边坡工程理论与加固技术.ppt

边坡工程理论与加固技术边坡工程理论与加固技术第一讲第一讲 边坡工程根底理论边坡工程根底理论1.1 1.1 边坡的形成与演化规律边坡的形成与演化规律1.1.1 1.1.1 边坡的形成边坡的形成〔〔1 1〕斜坡与边坡〔斜坡：自然斜坡；边坡：与人类工程活动有〕斜坡与边坡〔斜坡：自然斜坡；边坡：与人类工程活动有关的斜坡〕关的斜坡〕〔〔2 2〕边坡形成因素〕边坡形成因素内动力地质作用〔构造作用：地壳上升、下降、水平等运动〕内动力地质作用〔构造作用：地壳上升、下降、水平等运动〕外动力地质作用〔流水侵蚀作用：切割、冲刷、搬运、堆积〕外动力地质作用〔流水侵蚀作用：切割、冲刷、搬运、堆积〕人为工程活动〔开挖、堆填〕人为工程活动〔开挖、堆填〕〔〔3 3〕边坡形成过程〕边坡形成过程边坡根本物质形成边坡根本物质形成构造运动上升构造运动上升河流侵蚀下切河流侵蚀下切1.1.2 1.1.2 边坡分类边坡分类〔〔1 1〕按边坡组成物分〕按边坡组成物分软岩边坡 逆倾向边坡〔岩层倾向与坡向相反〕半成岩边坡 走向边坡 〔岩层倾向与坡向一致〕①①岩质边坡岩质边坡硬岩边坡硬岩边坡 顺倾向边坡〔岩层倾向与坡向一致〕顺倾向边坡〔岩层倾向与坡向一致〕②土质边坡土层边坡土层边坡 黄土、成都粘土黄土、成都粘土碎石土边坡碎石土边坡 坡、崩、残积块碎石土坡、崩、残积块碎石土砂卵〔砾〕石边坡砂卵〔砾〕石边坡 冲、洪积、冰积砂砾石土冲、洪积、冰积砂砾石土②岩质－－土质边坡〔2〕按边坡成因类型分①构造侵蚀边坡②构造堆积边坡③流水侵蚀边坡④流水堆积边坡⑤人为作用边坡基岩裸露基岩裸露无基岩裸露无基岩裸露基座阶地基座阶地堆积阶地堆积阶地切割边坡切割边坡内动力地质作用外动力地质作用〔〔3 3〕按边坡相对高度分〕按边坡相对高度分天然斜坡低坡 <100m高坡 100～500m极高坡 >500m人 为 切 坡 岩质切坡：低切坡 <8m低高切坡 8～20m中高切坡 20～50m高高切坡 50～100m极高切坡 >100m 土质切坡：低切坡 <5m低高切坡 5～15m中高切坡 15～40m高高切坡 40～80m〔4〕按边坡坡度分平地〔准平台〕 <7°缓坡 7°～25°陡坎 25°～45°极陡坎 45°～65°陡崖 >65°(5)(5)按边坡纵剖面形态划分按边坡纵剖面形态划分平顶型线型阶状陡坡缓坡尖顶型线型阶状陡坡缓坡陡坡缓坡陡坡缓坡陡坡缓坡陡坡缓坡陡坡缓坡陡坡缓坡斜坡命名：黄土侵蚀平顶陡坡－缓坡型高坡1.1.3 边坡演化规律〔1〕边坡演化的动力边坡的自重应力内动力地质作用－－构造运动外动力地质作用－－风化作用，流水侵蚀作用人类工程活动〔2〕边坡变形、破坏的类型滑坡类剥落类－－碎屑流、溜沙坡、落石滚石崩塌类裂变类水土流失〔3〕边坡变形、破坏、演化的规律以上升运动为主的边坡变形、破坏演变规律演变规律：边坡高差 由小－－大边坡坡度 由小－－大－－小－－大 周期推进，但不重复具有：开裂变形－－破坏－－相对稳定－－开裂变形－－破坏周期性的向极不稳定演化的规律以下降运动为主的边坡演变规律演变规律：边坡高差 由大－－小边坡坡度 由大－－小边坡向稳定－－更稳定方向开展1.1.4 1.1.4 边坡演变过程中的力学特征边坡演变过程中的力学特征〔〔1 1〕边坡形成前的力学特征〕边坡形成前的力学特征σ1σ1＝＝ σ1’ σ1’σ3σ3＝＝ σ3’ σ3’〔〔2 2〕边坡形成以后边坡应力特〕边坡形成以后边坡应力特征征σ1σ1＝＝ σ1’ σ3 σ1’ σ3－－ σ3’ >0 σ3’ >0(σ3(σ3－－ σ3’)cos σ3’)cosə ə <τmax <τmax 稳定稳定(σ3(σ3－－ σ3’)cos σ3’)cosə ə ＝＝τmax τmax 极限平极限平衡衡(σ3(σ3－－ σ3’)cos σ3’)cosə ə >τmax >τmax 产生变产生变形开裂形开裂1.2 1.2 滑坡根底知识滑坡根底知识1.2.1 1.2.1 滑坡的形成滑坡的形成〔〔1 1〕滑坡形成环境〕滑坡形成环境地貌环境－－山地斜坡环境地貌环境－－山地斜坡环境地质环境地质环境水文气象环境水文气象环境人类活动人类活动地质构造〔断层带、活力断裂、地震〕地层岩性〔易滑地层、分布区〕河流冲刷大雨、暴雨、长期绵雨〔2〕滑坡形成条件内部条件地形条件〔小发<10°〕,多发10 ° ～20 ° ，极易发21 ° ～35 ° ，多发35 ° ～45 °地层岩性〔偶滑、少滑、易滑、极易滑〕坡体结构〔地质构造〕、优势结构面〔层面、顺坡向裂隙〕外部条件水的侵蚀〔降雨、降雪、地下水〕水的冲刷〔沟河水冲刷〕加载〔天然加载、人工堆填加载〕开挖坡脚振动〔地震、爆破、机震〕其它〔〔3 3〕滑坡形成条件分析－－主控因素分析法〕滑坡形成条件分析－－主控因素分析法主控因素分析的实质主控因素分析的实质从众多的滑坡形成条件中分析确定主要因素从众多的滑坡形成条件中分析确定主要因素主控因素与滑坡防治对策主控因素与滑坡防治对策主控因素分析是滑坡防治对策制定的根底主控因素分析是滑坡防治对策制定的根底终止主控因素的作用：〔防治塘、渠水渗漏、河湖终止主控因素的作用：〔防治塘、渠水渗漏、河湖水冲刷〕水冲刷〕制约、减轻主控因素作用〔地表截排水，地下输水制约、减轻主控因素作用〔地表截排水，地下输水〕〕补偿因主控因素作用而降低了的抗滑能力〔减载压补偿因主控因素作用而降低了的抗滑能力〔减载压脚、支挡抗滑、滑面预应力加固、滑带灌浆加固脚、支挡抗滑、滑面预应力加固、滑带灌浆加固〕〕1.2.2 滑坡特征〔1〕滑坡根本要素与平面特征滑坡根本特征〔〔1 1〕滑坡平面特征〕滑坡平面特征平面形态〔纵长形、横展形、半圆形〕平面形态〔纵长形、横展形、半圆形〕滑坡后壁特征〔圆椅状〕滑坡后壁特征〔圆椅状〕滑体表部特征〔裂隙、纵向分级、横向分块〕滑体表部特征〔裂隙、纵向分级、横向分块〕〔〔2 2〕滑体组成、结构与坡面特征〕滑体组成、结构与坡面特征滑体组成〔岩质滑坡－－破碎岩体；土质滑坡－－粘性土，块碎石土〕滑体组成〔岩质滑坡－－破碎岩体；土质滑坡－－粘性土，块碎石土〕滑体结构〔破碎、裂缝、褶曲、架空、上下错动、超复〕滑体结构〔破碎、裂缝、褶曲、架空、上下错动、超复〕剖面特征〔剖面能反映滑体组成、结构、滑动面形态、滑坡发生过程与剖面特征〔剖面能反映滑体组成、结构、滑动面形态、滑坡发生过程与特性〕特性〕土质滑坡〔土层中滑面为圆弧形、岩层面为折线、直线型〕土质滑坡〔土层中滑面为圆弧形、岩层面为折线、直线型〕岩质滑坡〔顺向坡多为直线、折线；逆向坡多为折线〕岩质滑坡〔顺向坡多为直线、折线；逆向坡多为折线〕半岩质滑坡〔滑动面多呈折线形、圆弧形〕半岩质滑坡〔滑动面多呈折线形、圆弧形〕〔〔3 3〕滑坡形成过程与运动特征〕滑坡形成过程与运动特征①①滑坡形成过程：弹塑性变形阶段滑坡形成过程：弹塑性变形阶段 微裂隙变形阶段微裂隙变形阶段 匀速变形阶段〔应力向嵌合点集中〕匀速变形阶段〔应力向嵌合点集中〕 加速变形阶段〔嵌合点剪破产生蠕滑〕加速变形阶段〔嵌合点剪破产生蠕滑〕 剧滑变形阶段〔滑面贯穿碾磨〕剧滑变形阶段〔滑面贯穿碾磨〕②②运动特征运动特征a a整体平行滑移整体平行滑移 滑体完整，无明显破裂滑体完整，无明显破裂b b差异运动－碰撞－－破碎拉槽差异运动－碰撞－－破碎拉槽C C 滑速滑速 式中：U为滑体长；b为后缘相对前缘的变形；h为滑体平均厚度；E为滑体弹模；M为滑体质量；H滑体重心落差；f为滑面摩擦系数最大滑速预测计〔估〕算：式中：R为滑面岩土残、峰值比；F1为滑体区滑段面积；F2为抗滑段面积d 最大滑距： 当V=0时：〔4〕滑坡识别〔判别〕滑坡识别的依据〔滑坡要素与特征〕新滑坡识别仍有活动的老滑坡识别〔形态、裂缝、剪出口地下水、与两侧稳定边坡比较〕已稳定的老滑坡识别〔形态、滑坡微地貌、前缘地层与两侧比较〕1.2.3 1.2.3 滑坡分类滑坡分类〔〔1 1〕分类原那么与国内外分类简述〕分类原那么与国内外分类简述〔〔2 2〕滑坡单因子分类：滑体组成物；成因〔主要外因〕；滑坡规模；动〕滑坡单因子分类：滑体组成物；成因〔主要外因〕；滑坡规模；动力学特征；运动速度力学特征；运动速度〔〔3 3〕滑坡多因子分类与命名：黄土暴雨小型牵引式慢速滑坡〕滑坡多因子分类与命名：黄土暴雨小型牵引式慢速滑坡1.3 1.3 崩塌与落石根底知识崩塌与落石根底知识1.3.1 1.3.1 崩塌与落石的形成崩塌与落石的形成〔〔1 1〕形成环境与区域分布〕形成环境与区域分布形成环境：形成环境： a a地形、环境－－坡度地形、环境－－坡度>45°>45°多见多见 b b地层岩性－－脆性岩区地层岩性－－脆性岩区 多见多见 c c地质构造强作用带地质构造强作用带 多见多见崩塌区域分布〔同滑坡〕，高山峡谷两岸多崩塌区域分布〔同滑坡〕，高山峡谷两岸多见见〔〔2 2〕崩塌形成条件分析〕崩塌形成条件分析形成条件形成条件滑坡滑坡崩塌崩塌地形条件地形条件10 10 ° ° ～～4545° °大于大于4545° °地层岩性地层岩性粘性土松散地层、软岩、粘性土松散地层、软岩、半坚硬岩（有软弱夹层）半坚硬岩（有软弱夹层）强风化破碎岩体，坚硬强风化破碎岩体，坚硬易脆、裂隙岩体易脆、裂隙岩体地质构造地质构造强活动带强活动带强活动带强活动带降雨降雨水侵蚀滑动面水侵蚀滑动面水渗入裂隙增加动静水水渗入裂隙增加动静水压力作用（水劈作用）压力作用（水劈作用）地震地震>6>6度度>6>6度度流水冲刷流水冲刷相同相同开挖坡脚开挖坡脚机震机震放炮放炮1.3.2 1.3.2 崩塌的分类与根本特征崩塌的分类与根本特征〔〔1 1〕崩塌分类〕崩塌分类按物质组成分按物质组成分按成分分按成分分按规模大小分（按规模大小分（10104 4mm3 3））岩质崩塌岩质崩塌半岩质崩塌半岩质崩塌土质崩塌土质崩塌暴雨崩塌暴雨崩塌地震崩塌地震崩塌冲蚀崩塌冲蚀崩塌侵蚀崩塌侵蚀崩塌冻融崩塌冻融崩塌人工开挖崩塌人工开挖崩塌微型微型<1<1小型小型1 1～～1010中型中型1010～～100100大型大型100100～～10001000山崩山崩>1000>1000(2)崩塌根本特征根本要素堆积特征半圆锥形大小不等杂乱无章无平台、洼地、槽沟之分多个崩塌相连成崩塌群〔3〕崩塌形成过程与运动特征崩塌形成过程与滑坡根本相同运动特征滑坡 沿滑动面滑移有碰撞、能量交换、无滚动跳跃崩塌 无滑移面，有破裂面，滚动、跳跃、碰撞1.3.3 1.3.3 崩塌－－滑坡－－碎屑流〔泥石流〕灾害链崩塌－－滑坡－－碎屑流〔泥石流〕灾害链〔〔1 1〕灾害链的形成特征〕灾害链的形成特征①①地形特征地形特征②②物质条件物质条件斜坡中上部有丰富的物质斜坡中上部有丰富的物质〔强风化岩体、巨厚残、坡、崩积物〕〔强风化岩体、巨厚残、坡、崩积物〕③③多种构造重造作用多种构造重造作用④④水作用〔多大暴雨、久雨、久晴〕水作用〔多大暴雨、久雨、久晴〕⑤⑤地震作用〔地震作用〔ⅥⅥ度以上强地震区〕度以上强地震区〕⑥⑥具有周期性规律具有周期性规律〔2〕崩塌、滑坡、碎屑流相互作用规律①崩塌体高速撞击加载②滑坡快速启动高速滑移③块体碰撞、碎裂－－能量交换高速流动④底床变缓、阻力大、堆积〔〔3 3〕实例分析〕实例分析根本情况：根本情况：①① 发生时间：发生时间：20002000年年4 4月月9 9日日2020时时②②规模：规模：3×108m33×108m3③③位移：水平位移：水平9Km9Km，垂直，垂直3Km3Km④④滑速：滑速： 39m/s 39m/s⑤⑤阻断易贡藏布，爬上对岸台地，毁森林，形成长阻断易贡藏布，爬上对岸台地，毁森林，形成长1.5Km1.5Km、宽、宽2.6Km2.6Km、高、高130m130m的土石坝的土石坝⑥⑥20002000年年6 6月月1010日日2121时溃决时溃决地质构造：地质构造： 石炭－－二迭系深变质花岗片麻岩石炭－－二迭系深变质花岗片麻岩 拉萨－－波密褶皱带拉萨－－波密褶皱带 北东林芝断裂和北西波密断裂交界处北东林芝断裂和北西波密断裂交界处 地震活动强烈，近地震活动强烈，近100100年发生中强地震年发生中强地震1414次，年次，年均降雨均降雨1086.1mm1086.1mm 1902 1902年发生年发生1 1次次 周期周期100100年左右年左右 1.4 1.4 溜砂坡根底知识溜砂坡根底知识1.4.1 1.4.1 溜砂坡的概念溜砂坡的概念〔〔1 1〕风化剥落与溜沙坡〕风化剥落与溜沙坡〔〔2 2〕溜砂坡定义：高陡岩质边坡因强风化作用产生大量的〕溜砂坡定义：高陡岩质边坡因强风化作用产生大量的砂、碎屑，在自重作用下运动到坡脚堆积成的锥状地形称砂、碎屑，在自重作用下运动到坡脚堆积成的锥状地形称为溜砂坡。

在溜砂坡前缘坡脚开挖可引起溜砂坡重新溜动为溜砂坡在溜砂坡前缘坡脚开挖可引起溜砂坡重新溜动〔〔3 3〕溜砂坡根本要素〕溜砂坡根本要素1.4.2 1.4.2 溜砂坡的形成溜砂坡的形成〔〔1 1〕溜砂坡形成环境〕溜砂坡形成环境①①地形：高陡地形：高陡 高山区深切河谷两岸高山区深切河谷两岸 上部坡度上部坡度60°60°以上，下部以上，下部30°30°以下以下②②地层岩性：花岗岩、砂岩、玄武岩、千枚岩、板地层岩性：花岗岩、砂岩、玄武岩、千枚岩、板岩、白云岩、巨厚冰水堆积层岩、白云岩、巨厚冰水堆积层③③地质构造：断裂构造内地层破碎地质构造：断裂构造内地层破碎④④气候：枯燥少雨环境，年降雨量气候：枯燥少雨环境，年降雨量500mm500mm以下以下〔〔2 2〕溜砂坡的形成过程与演变规律〕溜砂坡的形成过程与演变规律①①形成过程形成过程砂源区砂源区————溜动区溜动区————堆积区堆积区————砂坡形成砂坡形成————砂坡再次运动砂坡再次运动 地质运动周期性地质运动周期性②②砂坡演化的地质历史规律砂坡演化的地质历史规律 溜砂坡形成演化也有周期性溜砂坡形成演化也有周期性 地壳演化周期性地壳演化周期性 川藏公路、西藏境内通隆藏布流域现处相对稳定时期〔升、降平衡〕川藏公路、西藏境内通隆藏布流域现处相对稳定时期〔升、降平衡〕四川的岷流域也是这样，整个青藏、川藏高原都是上升幅非常少。

所以溜砂坡的活四川的岷流域也是这样，整个青藏、川藏高原都是上升幅非常少所以溜砂坡的活动也处在一个非常缓慢时期动也处在一个非常缓慢时期③③人类活动堆溜砂坡的人类活动堆溜砂坡的 影响影响a a、人为开挖修路、修房等引起砂坡堆积、人为开挖修路、修房等引起砂坡堆积b b、过度放牧、破坏表部植被，砂堆复活、过度放牧、破坏表部植被，砂堆复活1.4.2 溜砂坡分类〔1〕按物质粒度组成分 粒状碎屑溜砂坡〔花岗岩、砂岩〕 片状碎屑溜砂坡〔千枚岩、片岩、板岩〕 块状碎石溜砂坡〔玄武岩、白云岩〕〔2〕按溜砂坡规律〔面积〕分小型溜砂坡 ＜5000m2中型溜砂坡 5000－10000m2大型溜砂坡 10000－50000m2特大型溜砂坡 ＞50000m2〔3〕按砂坡的活动性分强活动溜砂坡〔砂坡上无任何植被〕中强活动溜砂坡〔砂坡上有少数植被〕弱活动溜砂坡〔砂坡上有大量植被〕稳定溜砂坡〔砂坡上全是植被〕1.4.3 1.4.3 溜砂坡特征溜砂坡特征〔〔1 1〕砂坡表部特征〔平整、一线坡、天然休止角，大多数〕砂坡表部特征〔平整、一线坡、天然休止角，大多数35°35°－－38°38°〕〕〔〔2 2〕砂坡内部结构〔散体结构〕〕砂坡内部结构〔散体结构〕〔〔3 3〕砂坡运动特征与力学机理〕砂坡运动特征与力学机理推移式推移式牵引式牵引式剖面上的运动剖面上的运动a a推动式推动式 由后－－前，由表－－里由后－－前，由表－－里b b牵引式牵引式 由前－－后，由表－－里由前－－后，由表－－里剩余下滑力转化为动能剩余下滑力转化为动能。