清华大学工程地质-斜坡稳定性工程地质问题分析

2.斜坡变形与破坏
松 动 蠕动
2.斜坡变形与破坏
松 动 蠕动
倾 倒
软弱 基座 蠕动
坚硬岩层 软弱岩层
坚硬岩层
坡体 蠕动
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2.斜坡变形与破坏
崩 塌 滑 坡
2.斜坡变形与破坏
湖北.巴东县水布垭库区滑坡，体积约700万方 （2007.5.10）
斜坡前缘的部分岩土体，被陡 倾结构面或拉裂隙分割，并以 突然的方式脱离母体，翻滚而 下，堆积于坡脚的过程。
加大外动力地质作用活跃程度
（降雨、地表水、风化 等）
斜坡松动变形使表层岩土体内部产生一系列张开裂隙：一方面 使得岩土体强度降低；另一方面也 促进了外动力地质作用过程。 其结果将最终加剧斜坡的变形乃至破坏过程。
蠕 动 变 形
表层蠕动：主要发生在斜坡浅部范围的一种斜 坡变形现象。 深层蠕动：主要发育在斜坡下部或坡体内部的 一种斜坡变形现象。
小湾左岸边坡，因开挖导致变形加剧
制 约
人类工程活动
1.概 述
1.概 述
1963年10月9日，意大利瓦伊昂水库滑坡，体积1.4~3亿m3，以约 30m/s的速度滑入库区，形成高达175m的涌浪，摧毁了坝区的所 有建筑物，并以超出坝顶约100m高翻过大坝，洪水冲走了下游的 5个市镇，导致3000多人丧生。
浙江甬台温高速路山体滑坡（2004年12月11日）
3.影响斜坡稳定性的因素
3.影响斜坡稳定性的因素
四川省青川县东河口滑坡（ 2008年5月12日）：滑程近 2km，掩埋三个村庄，导致400多人遇难。
3.影响斜坡稳定性的因素
使斜坡岩土体不断破坏、强度不断降低。
3.影响斜坡稳定性的因素
虽然影响斜坡稳定性的因素多种多样，但是在一 定的环境条件下，必有一个或几个是主要的，其决定 作用的，即主导营力因素。 在弄清滑坡产生的地质基础之后，就应该全力掌
4.斜坡稳定性评价
已有斜坡的研究或设计经验 → 工程地质条件相似的斜坡
相 似 性
• 岩性、岩体结构; • 斜坡类型； • 成因机制； • 发展阶段； • 主导因素。
经
验
• 变形破坏形式； • 发展变化规律； • 岩土体物理力学参数； • 斜坡设计及治理方案。
本章内容
4.斜坡变形破坏防治原则与措施
斜坡变形破坏防治原则
演变历史分析法 力学分析法
斜坡稳定性分析 现有稳定性状况 稳定性发展趋势 影响稳定的主因
斜坡变形破坏防治原则与措施
工程地质类比法
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4.斜坡稳定性评价
斜坡的变形破坏是有规律的 通过研究斜坡形成的地质历 史和地质环境，及它的地形地貌、 地质结构、变形破坏迹象等，从 而对它的演变历史和稳定性状况 做出定性的评价和预测。
摩擦角: φ= 50°
φ= 30°
下滑力： S W sin 抗滑力： T W cos tan
稳定系数： Fos
T S
>1 稳 =1 临界 <1 失稳
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极限平衡法是国内外各行业（水利、地质、建筑等）规 范所指定方法。
极限平衡法基本思路：假定斜坡内存在一个潜在的滑动面， 该面上岩土体处处达到极限平衡状态，根据作用该滑面上的 抗滑力与下滑力之比，求得滑体的稳定系数。
岩层风化
握这种主导营力因素及其发展变化，这对分析斜坡稳 定性及采取有效的防治措施有重要的意义。
根劈作用
冻融破坏
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本章内容
4.斜坡稳定性评价
斜坡稳定性 :斜坡不发生滑动和坍塌而保持稳定的程度。
概 述 斜坡变形与破坏 影响斜坡稳定性的因素 斜坡稳定性评价 不稳定：斜坡目前或不久的将来会发生滑动或坍塌； 稳 定：斜坡不发生或者发生很小的位移。
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4.斜坡稳定性评价
假定： 各块体稳定系数相同，K; 块体间相互作用力方向与 上一块体滑面平行。
4.斜坡稳定性评价
不平衡推力法
假定： 各块体稳定系数相同，K; 块体间相互作用力方向与 上一块体滑面平行。 Ti αi Wi
Li
Ti-1
滑面抗剪强度参数： 内摩擦角 - φi 粘 聚 力 - ci
地表流水： ① 冲刷淘空：破坏了坡脚部位起支撑作用的岩土体； ② 水位变动：改变其内部的水文环境；尤其是水位骤降，将在 坡体内部形成较高的水压力，对斜坡稳定极为不利。 ③ 河流下切：使斜坡增高、变陡。
古河流相沉积物
降雨诱发红粘土边坡失稳
河流侧向淘空，引起岸坡失稳 （三峡库区）
在河流漫长下切过程中，逐渐演变 成为一个巨型的斜坡变形体。
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本章内容
概
述
斜坡变形与破坏 影响斜坡稳定性的因素 斜坡稳定性评价 斜坡变形破坏防治原则与措施
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1.概 述
斜 坡
1.概 述
2003.7.13,三峡库区千将坪滑坡， 24人失踪。 1989漫湾滑坡，使电站厂房工期推迟一年。
地壳表部一切具有侧向临空面的地质体。
天然斜坡 人工边坡
北川王家岩滑坡（2008.5.12）
破坏机制：拉裂破坏为主
斜坡岩土体沿连续贯通的破坏 面整体向下滑动的过程。
破坏机制：剪切破坏为主
2.斜坡变形与破坏
四川北川县唐家山滑坡，约2.4亿方（2008.5.12）
2.斜坡变形与破坏
图片来源：中国地质调查局
2.斜坡变形与破坏
山西省长治～晋城高速公路K31左侧路堑施工诱发大型（约20万m3）基岩滑坡
（1）针对改变斜坡外形的因素采取措施
浆砌片石护坡 土工模袋护坡
4.斜坡变形破坏防治原则与措施
（2）针对使斜坡岩土体强度降低和应力状态发生改变的措施
防止风化：种植草皮、三合土抹面，混凝土或浆砌石护坡等。
混凝土喷锚网护坡 混凝土喷锚网护坡 灰浆抹面护坡
浆砌片石
4.斜坡变形破坏防治原则与措施
客土喷播
4.斜坡变形破坏防治原则与措施
4.斜坡稳定性评价
斜坡的变形破坏是有规律的 通过研究斜坡形成的地质历 史和地质环境，及它的地形地貌、 地质结构、变形破坏迹象等，从 而对它的演变历史和稳定性状况 做出定性的评价和预测。
4.斜坡稳定性评价
分析内容
4.斜坡稳定性评价
分析内容
手段：区域地质调查、地质测年、测绘等 大的活动断层分布及特征 区域性地壳运动规律、古河流的演化 目标：建立斜坡变形破坏现象 与区域地质背景间的关系。
手段：钻探、平硐勘探、地球物理探测等技术 地形地貌、岩性组合、地质结构等 斜坡地表及坡体内部的变形破坏迹象
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4.斜坡稳定性评价
分析内容
4.斜坡稳定性评价
分析内容
目标：建立斜坡变形破坏现象 与区域地质背景间的关系。 对斜坡稳定性现状、发展 趋势及可能的变形破坏方 式做出定性的评价。 目标：判定斜坡的演化阶段
排水：截引地表水，疏干地下水
云南保龙高速锚索框架内植生袋防护
4.斜坡变形破坏防治原则与措施
井孔联合排水 洞孔联合排水
4.斜坡变形破坏防治原则与措施
直接降低下滑力，提高抗滑能力 （1）降低下滑力：削坡减荷
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4.斜坡变形破坏防治原则与措施
4.斜坡变形破坏防治原则与措施
京广铁路坪石车站反压稳定滑坡
Ti KWi sin i Wi cos i tan i ci Li Ti 1 其中： K cos( i 1 i ) sin( i 1 i ) tan i
i=1,2,…,n
4.斜坡稳定性评价
极限平衡法理论与实际间的距离较大，但经过大量工程实 践表明极限平衡法结果是比较符合实际的。 数值分析法可弥补极限平衡的不足，目前发展起来的有限 元强度折减法在斜坡稳定分析方面受众多研究者的青睐。 （Griffiths,1999; 郑颖人, 2003; Wenjie XU, 2009; W.B. Wei, 2009; 等）
3.影响斜坡稳定性的因素
不合理的开挖、切坡，施工方案不当，过度破坏植被、耕垦等。
3.影响斜坡稳定性的因素
小湾左岸边坡，因开挖导致变形加剧
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3.影响斜坡稳定性的因素
3.影响斜坡稳定性的因素
地震是造成斜坡岩土体破坏最主要的触发因素。对斜坡稳 定性的影响方式：
① 破坏岩土体的结构； ② 产生附加应力； ③ 震动液化。
斜坡变形与 破坏
① 对斜坡的稳定 性进行评价和 预测。
② 为设计有效的 边坡防治措施 提供依据。
斜坡稳定性 的影响因素
本章内容
2.斜坡变形与破坏
概 述 斜坡变形与破坏 影响斜坡稳定性的因素 斜坡稳定性评价
斜坡变形、破坏 应力调整、强度改变
坡体 内部应力
内、外动力地质作用 与斜坡演变过程
岩土体 强度
斜坡变形破坏防治原则与措施
概 述 斜坡变形与破坏 影响斜坡稳定性的因素 斜坡稳定性评价 斜坡变形破坏防治原则与措施 以“防”为主； 及时“治”理。
斜坡变形破坏防治措施
（1）消除或削弱使斜坡稳定性降低的各种因素 （2）直接降低下滑力，提高抗滑能力 （3）防御和绕避
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4.斜坡变形破坏防治原则与措施
消除或削弱使斜坡稳定性降低的各种因素
两组倾向坡外的结构面构成楔形体
谷德振,《岩体工程地质力学基础》.北京：科学出版社，1979. 孙广忠,《岩体结构力学》.北京：科学出版社，1988.
3.影响斜坡稳定性的因素
地下水 降 雨 地表流水
3.影响斜坡稳定性的因素
地下水 降 雨 地表流水
降 雨： 据统计80%以上的滑坡发生在雨季。 ① 抬高地下水位： 增加坡体内的水压力及渗透力； ② 侵蚀软化：使岩土体抗剪强度降低； ③ 水劈作用：雨水充满裂缝，对裂缝侧壁产生侧向压力。
贵州洪家渡 小浪底土石坝
甘肃永靖黑方台滑坡由黄土和紫红色泥岩组成
砂岩、泥岩互层，不利于边坡稳定（三峡）
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3.影响斜坡稳定性的因素
存在倾向坡外的软弱结构面（优势结构面）：断层、节理、 沉积岩层面、片理、软弱夹层等。
锦屏库区
3.影响斜坡稳定性的因素
地下水 降 雨 地表流水
地下水： ① 降低岩土体的抗剪切强度； ② 形成孔隙水压力，降低斜坡的抗滑力； ③ 地下水流动形成渗透压力； ④ 产生渗透变形。
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2.斜坡变形与破坏
斜坡演变的阶段
2.斜坡变形与破坏
松 动 蠕 动
斜坡形成初始阶段，坡体表部常出现一系列与坡向近于平行的 陡倾角的张开裂隙，被这种裂隙切割的岩体便向临空方向松开、 移动，这种现象称为松动。
贯通性破坏面形成 之前，坡体发生的 变形与局部破裂。 方式：松动、蠕动 斜坡变形
2010年7月19日 重庆城口滑坡形成堰塞湖淹没庙坝镇，致使 2000人受灾,下游8000人紧急转移。
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1.概 述
1.概 述
2009年6月5日重庆武隆鸡尾山滑坡致使74人死亡
2010年6月28日贵州关岭滑坡导致99人死亡
1.概 述
2005年四川丹巴滑坡
1.概 述
“斜坡稳定性工程地质问题”涉及的主要内容：
4.斜坡稳定性评价
分析内容
4.斜坡稳定性评价
分析内容
将重要的工程地质条件，按实际的状态， 简明地用图形表示出来。
4.斜坡稳定性评价
在地质分析的基础上，应用数学、岩土力学等理论和方 法，分析计算得出斜坡稳定性的定量指标。
4.斜坡稳定性评价
T
边坡稳定 力学分析 极限 平衡法 数值 分析法
α=40°
α=40°
四川丹巴滑坡（总体积150~230×104m3）2005年 初显示出整体下滑趋势；最大变形速率 5cm/d,监 在前缘放置沙袋压脚，有效减缓了滑坡变形滑移， 测总位移 1.5m。 (四川丹巴,2005) 避免了一场灾难 在前缘放置沙袋压脚，有效减缓了滑坡变形滑移。
2.斜坡变形与破坏
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2.斜坡变形与破坏
2.斜坡变形与破坏
醉汉林
马刀树
滑坡的表面形态及结构(国际滑坡编目小组)
本章内容
3.影响斜坡稳定性的因素
概 述 斜坡变形与破坏 影响斜坡稳定性的因素 斜坡稳定性评价 斜坡变形破坏防治原则与措施
• 地形地貌 • 地层岩性 • 地质构造
内 因
•水 • 人类活动 •地 震 • 风化作用
斜坡中已出现与外界 连续贯通的破坏面， 并以一定的加速度滑 移或崩落，脱离母体。 方式：崩塌、滑坡 斜坡破坏
松动带
2.斜坡变形与破坏
松 动 蠕 动
2.斜坡变形与破坏
松 动 蠕 动
松
动
坡体强度降低
斜坡变形破坏
斜坡岩土体在自重应力为主的坡体应力长期作用下，向临空 方向发生的缓慢而持续的变形，称之为蠕动。
外 因
斜 坡 稳 定 性 影 响 因 素
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3.影响斜坡稳定性的因素
坡度、坡高、临空条件等。 坡度越大，高度越大，越不稳定；凹形坡较凸形坡稳定。
露天矿
3.影响斜坡稳定性的因素
第四纪沉积物：泥质含量较高，结构松散的坡积物、膨胀土及 新近沉积的黄土等。 岩质边坡：斜坡中存在“易滑岩层”，如：泥岩、泥质砂岩、 板岩、千枚岩等。