滑坡破坏机理分析研究及稳定性计算理论

3滑坡破坏机理研究及稳定性计算

3.1边坡滑坡破坏机理

3.1.1水平坡的变形破坏机理

水平坡是指岩层倾向大致与边坡走向一致，而岩层倾角小于软弱岩层面残余摩擦角的一类层状岩质边坡。这类边坡的主要变形机理为滑移——压致拉裂，在这一变形机制下，其可能的破坏模式为转动型滑坡<弧面破坏），具体过程描述如下：边坡形成后由于卸荷回弹或者蠕变，坡体沿平缓结构面向坡前临空方向产生缓慢的滑移。滑移面的锁固点或错列点附近，因拉应力集中生成与滑移面近于垂直的拉张裂隙，向上<个别情况向下）扩展且其方向渐转成与最大主应力方向趋于一致<大体平行坡面）并伴有局部滑移。这种拉裂面的形成机制与压应力作用下格里菲斯裂纹的形成扩展规律近似，所以它应属于压致拉裂。滑移和拉裂变形是由斜坡内软弱结构面处自下而上发展起来的。

据实例分析和模拟研究，这类变形演变过程可分为三个阶段<图3-1）。

图3-1滑移-压致拉裂变形演变图

<1）卸荷回弹阶段

人工边坡在边坡开挖形成后，由于边坡以外岩土体的卸除原有的平衡状态被打破，边坡岩土体将向临空面方向发生膨胀变形。对近水平层状岩质边坡而言，这种变形表现为沿岩层面向临空面方向缓慢滑移，如图3-1

<2）压致拉裂面自下而上扩展阶段

坡底附近岩层在上面岩土体的高压力作用下，随着滑移变形的发展，逐渐产生近似垂至于岩层面的裂隙，如图3-1

图3-1所示为一典型实例。花岗岩体中十分发育的席状裂隙产状近于水平，另有两组陡倾裂隙，共中一组走向与坡面近于平行。平铜内岩体蠕变松动迹象明显，平行坡面陡倾裂隙普遍被拉开，并出现多条滑移面与陡倾裂断面交替的阶状裂隙。在平嗣约60m深处见有一条阶状裂面，陡面张开达 2.scln，由其中涌出大量黄泥浆水。与此同时邻近钻孔水位普遍降落，表明与滑移相伴的压致拉裂面己与地表贯通。在陡缓交界处见有所示羽状裂面，说明变形体己有轻微转动。

<3）滑移面贯通阶段

变形进入累进性破坏阶段。变形体开始明显转动，陡倾的阶状裂面成为剪应力集中带，陡缓转角处的嵌合体逐个被剪断、压碎，并伴有护容，使坡面微微隆起，如图3-1

3.1.2顺向坡的变形破坏机理

<1）缓倾层状坡

这类边坡是指边坡走向与岩层走向基本一，岩层倾角较缓，大于岩层面的残余摩擦角而小于岩层面的基本摩擦角的一类岩质边坡。这类边坡由于岩层倾角较缓，处于经济方面的考虑，边坡倾角往往大于岩层倾角。缓倾层状岩质边坡的变形机制主要为滑移一拉裂，在这种变形机制下其可能的破坏形式为沿岩层的顺层滑移。斜坡岩体沿下伏软弱面向坡前临空方向滑移，并使滑移体拉裂解体。受已有软弱面控制的这类变形，其进程取决于作为滑移面的软弱面的产状与特性。当滑移面向临空方向倾角己足以使上覆岩体的下滑力超过该面的实际抗剪阻力时，则在成坡过程中该面一经被揭露临空，埃后缘拉裂面一出现即

迅速滑落，蠕变过程极为短暂。一般情况下，当时，即可出现这种情

况。而当时，变形可向滑动逐渐过渡，发展为由坡前向顶缘逐步解体的块状<又称迷宫式）滑坡。

滑移块体的一侧，如因某种原因<如滑移面产状的变化、侧向切割面的限制等）受阻，可表现为平面旋转式的滑移一拉裂。

<2）顺层坡

顺层坡是指边坡走向与岩层走向基本一致，岩层倾角较缓倾边坡陡，大于岩层面的基本摩擦角。这类边坡通常顺着岩层刷坡，形成顺层坡。顺层坡的变形以滑移－弯曲－拉裂为主，其可能的破坏形式为屈曲破坏。

这类斜坡的滑移控制面倾角已大于该面的峰值摩擦角，上履岩体具备沿滑移面下滑条件。但由于滑移面未临空，使下滑受阻，造成坡脚附近顺层板梁承受纵向压应力，在一定条件下可使之发生弯曲变形。

变倾角外<椅状）层状体斜坡中，也可发生类似的变形。滑移面前缘虽已临空，但平缓段上覆岩体起阻抗作用。在上部陡倾段滑移体的作用下，可在岩层转缓部位造成弯曲变形。

图3-3滑坡形成过程示意图

这类变形演变过程可分为三个阶段<以平面滑面为例）。

①轻微弯曲阶段<图3-3a）。弯曲部位仅出现顺层拉裂面、局部压碎，坡面轻微隆起，岩体松动。弯曲隆起通常发生在近坡脚而又略高于坡脚的部位，这可能是由于该处顺层压应力与垂直层面的压应力之间压力差较大所致。此外，层状岩体原始起伏弯曲部位，也是有利于发生弯曲的部位。

②起伏弯曲部位，也是有利于发生弯曲的部位。强烈弯曲、隆起阶段<图

3-3b）。弯曲显著增强，井出现剖面X型错动，其中一组逐渐发展为滑移切出面。由于弯曲部位岩体强烈扩容，地面显著隆起，岩体松动加剧，往住出现局部的崩落或滑落，这种坡脚附近的“卸载”也更加促进了深部的变形与破坏。

③切出面贯通阶段。滑移面贯通井发展为滑坡，具崩滑特性，有的表现为滑塌式滑坡。“椅”形滑移面情况与平直滑移面的有所不同，其强烈弯曲部位发生在滑移面转折处，且不需形成切出面而沿原有靠椅形面滑动。

<3）陡倾层状边坡

陡倾层状岩质边坡指边坡倾向与岩层倾向基本一致，岩层倾角大于边坡倾角的一类层状岩质边坡。这类边坡一般较为稳定，但在一定条件下也可能发生如前所示的滑移一弯曲破坏。倾角较大的陡倾层状岩质边坡经过卸荷回弹或者其它复杂作用力的作用还可能发生弯曲－拉裂破坏<即倾倒破坏），这类边坡可能的破坏模式为屈曲破坏及逆向倾倒破坏。

3.1.3切向坡的变形破坏机理

切向坡是指岩层倾角大于软弱岩层面的残余摩擦角，岩层走向与边坡走向有七定夹角的一类层状岩质边坡，一般夹角大约在10°～60°。这种边坡的主要可能变形模式可概括为滑移一拉裂一剪切变形，在这种变形机制下产生的破坏模式为楔形体的滑移破坏。若岩体较为破碎也可能发生岩块体的崩塌破坏。岩体完整、岩性较好的切向层状岩质边坡一般情况下是较为稳定的，不易发生破坏。但自然状态下的边坡处于大气和水的循环交替作用下，与外界不断进行物质与能量的交换，岩石强度会逐渐降低，岩体抵抗变形破坏的能力也会不断下降。切向层状岩质边坡形成后，由于卸荷回弹的作用会在边坡后缘一定范围产生张裂拉力。随着岩石强度的降低，切向层状岩质边坡抵抗沿软弱岩层面滑移变形的能力就降低，在边坡坡顶一定深度和范围内出现拉裂裂缝如图3-4