边坡工程-第2章.边坡类型与破坏特征

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➢ 边坡变形类型: ① 松弛张裂 ②蠕 动
➢边坡岩体的变形
1.松弛张裂 在边坡形成的初始阶段,往往在坡体中出现
一系列与坡面近于平行的陡倾角张裂隙,使边坡 岩体向临空方向张开。 (1) 回弹裂隙 (2) 坡面、坡顶张力带裂隙 (3) 坡脚应力集中带的张裂隙
边坡的松弛张裂,一方面使岩体强度降低, 另一方面使各种外营力更易深入坡体,它是 边坡变形破坏的初始阶段。所以在边坡稳定 性分析中确定卸荷带的范围和卸荷带中的坡 体特征,对于评价边坡岩体的稳定性具有重 要意义。
重庆市万州-梁平高速公路K47+500砂 泥岩顺层滑坡
(5)根据使用年限分为临时性边坡和永久性边坡。临时性边 坡是指工作年限不超过两年的边坡;永久性边坡是指工作 年限超过两年的边坡。
➢ 除了上述分类方法外,边坡还可以根据支护结构形式进行 分类。
➢ 在实际工程中,由于设计或施工不当,或因地质条件的特 殊复杂性难以预计,边坡中一部分坡体相对于另一部份坡 体产生相对位移以至丧失原有稳定性,从而形成滑坡。
一、岩质边坡的特点
• 岩体时地质体的组成部分,是由岩石和地质结构 面共同构成的.岩石按其成因分,有沉积岩、岩 浆岩和变质岩;按其强度分,有软岩、中硬岩和 硬岩等。岩体的力学性质取决于岩体的结构特 征,岩体的破坏模式受控于岩体的结构模式。 岩体的力学性质具有不均一性、不连续性和各 向异性。
边坡岩体特点
➢ 一般边坡:岩质边坡高度小于30m,土质边坡小 于l5-20m。
➢ 高边坡:岩质边坡高度大于30m,土质边坡大于 20m。
(4)按照边坡结构特征分类。 ➢ 按岩层结构分为:类均质土边坡、近水平层状结
构边坡、块状结构边坡、碎裂状结构边坡、散体 状(网状)结构边坡; ➢ 按岩层倾向与坡向的关系分为:顺向边坡、反向 边坡、直立边坡。
➢ 岩土混合边坡:下部岩层,上部土层,或者岩层与土层 互层。
黄土滑坡实例 岩质边坡
体积2000余万立方米
450m
岩土混合边坡
下滑25-30m
鼓丘
长1200m
后壁滑面 宽850m
149m
滑坡形成拦河坝
纵向裂缝 老公路
135m
堆石坝
178m
(3)按照边坡的高度分类,可以分为一般边坡和高边 坡两类。
岩坡的崩塌常发生于高、陡边坡的前缘地段。
高陡斜坡和陡倾裂隙,是由于斜坡前缘的裂隙卸荷作 用、由基座蠕动造成斜坡解体而形成。
这些裂隙在表层蠕动作用下,进一步加深、加宽,并 促使坡脚主应力增强,坡体蠕动进一步加剧,下部支 撑力减弱,从而引起崩塌。
• 堆积结构面:对基层形成堆积面控制。下伏岩层 产状,临空和结构面。
• 二元边坡地质结构:软硬差别较大的上下土层或 上土下岩层叠。和下伏岩层关系产状,水对土层 浸Hale Waihona Puke Baidu情况。
§2.3 边坡变形破坏特征
➢ 岩质边坡的变形以坡体未出现贯通性的破坏面 为特点。
➢ 变形与破坏之间是一个发展过程,其间存在着 量、质转化的关系。
• 沙土:以沙粒为主,结构疏松,凝聚力低,透水 性大。影响因素:颗粒成分及均匀程度,含水情 况,外界震动,外水及地下水作用及密实程度。
• 黄土:以粉粒为主,质地均一,含钙量高,无层 理,柱状节理发育,天然含水量低,雨水湿陷, 干时坚硬。影响因素,水。
• 膨胀土:干湿变化,内摩擦角很小。碎石边坡: 影响因素,黏土颗粒含量及分布特征,坡体含水 情况。
• 复合边坡形态
自然边坡
边坡破坏
(2)按照构成边坡坡体的岩土性质(介质材料)可分为土质边 坡、岩质边坡与岩土混合边坡三种。
➢ 土质边坡:可以分为粘性土类边坡、碎石类边坡、黄土 类边坡和岩石类边坡。
➢ 岩质边坡:按岩体强度可以分为硬岩边坡、软岩边坡和 风化岩边坡等,按岩体结构分为整体状(巨块状)、层 状、碎裂状、散体桩状边坡。
• 岩体类型:强构造运动影响、强风化破碎 带岩体,区域性大断层带,大型岩浆岩侵 入接触破碎带,强风化带软弱物质,泥、 岩粉、岩屑、岩块组成。
• 特征:极度破碎,多为不均一的散体或塑 性体组成,强度很低,完整性极低。
• 边坡特征:稳定性很差,不存在向临空面 贯通结构面的话可与土质边坡对待,受整 体岩体强度控制。滑面成圆弧状。
二、 边坡失稳破坏方式 边坡在自然与人为因素作用下的破坏形式主要
表现为滑坡、滑塌、崩塌和剥落。滑坡(slides)是 斜坡部分岩土体在重力作用下,沿一定的软弱面, 缓慢地整体向下移动,具有蠕动变形、滑动破坏 和渐趋稳定三个阶段,有时也具有高速急剧移动 现象。滑塌(slip—slumps)是因开挖、填筑、堆载 引起斜坡的滑动或塌落,一般较突然,粘性土类 边坡有时也会出现一个变形发展过程。
2.蠕动
定义:经松动后,边坡岩体在重力作用下向临空方向较长 期的缓慢变形。
(1)表层蠕动
边坡上部的岩体在重力的长期作用下,向临空方向 缓慢变形,其位移由坡面向内逐渐减小,构成一个剪 变带,这便是表层蠕动。
(2) 深层蠕动
1) 软弱基座蠕动 2) 坡体蠕动
软弱基座蠕动
(a) 切角滑移;(b) 次级切面开始形成;(c) 滑面形成
坡体蠕动
➢边坡岩体的破坏
定 义:边坡岩体中出现了与外界贯通的破坏面,使被 分割的岩体以一定的加速度脱离母体。
1.崩塌:边坡前缘的部分岩体被陡倾角的破裂面分割, 以突然的方式脱离母体,翻滚而下,岩块相互 撞击破碎,最后堆积于坡脚而且形成岩堆。
2.滑坡:边坡上的岩土体在自然或人为因素的影响下失 去稳定,沿一定的破坏面整体下滑的现象,是 一种常见的边坡失稳而产生的地质灾害。
• 岩土混合边坡—边坡下部为岩层,上部为土层。
• 岩、土矿物成分并无本质差别,但结构有 本质差别。岩石结构主要是地质界面,如 物质分界面、不连续面、不整合面、软夹 层等,土的结构主要是孔隙。因此,岩石 的较大位移主要是不连续面,岩石含水主 要是裂隙水;土的较大位移主要是孔隙和 变形,土的含水主要是孔隙水。
碎裂结构边坡
• 岩体类型:存在各种构造破碎带,多处于 构造变动强烈地区的岩体。
• 特点:岩体内结构面复杂多样,弹塑性不 均匀,受塑性状夹泥控制,强度大幅降低。 完整性指标:完整性差,岩体强度低,常 具塑性。
• 边坡特征:稳定性差,坡角取决于岩块间 的咬合力,常发生局部掉块,要注意长期 蠕变特性。
散体结构
层状结构边坡
• 原生层状结构(沉积岩为代表)和板裂层状结构(变质岩为代表)。 • 原生:组成岩层以碎屑沉积岩或碎屑生物、化学沉积岩为主,一般由
软弱层相间互层状结构,有较平缓的产状,常有层间错动现象,严重 可形成破碎夹层或泥化夹层,成为控制滑动失稳的软弱面,硬岩可发 育又原生节理或构造节理。 • 板裂层状构造:以深变质的千枚岩和片岩为主,受强烈构造运动,产 状较陡,常形成大范围平行发育片理、层间错动带,还有其他方向、 力学特性各异的断裂结构面与层间错动带组合。块状岩浆岩其中有一 组断裂结构面比较密集时,也可以形成板裂结构 • 层状结构岩体可分为4种类型:水平岩层边坡、切层边坡、顺层边坡 及反倾向边坡。 • 水平:一般0-5°,小于内摩擦角,破坏概率较小,稳定程度较高。 • 切层:主要破坏模式为顺层,<30°是破坏概率较低,31-50°是较 高,大于50°边坡稳定很难保证。还受岩层弯曲或断层切割形成的起 伏差控制。 • 顺层:没有被坡面将坡脚处层面切断,多为自然边坡,破坏模式主要 为溃屈破坏。 • 反倾向:与边坡走向夹角<25°,倾向相反。主要破坏模式为倾倒。 倾角小于30°,自重作用下岩层向临空面产生弯矩较小,不易产生倾 倒破坏,31-60°很容易倾倒破坏。
边坡的失稳破坏是边坡的变形发展到一定程度的结果 。
§2.2 边坡地质结构
边坡地质结构:指组成边坡的结构面和结构体及 其组合特征的总和。
按边坡介质材料分为岩质边坡和土质边坡。
• 土质边坡—整个边坡均由土体构成,按土体可分为粘性土边 坡、黄土边坡、膨胀土边坡、堆积土边坡、填土边坡等。土 质边坡强度低,一般在20m以下,只有黄土边坡因其特殊结 构特征可保持较高陡的边坡。
• 岩坡失稳与土坡失稳的主要区别是土坡中存在 的滑动面位置不明显,需要大量试算才能确定。 岩坡中的滑动面往往比较明确,岩坡中的结构 面规模、性质、组合方式在很大程度上决定着 岩坡失稳时的破坏形式,结构面的产状或者性 质稍有改变,岩坡的稳定性将会受到显著的影 响。正确解决岩坡稳定性问题,首先需要搞清 楚结构面的性质、作用、组合情况以及结构面 的发育情况,在此基础上对其破坏方式作出判 断,对其破坏机制作出分析,以保证岩坡稳定 性分析结果的正确性。
• 此类边坡一般岩体强度高,失稳边坡主要沿贯穿 性结构面发生,滑体由结构面与临空面组成。碳 酸盐岩组浅部受溶蚀作用影响,常形成张开的岩 溶裂隙或填泥裂隙;其他岩组浅部常发育强风化 带、弱风化带及卸荷带,岩石强度变低,结构面 形状变坏,浅部远低于深部边坡稳定性,滑坡多 沿边坡浅部发生。
• 块状结构岩体边坡失稳形式取决于结构面产状、 组合及其与地形关系,一般有3种,平面、楔体和 倾倒破坏。
重庆市万州-梁平高速公路K47+500砂 泥岩顺层滑坡
二、土质边坡的特点
• 按地质结构状态可划分:类均质体、堆积结构面 顺倾边坡和二元结构边坡。
• 类均质体边坡地质结构:分为黏土、沙土、黄土、 软土、膨胀土及碎石边坡。黏性土遇水膨胀(亲 水、膨胀、可溶),干时坚硬。影响稳定主要因 素:矿物分布,节理发育状况,水的作用,冻融 作用。
崩塌
多平面滑动

平面滑动
双平面滑动

破 坏
滑坡
楔形状滑动
单平面 滑动

圆弧形滑动
基 本
坍塌 倾倒破坏

错落

岩石崩塌
平移滑动 旋转滑移
岩块流动
岩层曲折
坍塌 崩塌
滑坡 错落
倾倒
2.3.1 崩塌
➢ 崩塌:斜坡岩土体被结构面分割的块体,突然脱离 母体以垂直运动为主、翻滚跌跃而下的现象与过程
崩塌特征
块状结构边坡
• 岩组有:碳酸盐岩组的巨厚层、厚层至中厚层状的石灰岩、 白云岩及其过渡岩类;砂砾岩组的巨厚层、厚层至中厚层 状砂岩、砾岩及其过渡岩类;岩浆侵入岩组的花岗岩、闪 长岩及辉绿岩等;变质岩组的混合岩、片麻岩、大理岩及 石英岩等深变质岩。
• 主要特征:由单一或强度相近的硬岩构成; • 岩体不被区域性断裂所切割,没有大断层从岩体中部通过; • 岩体可被长几十米或几百米的节理或小断层切割; • 岩体完整性好,主要节理组节理间距一般大于30-50cm。
• 沉积岩边坡:是地壳分布最广的一种岩石,经风化剥蚀、 搬运、沉积等一系列地质外营力作用形成,层间软弱结构 面,构造结构面发育程度和组合,岩性特征组合。
• 岩浆岩:侵入和喷出两种,原生节理裂隙和构造成因的节 理裂隙。需考虑边坡岩体的完整性,结构面对边坡岩体的 切割作用。倾向临空面的缓倾斜结构面,倾角小于边坡角 的结构面叫做缓倾结构面,结构面倾角在15-65°的结构 面都可能是缓倾结构面,有倾向临空面的缓倾结构面容易 发生变形破坏。蚀变带,岩浆岩与围岩接触的地方常有热 液蚀变作用,在断裂带处常有构造动力蚀变作用,这些部 位常有绿泥石化、绢云母话现象,在长期风化营力作用下 蚀变带有泥化现象,泥化的蚀变带是岩浆岩体的不稳定部 分。变质岩需综合考虑前两者特征。
• 岩质边坡—整个边坡均由岩体构成,按岩体强度可分为硬岩 边坡、软岩边坡和风化岩边坡。按结构可分为整体状边坡、 块状边坡、层状边坡、碎裂边坡、散体边坡。由于岩质边坡 强度较高,可保持较高陡边坡,几乎所有高边坡都是岩质边 坡。
• 岩质边坡的复杂性包括:岩体强度高,可以保持较高陡的边 坡,岩体结构,风化破碎程度,地下水。
2 边坡的类型及其破坏特征
2.1 边坡分类与地质结构 2.2 边坡地质结构 2.3 边坡破坏特征
本章重点
(1)边坡常见分类方法
(2)边坡常见的破坏类型
难点
➢ 边坡地质结构的概念
§2.1边坡分类与地质结构 在实际工程中,为满足不同工程用途的需要,边坡设计
形态多种多样,边坡的分类也有很多种方法,通常有以 下几种: (1)按照边坡的成因可分为天然边坡和人工边坡。天然边坡 是自然形成的山坡和江河湖海的岸坡。 ➢ 根据边坡的断面形式可分为直立式边坡、倾斜式边坡和 台阶形边坡,如图l.1所示。根据这三种形式可构成复合 形式的边坡,如图l.2所示。边坡横断面外形和各部位名 称如图1.3所示。
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