中国地质大学远程教学第6章斜坡地质灾害.ppt

第6章 斜坡地质灾害,主讲教师：柴 波,2,6.1 地斜坡地质灾害的类型及其影响因素 6.2 崩塌 6.3 滑坡 6.4 泥石流,主要内容,3,6.1 斜坡地质灾害的类型及其影响因素,斜坡是指地表一切具有侧向临空面的地质坡体，是一类广泛的地貌类型 斜坡可以是在自然营力下形成天然斜坡，如河谷岸坡或山坡等；也可以是人为开挖或填筑形成的人工边坡，如露采矿山边坡、基坑边坡或路堤边坡等 斜坡地质灾害可以由地震活动、强降水过程而触发，但主要的作用营力是斜坡岩土体自身的重力在某种意义上讲，这类地质灾害是内、外营力地质作用共同作用的结果4,6.1.1 斜坡应力分布特征,（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s1愈接近平行于临空面,s3与之正交,向坡内逐渐恢复到原始状态 （2）在坡脚及坡肩附近形成应力集中区,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 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力,形成张力带,易形成与坡面平行的拉裂面。

5,6.1.1 斜坡应力分布特征（续1）,（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态图6-1 斜坡内部应力迹线示意图,6,6.1.2 斜坡变形破坏基本形式,（1）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通常表现为4种变形形式： 卸荷回弹 卸荷、初始应力释放→侧应力减弱→产生张裂面 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7,6.1.2 斜坡变形破坏基本形式（续1）,（1）斜坡变形 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 B 深层蠕滑 按其形成机制特点可分为两种：软弱基座蠕滑和坡体蠕滑（受软弱结构面控制）图6-2 斜坡蠕滑变形示意图,8,6.1.2 斜坡变形破坏基本形式（续2）,（1）斜坡变形 弯曲倾倒,图6-3 弯曲倾倒变形示意图,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。

9,6.1.2 斜坡变形破坏基本形式（续3）,（2）斜坡破坏,斜坡破坏的类型多样，常见的有四种： 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） 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 表层流动 落石,10,6.1.2 斜坡变形破坏基本形式（续4）,（3）斜坡地质灾害类型,表6-1 斜坡地质灾害综合分类表,11,6.1.2 斜坡变形破坏基本形式（续5）,（4）斜坡地质灾害的影响因素,影响斜坡地质灾害的因素相当复杂，总体上可分为地质因素及非地质因素两类，前者指崩滑流灾害发生的物质基础，后者则是发生崩滑流灾害外动力因素或触发条件 重力是斜坡地质灾害的内在动力，地形地貌、地质结构、地层岩性、岩土体结构特征、新构造活动及地下水等条件是影响斜坡失稳的主要自然因素，而大气降水及爆破、人工开挖和地下开采等人类工程活动对斜坡的变形破坏起着重要的诱发作用12,6.1.2 斜坡变形破坏基本形式（续6）,（5）中国崩塌、滑坡和泥石流的发育规律,中国是世界上崩塌、滑坡、泥石流灾害最严重的国家之一据段永侯(1993)资料，全国共发育有特大型崩塌51处、滑坡140处、泥石流149处； 较大崩塌2984处以上、滑坡2212处以上、泥石流2277处以上；我国各省区特大、较大型崩滑流的分布情况如图6-5所示。

图6-5 中国特大、较大崩滑流分布直方图,13,6.1.2 斜坡变形破坏基本形式（续7）,（5）中国崩塌、滑坡和泥石流的发育规律,2010年全国共发生地质灾害30670起，其中滑坡22329起、崩塌5575起、泥石流1988起、地面塌陷499起、地裂缝238起、地面沉降41起；造成人员伤亡的地质灾害382起，2246人死亡、669人失踪、534人受伤；直接经济损失63.9亿元与去年同期相比，发生数量、造成的死亡失踪人数和直接经济损失均有较大幅度增加图6-6 2010年全国地质灾害数量百分比饼图,14,6.1.2 斜坡变形破坏基本形式（续8）,（5）中国崩塌、滑坡和泥石流的发育规律,图6-7 崩滑流地质灾害分布图,除上海等个别省市外，全国32个省市均受到不同程度的危害我国中部的辽、京、冀、晋、陕、甘、鄂、川、滇、 黔 地区，尤其是川 滇山地、鄂西山地、秦岭、黄土高原、燕山山地、辽东山地是灾害最严重地区15,6.2 崩塌,崩塌的过程表现为岩块（或土体） 顺坡猛烈地翻滚、跳跃，并相互撞击，最后堆积于坡脚，形成倒石堆 崩塌的主要特征为：下落速度快、发生突然；崩塌体脱离母岩而运动；下落过程中崩塌体自身的整体性遭到破坏；崩塌物的垂直位移大于水平位移。

具有崩塌前兆的不稳定岩土体称为危岩体 崩塌运动的形式主要有两种：一种是脱离母岩的岩块或土体以自由落体的方式而坠落，另一种是脱离母岩的岩体顺坡滚动而崩落16,6.2.1 崩塌的成因条件,（1）地形地貌,崩塌是在特定自然条件下形成的地形地貌、地层岩性和地质构造是崩塌的物质基础；降雨、地下水作用、振动力、风化作用以及人类活动对崩塌的形成和发展起着重要的作用崩塌的形成要有适宜的斜坡坡度、高度和形态，以及有利于岩土体崩落的临空面17,6.2.1 崩塌的成因条件（续1）,（1）地形地貌,崩塌多发生于坡度大于55°、高度大于30 m 、坡面凹凸不平的陡峻斜坡上据我国西南地区宝成线风州工务段辖区57 个崩塌落石点的统计数据，有75.4 ％的崩塌落石发生在坡度大于45°的陡坡坡度小于45°的14 次均为落石，而无崩塌，而且这14 次落石的局部坡度亦大于45°，个别地方还有倒悬情况表6-2 崩塌落石与边坡坡度关系的统计,18,6.2.1 崩塌的成因条件（续2）,（2）地层岩性与岩体结构,岩性对岩质边坡的崩塌具有明显控制作用一般来讲，块状、厚层状的坚硬脆性岩石常形成较陡峻的边坡，若构造节理和（或） 卸荷裂隙发育且存在临空面，则极易形成崩塌。

相反，软弱岩石易遭受风化剥蚀，形成的斜坡坡度较缓，发生崩塌的机会小得多 土质边坡的崩塌类型有溜塌、滑塌和堆塌，统称为坍塌按土质类型，稳定性从好到差的顺序为碎石土＞粘砂土＞砂粘土＞裂隙粘土；按土的密实程度，稳定性由大到小的顺序为密实土＞中密土＞松散土地层岩性,19,6.2.1 崩塌的成因条件（续3）,（2）地层岩性与岩体结构,高陡边坡有时高达上百米甚至数百米，在不同部位、不同坡段发育有方向、规模各异的结构面，它们的不同组合构成了各种类型的岩体结构各种结构面的强度明显低于岩块的强度；因此，倾向临空面的软弱结构面的发育程度、延伸长度以及该结构面的抗拉强度是控制边坡产生崩塌的重要因素岩体结构,20,6.2.1 崩塌的成因条件（续4）,（3）地质构造,区域性断裂构造对崩塌的控制作用主要表现为： 当陡峭的斜坡走向与区域性断裂平行时，沿该斜坡发生的崩塌较多 在几组断裂交汇的峡谷区，往往是大型崩塌的潜在发生地 断层密集分布区岩层较破碎，坡度较陡的斜坡常发生崩塌或落石断裂构造对崩塌的控制作用,21,6.2.1 崩塌的成因条件（续5）,（3）地质构造,褶皱构造对崩塌的控制作用,褶皱核部岩层变形强烈，常形成大量垂直层面的张节理。

在多次构造作用和风化作用的影响下，破碎岩体往往产生一定的位移，从而成为潜在崩塌体（危岩体） 褶皱轴向垂直于坡面方向时，一般多产生落石和小型崩塌 褶皱轴向与坡面平行时，高陡边坡就可能产生规模较大的崩塌 在褶皱两翼，当岩层倾向与坡向相同时，易产生滑移式崩塌；特别是当岩层构造节理发育且有软弱夹层存在时，可以形成大型滑移式崩塌22,6.2.1 崩塌的成因条件（续6）,（4）地下水对崩塌的影响,地下水对崩塌的影响表现为： 充满裂隙的地下水及其流动对潜在崩塌体产生静水压力和动水压力 裂隙充填物在水的软化作用下抗剪强度大大降低 充满裂隙的地下水对潜在崩落体产生浮托力 地下水降低了潜在崩塌体与稳定岩体之间的抗拉强度 边坡岩体中的地下水大多数在雨季可以直接得到大气降水的补给，在这种情况下，地下水和雨水的联合作用，使边坡上的潜在崩塌体更易于失稳23,6.2.1 崩塌的成因条件（续7）,（5）地振动对崩塌的影响,地震、人工爆破和列车行进时产生的振动可能诱发崩塌地震时，地壳的强烈震动可使边坡岩体中各种结构面的强度降低，甚至改变整个边坡的稳定性，从而导致崩塌的产生因此，在硬质岩层构成的陡峻斜坡地带，地震更易诱发崩塌。

列车行进产生的振动诱发崩塌落石的现象在铁路沿线时有发生在宝成线K293+365 m 处，1981年8月16日当812次货物列车经过时，突然有720m3岩块崩落，将电力机车砸入嘉陵江中，并造成7节货车车箱颠覆24,6.2.1 崩塌的成因条件（续8）,（6）人类活动的影响,修建铁路或公路、采石、露天开矿等人类大型工程开挖常使自然边坡的坡度变陡，从而诱发崩塌 宝成线宝鸡至洛阳段因采用大爆破引起的崩塌落石有7处，其中一处是在大爆破后3小时产生的，崩塌体积约20×104m31994 年4月30日，发生于重庆市武隆县境内乌江鸡冠岭山体崩塌虽然是多种因素综合作用的结果，但在乌江岸边修路爆破和在山锹中段开采煤矿等人类活动是重要的诱发因素25,6.2.2 崩塌的力学机制,（1）倾倒崩塌,在河流峡谷区、黄土冲沟地段或岩溶区等地貌单元的陡坡上，经常见有巨大而直立的岩体以垂直节理或裂隙与稳定的母岩分开这种岩体在断面图上呈长柱形，横向稳定性差如果坡脚遭受不断地冲刷掏蚀，在重力作用下或有较大水平力作用时，岩体因重心外移倾倒产生突然崩塌这类崩塌的特点是崩塌体失稳时，以坡脚的某一点为支点发生转动性倾倒26,6.2.2 崩塌的力学机制（续1）,（1）倾倒崩塌,这种崩塌模式的产生有多种途径：①在重力作用下，长期冲刷掏蚀直立岩体的坡脚，由于偏压失去重心，使直立岩体倾斜，最终导致崩塌；②当附加特殊的水平力（地震力、静水压力、动水压力以及冻胀力等）时，岩体可倾倒破坏；③当坡脚由软岩层组成时，雨水软化坡脚产生偏压，引起崩塌；④直立岩体在长期重力作用下，产生弯折也能导致这种崩塌。

如图 所示的三峡库区的链子崖危岩体就属于典型的倾倒式崩塌类型图6-8 倾倒式崩塌,27,6.2.2 崩塌的力学机制（续2）,（2）滑移崩塌,临近斜坡的岩体内存在软弱结构面时，若其倾向与坡向相同，则软弱结构面上覆的不稳定岩体在重力作用下具有向临空面滑移的趋势一旦不稳定岩体的重心滑出陡坡，就会产生突然的崩塌除重力外，降水渗入岩体裂缝中产生的静、动水压力以及地下水对软弱面的润湿作用都是岩体发生滑移崩塌的主要诱因在某些条件下，地震也可引起滑移崩塌图6-9 潜在滑移崩塌,28,6.2.2 崩塌的力学机制（续3）,（3）鼓胀崩塌,若陡坡上不稳定岩体之下存在较厚的软弱岩层或不稳定岩体本身就是松软岩层，深大的垂直节理把不稳定岩体和稳定岩体分开，当连续降雨或地下水使下部较厚的松软岩层软化时，上部岩体重力产生的压应力超过软岩天然状态的抗压强度后软岩即被挤出，发生向外鼓胀随着鼓胀的不断发展，不稳定岩体不断下沉和外移，同时发生倾斜，一旦重心移出坡外即产生崩塌图6-10 鼓胀式崩塌,29,6.2.2 崩塌的力学机制（续4）,（4）拉裂崩塌,当陡坡由软硬相间的岩层组成时，由于风化作用或河流的冲刷掏蚀作用，上部坚硬岩层在断面。