第五章 斜坡变形破坏解析
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第五章 斜坡变形破坏
第一节 概述 第二节 斜坡应力分布特征 第三节 斜坡变形破坏类型 第四节 崩塌 第五节 滑坡 第六节 影响斜坡稳定性的因素 第七节 斜坡稳定性的评价 第八节 斜坡变形破坏的防治
第一节 概述
斜坡上的土石体在自身重力作用下，有自动降低其重力 势能的趋势。在自然降低其势能的长期地质变化过程 中，边坡土石体会不断产生变形，并促使边坡土石体 从逐渐出现一些微观破坏发展到最后出现许多断裂、 裂隙面，使原有边坡体的稳定性大大降低。这些低稳 定性的边坡体如果受到诸如地震、地表水和地下水冲 刷、水动力作用以及某些人为因素影响时，就可能会 在极短的时间内失去平衡和稳定，并发生突然滑塌或 其它形式的破坏，形成严重的地质灾害。自然边坡的 破坏常是各种地质因素长期综合作用的结果，整个作 用过程是一个缓慢、渐进的过程，但其最后的破坏却 具有突发的特点，并常常具有很大的毁坏性和灾难性。 边坡体的最后破坏常是由其它因素触发引起的，如暴 雨、地震及人类的不当工程活动等。
坡角：随坡角变大，坡面附近张力带范围也随之扩大和 增强。
坡底宽度：可用W(谷底宽度）/H（坡高）值表征，计算 标明，当W/H小于0.8时，随此值减小，坡脚剪应力增 大；而当其值大于0.8时，影响减弱以至不变化。
斜坡平面形态可分为平直形、内凹形和外凸形等。一般 内凹形斜坡由于两侧的支撑作用，应力集中程度明显 减弱，坡脚的剪应力较小。圆形和椭圆形边坡坡脚最 大剪应力仅为一般斜坡的一半。
第二节 斜坡应力分布特征
一.斜坡应力状态的变化
原始应力状态：
一般认为，仅在自重应力的
情况下，未形成斜坡前岩 土体中的主应力（初始应
H
1
Байду номын сангаас
力）呈铅直与水平原始状应态力，状态：
即铅直应力为最大主应力， 水平应力为最小主应力。
1＝ H
3
斜坡形成后，岩土体应力状 态较前发生如下主要变化：
3＝1－ H
1.主应力迹线发生变化。总 体表现为愈近临空面（坡 面）最大主应力愈接近平 行于临空面最小主应力则 与之正交，向坡体内渐恢 复初始状态。
4.坡面的岩土体由于侧向压力近乎于零，实际处 于两向受力状态，而向坡内渐变为三向受力状 态。
二.影响斜坡应力分布的因素 1.原始（初始）应力状态的影响 主要是水平构造应力的影响，它能使斜坡应力集
中和分异现象加剧，尤其对坡肩附近张力带的 发展影响明显，水平构造应力愈大则影响愈大。 2.坡形的影响：坡高、坡角、坡底宽度和斜坡平 面形态对斜坡应力分布有一定影响。 对斜坡应力分布影响： 坡高：坡内各处应力值均随坡高增高而增大。
2.临空面应力集中。但在坡脚和坡肩情况不同。 在坡脚处形成最大剪应力增高带，斜坡越陡应 力集中越明显，此处是斜坡中最易发生变形和 破坏的部位；在坡肩附近形成一张力带，此部 位易形成与坡面近平行的拉裂面.
3.坡体内最大剪应力迹线变化。由原来的直线变 为近似圆弧线，弧的下凹面朝临空方向。这是 均质岩土体中斜坡破坏呈圆弧面的原因。
湖北秭归县新滩滑坡 １９８５年６月１２日凌晨，新 滩江家坡至广家岩１３００万立方米滑坡体高速向下 滑动，新滩镇这个千年古镇顷刻之间被推入长江。共 有１５６９间房屋、７８０亩农田、７７艘船只被毁， 直接经济损失８３２万元。滑坡产生的２６０万立方 米土石高速入江，过江首浪高达７０米，江中涌浪达 ３９米，使上、下游各１１０公里的江段内９６条船 只沉没，损失惨重，长江也因此断航一周，造成经济 损失１亿多元。由于预报准确，抢险及时，无一人伤 亡。
3.斜坡岩土体特征和结构构造的影响 岩土体弹性模量对均质坡应力分布无明显影响，而泊松
比可改变主应力和剪应力的分布，引起张力带变化。
第三节 斜坡变形破坏类型
一.斜坡变形:由于应力状态的变化,当局部应力超过该部位岩土体的 容许强度时,引起局部剪切错动、拉裂并出现小位移，但还未造成 整体性的破坏。
斜坡变形的主要方式 1.拉裂：在斜坡岩土体内拉应力集中部位或张力带内，形成张裂隙的
4. 研究的任务：斜坡稳定性的评价和预测；为设计合理的人工边坡及制 定有效的预防措施提供依据。
5.危害: 如意大利瓦依昂水库左岸大滑坡：1963.10.9，体积为
2.7~3.0亿立方米的滑坡体以28m/s速度发生整体下滑， 激起的涌浪达250m，有1200~1500万m3的水被挤过 坝顶冲向下游，下游一村镇被冲毁，约2400人死亡， 当时正施工的60名工作人员无一幸免。尽管设计安全 系数余量较大，施工质量较好，该拱坝除坝顶左肩外 基本未受严重破坏，但滑坡体将坝前1.8km的一段水库 完全填满，使得该水库不得不废弃。
重庆市云阳县鸡扒子滑坡 １９８２年７月１７ 日至１８日，云阳县城东的鸡扒子发生滑坡， 滑坡体面积约０.７７平方公里，总土石方量约 １５００万立方米，土石坠入长江河道，直达 对岸，最大滑距约２００米。鸡扒子滑坡虽未 造成人员伤亡，但毁坏房屋１７３０间，工农 业生产直接经济损失６００万元。更为严重的 是，由于大量石块坠入长江中，江床淤高３０ 余米，形成了６００米长的急流险滩，给长江 航运带来了极大的困难，造成约１０００万元 的间接经济损失，航道整治费高达８０００万 元。
1.斜坡——指地表一切具有侧向 空面的地质坡体，是一类广泛的地貌类型。
斜坡变形破坏是地质发展演化的重要过程
天然斜坡：沟谷岸坡、山
坡…… 人工边坡：露采边坡、基坑边
坡…… 类型
岩坡 土坡
按高度H
高坡
岩坡M 15M 土坡H 10m
岩坡8m H<5m
中坡 土坡5m H<10m
按坡角 大小
陡坡 >=300
变形。此现象常见于由坚硬岩土体组成的高陡斜坡坡面、坡肩和 坡顶部位，一般与坡面近平行。 拉裂的空间分布特点：上宽下窄以至尖灭，倾角较陡，从坡面到坡 内逐渐减少。 卸荷回弹亦可形成拉裂，此拉裂称卸荷裂隙。 2.蠕滑：斜坡岩土体沿软弱面（层）向临空方向缓慢剪切变形称蠕滑。 它是在斜坡应力长期作用下发生的一种缓慢而持续的变形。 3.弯曲（折）倾倒：由陡倾或直立板（片）状岩体组成的斜坡，当岩 层与坡面平行时，在重力作用下发生向临空方向弯曲、折裂并逐 渐向内发展，此重变形称为弯曲倾倒。
中坡150<= <300
低坡
岩坡H< 8m 土坡H< 5m
A
坡面形态：内凹型，外凸型
B
缓坡 <150
直线型，复合型
3. 斜坡的基本要素
(1)坡面AC (2)坡肩A
(3)坡顶AB (4)坡脚C (5)坡高H (6)坡角
(7)坡体M
M
H
C
3. 斜坡变形破坏的原因 1）内部因素：斜坡内部应力状态的变化、岩土体强度。 2）外部因素：各种自然或人为的内、外动力环境的影响。
第一节 概述 第二节 斜坡应力分布特征 第三节 斜坡变形破坏类型 第四节 崩塌 第五节 滑坡 第六节 影响斜坡稳定性的因素 第七节 斜坡稳定性的评价 第八节 斜坡变形破坏的防治
第一节 概述
斜坡上的土石体在自身重力作用下，有自动降低其重力 势能的趋势。在自然降低其势能的长期地质变化过程 中，边坡土石体会不断产生变形，并促使边坡土石体 从逐渐出现一些微观破坏发展到最后出现许多断裂、 裂隙面，使原有边坡体的稳定性大大降低。这些低稳 定性的边坡体如果受到诸如地震、地表水和地下水冲 刷、水动力作用以及某些人为因素影响时，就可能会 在极短的时间内失去平衡和稳定，并发生突然滑塌或 其它形式的破坏，形成严重的地质灾害。自然边坡的 破坏常是各种地质因素长期综合作用的结果，整个作 用过程是一个缓慢、渐进的过程，但其最后的破坏却 具有突发的特点，并常常具有很大的毁坏性和灾难性。 边坡体的最后破坏常是由其它因素触发引起的，如暴 雨、地震及人类的不当工程活动等。
坡角：随坡角变大，坡面附近张力带范围也随之扩大和 增强。
坡底宽度：可用W(谷底宽度）/H（坡高）值表征，计算 标明，当W/H小于0.8时，随此值减小，坡脚剪应力增 大；而当其值大于0.8时，影响减弱以至不变化。
斜坡平面形态可分为平直形、内凹形和外凸形等。一般 内凹形斜坡由于两侧的支撑作用，应力集中程度明显 减弱，坡脚的剪应力较小。圆形和椭圆形边坡坡脚最 大剪应力仅为一般斜坡的一半。
第二节 斜坡应力分布特征
一.斜坡应力状态的变化
原始应力状态：
一般认为，仅在自重应力的
情况下，未形成斜坡前岩 土体中的主应力（初始应
H
1
Байду номын сангаас
力）呈铅直与水平原始状应态力，状态：
即铅直应力为最大主应力， 水平应力为最小主应力。
1＝ H
3
斜坡形成后，岩土体应力状 态较前发生如下主要变化：
3＝1－ H
1.主应力迹线发生变化。总 体表现为愈近临空面（坡 面）最大主应力愈接近平 行于临空面最小主应力则 与之正交，向坡体内渐恢 复初始状态。
4.坡面的岩土体由于侧向压力近乎于零，实际处 于两向受力状态，而向坡内渐变为三向受力状 态。
二.影响斜坡应力分布的因素 1.原始（初始）应力状态的影响 主要是水平构造应力的影响，它能使斜坡应力集
中和分异现象加剧，尤其对坡肩附近张力带的 发展影响明显，水平构造应力愈大则影响愈大。 2.坡形的影响：坡高、坡角、坡底宽度和斜坡平 面形态对斜坡应力分布有一定影响。 对斜坡应力分布影响： 坡高：坡内各处应力值均随坡高增高而增大。
2.临空面应力集中。但在坡脚和坡肩情况不同。 在坡脚处形成最大剪应力增高带，斜坡越陡应 力集中越明显，此处是斜坡中最易发生变形和 破坏的部位；在坡肩附近形成一张力带，此部 位易形成与坡面近平行的拉裂面.
3.坡体内最大剪应力迹线变化。由原来的直线变 为近似圆弧线，弧的下凹面朝临空方向。这是 均质岩土体中斜坡破坏呈圆弧面的原因。
湖北秭归县新滩滑坡 １９８５年６月１２日凌晨，新 滩江家坡至广家岩１３００万立方米滑坡体高速向下 滑动，新滩镇这个千年古镇顷刻之间被推入长江。共 有１５６９间房屋、７８０亩农田、７７艘船只被毁， 直接经济损失８３２万元。滑坡产生的２６０万立方 米土石高速入江，过江首浪高达７０米，江中涌浪达 ３９米，使上、下游各１１０公里的江段内９６条船 只沉没，损失惨重，长江也因此断航一周，造成经济 损失１亿多元。由于预报准确，抢险及时，无一人伤 亡。
3.斜坡岩土体特征和结构构造的影响 岩土体弹性模量对均质坡应力分布无明显影响，而泊松
比可改变主应力和剪应力的分布，引起张力带变化。
第三节 斜坡变形破坏类型
一.斜坡变形:由于应力状态的变化,当局部应力超过该部位岩土体的 容许强度时,引起局部剪切错动、拉裂并出现小位移，但还未造成 整体性的破坏。
斜坡变形的主要方式 1.拉裂：在斜坡岩土体内拉应力集中部位或张力带内，形成张裂隙的
4. 研究的任务：斜坡稳定性的评价和预测；为设计合理的人工边坡及制 定有效的预防措施提供依据。
5.危害: 如意大利瓦依昂水库左岸大滑坡：1963.10.9，体积为
2.7~3.0亿立方米的滑坡体以28m/s速度发生整体下滑， 激起的涌浪达250m，有1200~1500万m3的水被挤过 坝顶冲向下游，下游一村镇被冲毁，约2400人死亡， 当时正施工的60名工作人员无一幸免。尽管设计安全 系数余量较大，施工质量较好，该拱坝除坝顶左肩外 基本未受严重破坏，但滑坡体将坝前1.8km的一段水库 完全填满，使得该水库不得不废弃。
重庆市云阳县鸡扒子滑坡 １９８２年７月１７ 日至１８日，云阳县城东的鸡扒子发生滑坡， 滑坡体面积约０.７７平方公里，总土石方量约 １５００万立方米，土石坠入长江河道，直达 对岸，最大滑距约２００米。鸡扒子滑坡虽未 造成人员伤亡，但毁坏房屋１７３０间，工农 业生产直接经济损失６００万元。更为严重的 是，由于大量石块坠入长江中，江床淤高３０ 余米，形成了６００米长的急流险滩，给长江 航运带来了极大的困难，造成约１０００万元 的间接经济损失，航道整治费高达８０００万 元。
1.斜坡——指地表一切具有侧向 空面的地质坡体，是一类广泛的地貌类型。
斜坡变形破坏是地质发展演化的重要过程
天然斜坡：沟谷岸坡、山
坡…… 人工边坡：露采边坡、基坑边
坡…… 类型
岩坡 土坡
按高度H
高坡
岩坡M 15M 土坡H 10m
岩坡8m H<5m
中坡 土坡5m H<10m
按坡角 大小
陡坡 >=300
变形。此现象常见于由坚硬岩土体组成的高陡斜坡坡面、坡肩和 坡顶部位，一般与坡面近平行。 拉裂的空间分布特点：上宽下窄以至尖灭，倾角较陡，从坡面到坡 内逐渐减少。 卸荷回弹亦可形成拉裂，此拉裂称卸荷裂隙。 2.蠕滑：斜坡岩土体沿软弱面（层）向临空方向缓慢剪切变形称蠕滑。 它是在斜坡应力长期作用下发生的一种缓慢而持续的变形。 3.弯曲（折）倾倒：由陡倾或直立板（片）状岩体组成的斜坡，当岩 层与坡面平行时，在重力作用下发生向临空方向弯曲、折裂并逐 渐向内发展，此重变形称为弯曲倾倒。
中坡150<= <300
低坡
岩坡H< 8m 土坡H< 5m
A
坡面形态：内凹型，外凸型
B
缓坡 <150
直线型，复合型
3. 斜坡的基本要素
(1)坡面AC (2)坡肩A
(3)坡顶AB (4)坡脚C (5)坡高H (6)坡角
(7)坡体M
M
H
C
3. 斜坡变形破坏的原因 1）内部因素：斜坡内部应力状态的变化、岩土体强度。 2）外部因素：各种自然或人为的内、外动力环境的影响。