

这种类型的滑坡可按瑞典圆弧法计算其稳定系数。

二、滑移——压致拉裂

形成条件：中等——陡的平缓层状斜坡，坡体内有水平向残余应力。

演变过程：

a. 卸荷回弹阶段，坡体内残余应力开始释放，岩层沿缓倾结构面缓回弹滑移，坡面形成齿状剪出。

岩层内领固段或错段附近因拉应力集中而产生自下而上扩展的拉裂隙。

b. 压致拉裂面自下布上扩展阶段

在大致平行坡面的重压应力作用下，拉裂隙端部被压致拉裂，裂纹扩展方向逐渐趋向于主压应力方面一致。这种压致拉裂缝向上扩展，直至达到地面，并伴有向坡面方向的转动。

c. 滑移面贯通阶段

随拉裂面的逐渐贯通，岩体转动，变形进入破坏阶段。陡倾的阶状裂面成为剪应力集中带，陡缓转角处的嵌合体被逐个剪断、压碎、并伴有扩容，待陡倾裂面与平缓滑移面构成贯通性滑面时，滑坡发生。

d. 起动判据