黄润秋：边坡变形破坏机理及其识别-贵州讲课

N68°E/SE∠53°
倾倒变形发育的基本条件和特征 N50°E/NW∠55°
3
10 5 1.2m
14 4 N70°E/NW∠78° 5 10 单位：cm
稳定性评价方法
Goodman、Bray法：
Goodman、Bray法
阶梯状底面上岩块倾倒分析模型
l n
岩块倾倒
岩块滑动
w p ( H r L tan ) ( H sin a L cos a ) l 2 pn Hl
可能破坏方式 转动型滑坡 或滑塌 平推式滑坡， 或滑塌 顺层滑坡， 或块状滑坡 顺层一切层滑坡 崩塌或切层 转动型滑坡 崩塌，深部切 层转动型滑坡 顺层转动型 滑坡 滑坡、滑塌 扩离、块状滑坡
崩塌，转动型 滑坡（深部）
Ⅰ均质可 似均质体 斜坡
均质的土质或半岩质斜坡， 包括碎裂状或碎块状体斜坡
蠕滑—拉裂 滑移—压致拉 裂
（2）由边坡蠕变导致的张裂
u
u
u
主要特点
（1）破裂主要是由于斜坡的蠕变变形导致，分布于坡体
中上部；
（2）随时间是持续发展的，其出现一般意味着斜坡变形 处于发展阶段；
（3）沿后缘弧形展布；
（4）裂面通常比较新； （5）后期表现呈若干带状， 并出现错动。
2005年2月的丹巴县城后山滑 坡曾差点使整个县城毁于一旦。
复合型张裂
边坡变形破坏动力过程的三阶段：
(a) 表生变形 u
(b) 时效变形
u
边坡形成，由应力分 异导致的拉裂
滑动面孕育发展， 由蠕滑时效变形导致的拉裂
(c)累进性破坏
u
边坡破坏
地质-力学内涵
变形量 U
u
u
u
边坡变形的动 力来自与应力释放 的驱动，总体是弹 脆性的，产生坡体 后缘拉裂，但滑面 未进入演化。符合 弹-脆性模型。
EW向挤压面
4#山梁
1600栈道 F11
SN向陡节理 发育 残体厚度 10~15m
MⅣ-1黑云花岗片麻岩
左岸4＃山梁下游侧(1600栈道下方)脆性折断倾倒(朝河谷方向)
模式1：脆性折断型
因此，这类倾倒可能变形
范围较小，由于不含软层，因
此，通常表现为“折而立断” ，形成明显的根部折断面。由 于折断面形态较为复杂，因此 ，一般不会产生沿面的滑动， 而多表现为下部开挖失去“支 撑”后的逐级后退式破坏。对 开挖边坡来说，这类变形应该 有效控制，以防出现折断失稳 。
陡立岩层在向破外的力矩作用 下所发生的弯曲-倾倒变形。 通常发生近直立或陡倾坡外的 中等（偏软）坚硬层状岩体或被陡倾 节理分割的坚硬块状岩体中，层厚以
原始完整岩体 自然历史时期 少许弯曲变形
中-薄层状为主，如中厚~薄层的的灰
岩、变质砂岩、板岩等。 倾倒变形的本质也包括两类：
坡体前沿开挖 边坡前端开挖后坡体 前部顶端沿层面分离
（ 1 ）以“结构变形”为主的硬岩
倾倒；（ 2 ）以岩体自身弯曲变形为 主的中-软岩倾倒。
内部顺坡向裂隙 开始大面积形成 内部裂隙贯 通形成滑坡 滑动面
边坡岩性：为MⅤ-1黑云花岗片 麻岩,挤压带面较为发育。
残体厚度2~3m SN向陡节理密集发 育。其中部分呈隐 节理，在残体中仍 有保留。
一般地说，这类倾倒的范围较小，以20m深度以外居多，表现 EW/N∠40~50 为浅层稳定性问题。这类变形还通常出现在山梁表部地形较陡部位 1400m 。 由于潜在破裂面呈锯齿状，这类倾倒很难表现为整体破坏，而 是以局部由前部向后部逐次扩展。
2915
868 487
850 409
682 365
774 432
510
Hale Waihona Puke Baidu
628 248
666 486 327 177
639 401 277
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
2001年~2011年我国因地质灾害死亡人数和直接经济损失。其中， 约70%的人员伤亡是大型滑坡所造成的。2010年，我国因地质灾 害死亡人数2915人，其中75%是由9次大的滑坡泥石流事件造成的。
沿贯通结构面的
沿断续构面的
三峡船闸高边坡
（整体块状结构岩体的边坡）
主要特点
（1）破裂的发生主要来自于边坡应力分异产生的拉应力 ，因此一般位于坡体的顶部 ； （2）与应力分异过程密切联系，如边坡的开挖，河流的 下切。一旦这些作用停止，破裂过程也就停止；
（3）大多是平行坡面的，“直线”延伸的；
（4）一般在斜坡变形的初期阶段发生。
在人类活动或工程服务有限的时期内，几乎是没有实际意义的。
但是，在松散体斜坡、软质 岩、中硬岩斜坡或含软弱结构面 的岩体中，这种变形的量级会显
著增加，从而表现出显著的实际
意义。 斜坡的蠕滑通常表现为两种
类型，一种是斜坡物质向坡体下
方的持续蠕动位移；另一种就是 沿结构面的剪切蠕滑。这两种变
形均具有坡体表面大，向坡体内
阶段性特征。不同发展阶段其外形和内部结构特征
有所区别。这些特征可作为判别斜坡是否已发生变 形和其变形所处阶段的地质依据。这往往是斜坡稳 定性地质分析中极为重要的环节，是建模(建立概念 模型)分析的重要依据。
类型
r P
主要特征 结构及产状 外形 决定于土、 石性质或天 然休止角 α<β
主要变形模式
三段式滑坡形成机理及其识别
(1) Locked segment plays a key role to keep the stability of the slope (2) Progressive failure with the deepening of tension crack and slipping of in front , (3) Brittle failure of the locked segment . (4) Air cushion and fluidization may be included
表生改造完成后， 由重力驱动产生的 变形，为塑性变形 ，随时间，变形发 展，滑动面逐渐孕 育，并达到峰值强 度。符合流变模型。
边坡演化的 最后阶段，滑 面强度超过峰 值，沿滑动面 产生累进性破 坏，并最终贯 穿，形成滑坡。 应变软化模型。
表生改造阶段
时效变形阶段
累进性破 坏及滑面 贯穿阶段
时间 T
倾倒（Toppling）：


难在早期识别
难在失稳前兆的识别和判别

。。。。
提 纲


前言
斜坡变形破坏的基本类型


大型滑坡机理及其早期识别
结束语
斜坡变形破坏的基本类型
⑴ 拉裂 为拉断破坏，包括以拉应力为主造成的拉裂和以压
应力为主造成的压致拉裂。其力学特征表现为弹性介质模型； ⑵ 蠕滑 为剪切变形为主，包括沿坡体或某潜在剪切面的剪
以下类型；
（1）由边坡应力分异形成的拉裂：内在本质是河流下切或边 坡开挖过程中，坡体卸荷，导致坡顶出现拉应力，从而导致岩体
拉裂；进一步可分为纯张裂和压致张裂；
（2）由斜坡蠕滑变形导致的拉裂： （3）由采空区塌陷导致的拉裂；
（4）由采空区诱导的拉裂；
（4）复合型拉裂。
（1）由边坡应力分异导致的拉裂
σ 1+3σ 3>=0
后缘拉裂段
Hcr=0.5763H – 27.0992
中部锁固段
Debris
前缘蠕滑段
F K F
s
b
洒勒山滑坡:
1983年3约11日发生在 甘肃东乡，总体积3100 万 m3。导致237人死亡。
地物的位移矢量
2150
高速远程运动, 20m/s and 1100m
2200 2100 250 192
模式2：延性弯曲型
通常发生在软-中等偏软、或软弱片岩带发育的坡体部 位，以软弱层状岩体（片岩、泥质板岩、碳质板岩等）为主 。变形的本质主要是岩层在长期的地质历史过程中所发生的 蠕变或流变变形。通常“折而不断”。
扩离（Spreading）：
塑流 系指岩土体中软弱层（带）的压缩和向临空 或减压方向的塑性流动，包括岩土体中原有软弱层 的塑性流动，也包括岩土体变形破坏发展中的压碎 带或塑性破坏带的塑性流动，其流变特征属粘弹－ 塑性介质。
α≤β
滑移—弯曲 滑移—拉裂 为多见
一般情况上陡下 （软弱基座）缓
塑流—拉裂
提 纲


前言
斜坡变形破坏的基本类型


大型滑坡机理及其早期识别
结束语
大型滑坡形成的地质-力学机理
内动力驱动为主的模式

外动力触发或诱发为主的模式

锁固段型滑坡
内部锁固段型滑坡(三段式滑坡) 中部锁固段型滑坡(关岭型滑坡) 前缘锁固段型滑坡(武隆型滑坡)
切蠕变、沿原有结构面的滑移和介于两者之间的蠕变－滑移，即
蠕滑。 ⑶ 弯曲 系指弯曲变形，按受力方式可分为横弯曲和纵弯曲 ；按支持约束方式，可分为简支梁、外伸梁和悬臂梁弯曲等。其 流变特征一般属粘弹－粘塑性介质模型； ⑷ 塑流 系指岩土体中软弱层（带）的压缩和向临空或减压 方向的塑性流动，包括岩土体中原有软弱层的塑性流动，也包括 岩土体变形破坏发展中的压碎带或塑性破坏带的塑性流动，其流 变特征属粘弹－塑性介质。
暴雨平推式滑坡
单级平推式滑坡 多级平推式滑坡


深层倾倒型滑坡 滑移-弯曲型滑坡 阶梯状蠕滑-拉裂滑坡 陡裂控坡型滑坡 支撑拱型滑坡（堆积层滑 坡）


强震溃滑型滑坡 切坡减载型滑坡
“锁固段”型滑坡
坡体内部包含有由特定 地质结构构成的，对坡体 变形有阻隔“锁固”作用 的高强度部位。锁固段对 坡体稳定起控制作用，一 旦破坏，将产生坡体的骤 然破坏，导致剧烈滑坡。 内部锁固段型 中部锁固段型 前部锁骨段型
平缓层状体坡 缓倾外层状体坡）
Ⅱ 层 状 体 斜 坡
α≈β
α≥β α≥β
滑移—拉裂
滑移—弯曲 弯曲—拉裂
弯曲—拉裂（浅部） 蠕滑—拉裂（深部）
中倾外层状体坡
陡倾外层状体坡 陡立一倾内层状斜体坡
变角倾外层状体坡上陡）
Ⅲ块状体 斜坡 Ⅳ软弱基 座体斜坡 可根据结构面组合线产状 按Ⅰ类方案细分 Ⅳ1平缓软弱基座体斜坡 Ⅳ2缓倾内软弱基座体斜坡
斜坡变形破坏机理及大型滑坡识别
黄 润 秋
成都理工大学 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室
2012年04月13日
提 纲


前言
斜坡变形破坏的基本类型


大型滑坡机理及其早期识别
结束语
3000 2500 2000 1500 1000 788 500 0
350 962
死亡人数（人） 经济损失（千万元）
边坡变形破坏主要地质力学模式
斜坡变形破坏的基本地质力学模式： 蠕滑(滑移)一拉裂； 滑移—压致拉裂；
弯曲一拉裂；
塑流一拉裂； 滑移一弯曲。 这些斜坡变形地质力学模式，揭示了斜坡发展 内在的力学机制，并且在很大程度上确定了斜坡岩
体最终破坏的可能方式与特征。
实践证明，斜坡变形破坏地质力学模式与斜坡 岩(土)结构类型之间存在着一定的成生联系。各类 模式有自身的形成和演化规律，演化过程中表现出
蠕滑（CREEP）：
“蠕滑”是斜坡在自身重力的恒定持续作用下，所发 生的随时间的缓慢变形。
ε
突发型 渐变型
非稳定蠕变型
稳定蠕变型
t
蠕滑是斜坡变形破坏最基本的形式，自然界的一切斜坡随 着时间的发展，均在不断的蠕变之中，“变”是绝对的，“静” 是相对的。斜坡通过“蠕滑”，不断的积累变形，最后到破裂、 破坏，产生地面物质运动，从而结束斜坡的变形破坏的演变过程， 代之而起的新的一轮斜坡的演化。 通常情况下，斜坡的蠕滑变形是非常缓慢的，其量级为每 年mm级及其以下，尤其是在硬质岩石构成的斜坡中，这样的变形
部逐渐减小的特点。
在常规重力作用下，岩土体的蠕变行为： S


6 突发型 5 非稳定蠕变
4
3
渐变型
： 长期强度
c： 流变下限
c
2 稳定蠕变 c 1
t
拉裂（CRACKING）：
拉裂是斜坡在张（拉）应力环境条件下，产生的破裂形式。是
斜坡最为普遍、最为常见，也是最为重要的破裂形式。 拉裂，形式虽然简单，但是产生内在机理确非常复杂，主要有
I-2
II
III
I-1
（3）由地下采空区诱导的张裂
开阳磷矿矿区
由于采空 区的形成， 诱使在坡顶 出现拉应力 ，从而导致 坡体拉裂。
（4）由采空区塌陷导致的张裂
主要特点
（1）采空区没有塌陷，坡体地形陡峻；
（2）出现在坡顶，靠近坡肩坎部位（坡顶之前缘）；
（3）厚层状硬质岩地层； （4）裂面通常很新； （5）易于产生崩塌、滑塌等 破坏。
Primary riverway
natural
2050
2000
370 53 2000 1990 760 105 1990 1980 1970 1090 17 850 13 Baxie Landslide border Original place of the house River 690 37 420 53