第五章斜坡变形破坏工程地质研究

2 悬臂拉断式崩塌
岩质边坡,软夹层结构，
坚硬块状体。因脚下软层等 掏空而成悬臂式拉断。破坏
方式，可能为拉断下坠， 也可能稍后部拉断， 部分依托软面而翻转下坠， 常见于河谷岸坡以及脚下
开采条件。
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3 倾倒式崩塌
岩坡
A 为薄层软弱夹层长期蠕变弯 曲折断，形成崩塌，受高陡 坡形、软弱层控制，发展慢。
坡角多为35-80度，平面上多呈圈椅状。滑坡壁上常见铅 直方向的擦痕。 滑坡台阶：滑坡体下滑时各部分运动速度不同而形成的错台。 滑坡舌 ：滑坡体前部伸出如舌状的部位。常伸入沟谷、河 流。最前端滑坡面出露地表的部位，称滑坡剪出口。
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滑坡洼地（湖) 主滑线 滑坡裂隙：滑坡体在滑动过程中各部位受力性质和大小不同， 在各部位产生不同力学性质的裂隙。
B A
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
M
H
(7)坡体M
C
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工程实例
1963年10月夜间发生在意大利北部山区的 Vajont水库，被公认为是世界上最严重的滑坡灾害。 该水库库容10亿立方米，坝高267米，是当时世界上 最高的双曲拱坝。
第五章斜坡变形破坏工 程地质研究
2020/12/11
第五章斜坡变形破坏工程地质研究
提要
•概 述 • 斜坡应力分布特征 • 斜坡变形破坏的基本形式 •滑 坡 •崩 塌 • 影响斜坡稳定性的因素 • 斜坡稳定性评价 • 滑坡预测预报 • 滑坡防治
第五章斜坡变形破坏工程地质研究
第一节 概述
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。
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2. 滑坡
斜坡岩土体依附于内在的或潜在的贯通结构面，在外力作用下，失去原 来的平衡状态，产生了以水平运动为主的滑动现象。
3. 两者的区别：
①运动方式 ②破坏形式 ③是否脱离母体，存在滑动面 ④规模、速度
变形破坏地质模型：—— 崩塌：——
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第四节 滑 坡
B 为柱状块体，底脚压裂，在 水荷载作用下，引起翻转。
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4 滑移式崩塌
土坡,为风化破碎带或第四系堆积层，坡段比较
陡，松散层产生蠕动变形，形成雨季饱水等， 产生累进式破坏。
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5 座落式崩塌 土坡,下面层
被掏空或变 形破坏，上 部失去支持 而产生向下 坍塌。
图5.6 置于斜面上块体 的几何要素
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图5.7 斜面上块体发 生滑动及倾倒的条件
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对这个单一的岩块而言，滑动与倾倒的条件如图5.7所示。 图中的四个区段为： 区段l： ψ<φ以及b／h>tgψ，岩块是稳定的，不滑动也不倾倒。 区段2： ψ>φ以及b／h>tgψ，岩块将滑动，但不倾倒。 区段3： ψ<φ以及b／h<tgψ，岩块将倾倒，但不滑动。 区段4： ψ>φ以及b／h<tgψ，岩块能够同时滑动和倾倒。
水径流条件改变→ 滑体表面出现积 水洼地或湿地，泉的出现 (4) 植被方面 马刀树、醉汉林
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(5) 滑动面的鉴别及研究 勘探：钻探变形 监测：钻孔倾斜仪
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三 滑坡分类
1 按岩土体类型分类
滑坡
土体滑坡 岩石滑坡
（1）粘性土滑坡 （2）黄土滑坡 （3）堆填土滑坡 （4）堆积土滑坡
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
高坡 按高度H
中坡
岩坡M 15m 土坡H 10m 岩坡8m H<5m 土坡5m H<10m
低坡
岩坡H< 8m 土坡H< 5m
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陡坡 >=300
按坡角 大小
中坡150<= <300
缓坡 <150 坡面形态：内凹型，外凸型，直线型，复合型
通过以上分析，可看出即将崩落的块体相当于斜面上的岩 块，同时由于其在变形-破坏的演变过程中沿斜面总有一定的 剪切位移，所以可视其凝聚力已丧失。那么根据岩块的运动条 件，可将崩塌分为：滑移式崩塌、倾倒式崩塌和滑移倾倒混合 式崩塌(也可简称为混合式崩塌)三种类型。
(2) 在坡顶面和坡面的某些部位,坡面的径
向应力和坡顶面的切向力可转化为拉应
1
力,形成张力带,易形成与坡面平行的拉
裂面。
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3. 与主应力迹线偏转相联系, 坡体内最大剪应力迹线由原 来的直线变成近似圆弧线,弧 的下凹方向朝着临空方向。
4. 坡面处由于侧向压力趋于 零,实际上处于两向受力状态, 而向坡内逐渐变为三向受力状 态。
一、滑坡的基本要素
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滑动带 ：滑坡体与滑坡床之间的分界面。形态可分为圆弧 状、平面状和阶梯状等（下页图）。 滑坡床 ：滑坡体之下未经过滑动的岩土体。 滑坡体 ：与母体脱离经过滑动的部分岩体。 滑坡周界：滑坡体与周围未变位岩土体在平面上的分界线。 滑坡壁 ：滑坡体后缘由于滑动作用所形成的母岩陡壁，其
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常见类型主要有：
1 滑移式崩塌
岩质边坡,裂隙发育的岩
体，节理及层面控制，倾 坡处节理起主控作用。依 附面倾角一般30-650左， 顺坡走向上呈现不规则的 锲形体，剪出点可在坡 脚，也可坡体的任何地 方，往往为滑移式，一般 先楼不会太大，为累进性。
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（5）破碎石滑坡 （6）完整岩石滑
坡
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2 .按滑坡的动力学特征分类（巴甫洛夫， 1903）
(a)推动式滑坡 (b)牵引式滑坡 (c)混合式滑坡 (d)平移式滑坡
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3 按滑动面与层面的关系分类
(1)无层滑坡：均质、无层理的岩土体
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3. 斜坡岩土体特性和结构特征的影响:
岩土体的变形模量对均质坡体的应力分布 无明显影响.
泊松比可改变主应力和剪应力的分布,引起
张力带变化。随着 增高，坡面和 坡顶的张
1
力带逐渐 扩展；而在坡底则反之， 增高，
张力带收缩。
1
结构面的产状、性质的差别，使斜坡中的
应力分布出现了不连续性，在不连续面或软
一、重分布应力的特点：
1.斜坡周围主应力迹线发 生明显偏转: 愈接近临空面,最大主应 力1愈接近平行于临空 面,3与之正交,向坡内逐 渐恢复到原始状态。
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2.在坡脚及坡肩附近形成应力集中区
(1)坡脚附近最大主应力显著增高,且愈近表 面愈高;最小主应力显著降低。 这一带是坡体中应力差或最大剪应力最高 的部位，形成最大剪应力增高带，往往产 生与坡面或坡底面平行的压裂面。
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(3) 弯曲倾倒： 由陡坡或直立板状岩体组成的斜
坡,当岩层走向与坡面走向大致相同 时，在自重的长期作用下，由前缘 开始向临空方向弯曲、折裂，并逐 渐向坡内发展的变形，称为弯曲倾 倒。
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二、斜坡破坏
崩塌
滑坡
表层流动 落石
1. 崩塌
陡坡上的岩土体产生以下落运动为主（移动、滚动、跳跃）的破坏 现象。（土崩、岩崩）。
弱面的周边形成应力集中或发生应力阻滞。
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第三节 斜坡变形破坏的基本形式
一、斜坡变形
斜坡受到侵蚀卸荷作用和开挖卸荷等作用所产生的应力释放效应，
而引起的斜坡表层岩土体的弹塑性回弹和蠕变位移。 形式： (1) 卸荷回弹 卸荷、初始应力释放 侧应力减弱 产生张裂面 (2) 拉裂 斜坡形成过程中，在坡面和坡顶形成的张力带中拉应力集中 形成拉张裂缝。
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二 影响斜坡应力分布的因素
1. 岩体初始应力的影响
初始应力场、尤其水平剩余应力使坡体中主应力迹线的 分布形式有所不同，明显改变了各应力值的大小；使应 力分异现象加剧,尤其对坡脚应力集中带和坡面张力带 的影响最大。
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2. 坡形的影响
(1) 坡高：不改变应力等值线图象，应力随坡高而增高。 (2) 坡角：坡角变化明显改变了应力分布图象。随坡角变陡，张力 带的范围有所扩大，坡脚应力集中带最大剪应力值也随之增高。
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(3) 蠕滑 斜坡岩土体在自重应力为主的长期作用下,向临空面方向的缓
慢而持续的变形。 A. 表层蠕滑：斜坡浅层岩土体在重力的长期作用下，向临空
面方向缓慢变形构成一个剪变带，其位移由坡面向坡内逐渐降低 直至消失。
B. 深层蠕滑：主要发育在斜坡下部或坡体内部。
按其形成机制特点可分为两种： ① 软弱基座蠕滑 ② 坡体蠕滑（受软弱结构面控制）
6. 按滑坡时代划分
（1）今滑坡（全新世末至今） （2）新滑坡（Q43) （3）老滑坡 (Q42-1) （4）古滑坡 (Q4-Q1) （5）始滑坡（第三系）
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第五节 崩塌
一、 崩塌的类型及形成条件：
崩塌一般发生在厚层坚硬岩体中。灰岩、砂岩、石英 岩等厚层硬脆性岩石常能形成高陡的斜坡，其前缘常由 于卸荷裂隙的发育而形成陡而深的张裂缝，并与其它结 构而组合，逐渐发展而形成连续贯通的分离面，在触发 因素俺用下发生崩塌。此外，由缓倾角软硬相间岩层组 合的陡坡，由于软弱岩层被风化剥蚀而形成凹龛，使上 部的坚硬岩层失去依托，故也常发生局部崩塌。
• 拉张裂隙：位于滑体后部、滑床后壁，弧形分布，与滑动方向垂 直；
• 剪切裂隙：羽状分布于滑坡体中前部的两侧，，因滑坡体与滑坡 床之间的相对位移的力偶作用形成，与滑动方向斜交；
• 鼓张裂隙：分布滑体前缘，由于滑体后部的推挤鼓起而成，与滑 动方向垂直；
• 扇形裂隙：位于滑体舌部，因前部岩土体向两侧扩散产生，放射 状呈扇形分布。
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水库蓄水造成水库岸坡地下水位的相应抬高，地质环境发生了急剧变 化，2.6亿立方米的石灰岩山体以20M/S以上的速度滑入水库。
最大涌浪 高度250M，越过坝顶高度达150M，库水迅猛泻向下游。 洪水摧毁了下游数公里以内的5个村庄，2600人在梦中死亡。该水库也 因滑坡填入而报废。
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二、 滑坡的识别
1、识别方法：
航片解译、地面调查、勘探 面 线点
2、识别标志
(1) 地形地貌方面 滑坡形态特征、地貌不协调或反常等
(2) 变形破裂方面: 滑体上产生小型褶曲和断裂现象 滑体结构松散、破碎
圈椅状地貌
双沟同源
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(3) 水文地质方面 结构破碎 → 透水性增高 → 地下
(2)顺层滑坡： 原生、次生的软弱夹层 ，上部松散堆积物与下部 基 岩接触带
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(3)切层滑坡： 多发生在岩层近于水平的平迭坡，构造面控制
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5. 按滑动面深度分类
(1) 浅层滑坡(<6m) (2) 中层滑坡(6-20m) (3) 厚层滑坡(20-50m) (4) 巨厚层滑坡(>50m)
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崩塌的破坏方式若不依附某一 面崩塌时,总是下坠或坐落;若依附某 一面崩塌时，具有滑移或翻转特性.
后者通常用如下的方法作出判断: 一个置于斜面上的岩块，它的高 度为h和底边长为b，并且假定阻止 岩块向下运动的力只是由于摩擦作 用而产生的，也即是c=O。代表岩 块重力W的矢量落于底边b之内时， 如果斜面倾角 大于摩擦角 ，岩块将 产生滑动；但是，如果岩块高而细， 重力矢量W可能落在底边b外，此时 岩块将倾倒，也即绕其最低的接触 边棱而旋转。
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(3) 坡底宽度：当W<0.8H时,坡 脚最大剪应力随底宽增大 而急剧减小 。当W>0.8H时， 则保持为一常值（称为“残余 坡角应力”）
(4)坡面形态：平面上的凹形坡，应力集中明显减缓。 圆形和椭圆形边坡，坡脚最大剪应力仅为一般斜坡的1/2。 当水平应力坡形于椭圆形矿坑长轴时，应力集中较缓和。
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第二节 斜 坡 应 力 分 布 特 征
原始应力状态：
H
1
3
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