斜坡变形破坏工程地质研究

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1、本章概述　　介绍基本概念，斜坡应力分布特征，斜坡变形破坏形式及机理，崩塌形成条件及基本特征滑坡形态要素及分类、稳定性影响因素及评价，斜坡变形破坏预测预报及防治。　　重难点：加强对斜坡变形破坏形式及机理的理解，重点掌握野外识别滑坡及分析判别斜坡稳定性的方法，掌握治理滑坡的设计原则及各种措施的适应性。第六章　斜坡变形破坏工程地质研究第一节　概　　述　　斜坡系指地壳表部一切具有侧向临空面的地质体，是地表广泛分布的一种地貌形式。斜坡一般可分为天然斜坡和人工边坡，所谓天然斜坡是指未经人工破坏改造的斜坡，如沟谷岸坡、山坡、海岸等；而人工边坡

2、是指经人工开挖或改造了形状的斜坡，如渠道边坡、基坑边坡、路堑边坡和露天矿边坡等。斜坡具有坡面、坡顶、坡肩、坡脚、坡角和坡高等形态要素。斜坡的临空斜面称为坡面；斜坡的顶部缓坡面或水平面称为坡顶面；坡面与坡顶面的转折部位称为坡肩；斜坡最下部与水平地面相接部位称为坡脚；坡面与水平地面的夹角称为坡角；坡肩与坡脚间的垂直高度一般称为坡高。　　斜坡变形破坏是内、外动力地质作用下斜坡岩土体处于不稳定状态或失稳的一种现象。随着时间的推移，在各种地质营力作用下，斜坡岩土体将会经历各种不同的发展演化阶段；与此同时，坡体内应力发生新的变化，由此而可能

3、引起斜坡岩土体的位移，产生不同形式和规模的变形破坏。由于斜坡变形破坏释放了应力，变形破坏后的斜坡趋于新的平衡而逐渐稳定下来；当应力调整打破了这种新的平衡，斜坡又会出现新的变形破坏。由此可见，斜坡变形破坏实质上是斜坡岩土体应力与强度之间的矛盾关系所决定的。　　斜坡变形破坏给工程建筑带来的危害非常广泛，甚至造成生命财产的巨大损失，全世界各种典型实例不胜枚举。我国安徽梅山水库连拱坝的破裂事故即为斜坡变形危及工程安全的典型实例。该坝右坝肩花岗岩边坡在大坝运营了6年以后发生显著变形，岩体沿一组缓倾角裂隙向河谷方向滑移，使坝体的拱和垛受压变

4、形产生裂缝，库水沿裂缝漏出(图6－1)，后经及时处理才保证了大坝的安全。　图6－1梅山水库连拱坝因坝肩岩体变形造成破坏(据安徽省水电设计院，1972)　　斜坡变形破坏常引起灾难性后果。1980年7月3日，成昆线铁西车站发生巨大滑坡，滑动岩体总最达2.2×106m3，它掩埋铁路、堵塞隧道入口，使铁路营运中断达40天之久，造成重大经济损失。1982年7月四川云阳鸡扒子滑坡，滑体总量达1.5×107m3，前缘1.8×106m3土石体被摊入长江之中，使长约600m的江段普遍淤高26－30m，严重碍航。1986年7月16日湖北省秭归县距长

5、江边7km处发生了土风岩－－马家坝大滑坡，滑体约2×107m3，三条公路及许多桥涵受到破坏，四个自然村被毁。1987年8月1日，四川巫溪县城岩崩，仅7×103m3崩塌体，竟摧毁楼房多座，致死98人。　　由于斜坡变形破坏常给人类经济活动带来巨大的损失，因此斜坡稳定性研究正日益受到重视，各国相继成立了专门研究机构。今天斜坡变形破坏已成为工程地质学研究最重要的任务之一，也是环境地质学，灾害地质学等新兴学科的主要研究内容之一。第二节　斜坡应力分布特征本节概述　　斜坡岩土体内的应力分布是决定斜坡变形破坏形式和了解其形成机制的基本依据。虽然

6、目前大多斜坡都假设为均质各向同性的弹性体，用有限单元法来计算仍与实际情况有一定出入，但是这方面的分析却有助于了解斜坡应力分布的一般规律。图6－2主应力等值线a－主应力／ρgH等值线b－主应力／ρgH等值线一、应力分布特点　　在斜坡形成过程中，表层岩土体发生卸荷回弹，随之引起应力的重新分布，其应力状态可归纳为以下几个主要方面的变化:　　(1)由于应力的重新分布，斜坡中主应力迹线发生明显偏转。无论是在重力场条件下，还是在以水平应力为主的构造应力场条件下，其总的特征表现为愈靠近临空面，最大主应力愈接近平行于临空面，最小主应力则与之近于

7、正交，向坡体内部逐渐恢复到原始应力状态。　　(2)在坡脚附近形成一个明显的应力集中带(图6－2)，该处最大主应力与最小主应力的应力差达到最大值，形成一最大剪应力增高带；坡度愈陡应力集中愈明显。　　(3)在斜坡顶面和坡面的某些部位，由于水平应力显著降低，最小主应力有一些是张应力(图6－2a)，形成张力带。这些部位容易被拉裂形成与坡面近于平行的拉裂面。　　(4)坡面处的岩土体，由于应力解除，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。　　(5)与主应力迹线偏转相联系，坡体内最大剪应力迹线变为近似圆弧形(图6

8、－3)，弧的下凹面朝着临空方向。这也正是均质岩土体中斜坡破坏面常呈圆弧状的原因。　　以上所述为典型的斜坡应力分布特点，在各种因素影响下实际情况要复杂得多。图6－3斜坡中最大剪应力迹线示意图实线－主应力迹线；虚线－最大剪应力迹线二、影响斜坡应力分布的因素　　斜坡应