2018岩土工程师基础知识点：斜坡变形破坏工程地质研究

斜坡变形破坏工程地质研究

1.斜坡重应力分布的特点

(1)斜坡周围主应力迹线发生明显偏转

(2)在临空面附近造成应力集中，但在坡脚区和坡顶及坡肩附近情况有所不同：

①坡脚附近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致拉裂面。

②在坡顶面和坡面的某些部位形成张力带，易形成与坡面平行的拉裂面。

(3)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。

2.影响斜坡应力分布的因素有哪些

(1)岩体初始应力的影响：

水平剩余应力的大小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张力带的影响最大。

(2)坡形的影响：

① 坡高：坡高不改变应力等值线图象，但应力值随坡高↑ 而线性↑ 。

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。

③ 坡底宽度：当W<0.8H 时,坡脚最大剪应力随底宽缩小而急剧增高。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。

(3)斜坡岩土体特性和结构特征的影响：

① 岩土体的变形模量对均质坡体的应力分布无明显影响

② 泊松比(可改变主应力和剪应力的分布,引起张力带变化。随着泊松比增大，坡面和坡顶的张力带逐渐扩展，而在坡底则反之，泊松比增大时，张力带收缩。

③ 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，在不连续面或软弱面的周边形成应力集中带或发生应力滞。

3.斜坡变形破坏的概念、变形破坏的实质及变形破坏的基本形式

概念：

斜坡变形：是一种动力地质现象，是指地表斜坡岩体、土体在自重应力和其他外力作用下所产生的向坡下的快速运动。

斜坡破坏：斜坡变形进一步发展，破裂面不断扩大并互相贯通，使斜坡岩土体的一部分分离开来，发生较大位移，这就是斜坡的破坏。

变形破坏的实质

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。

变形破坏的基本形式

斜坡变形的形式：拉裂(回弹)、蠕滑、弯曲倾倒。

斜坡破坏的形式：崩塌、滑坡。

(补充)

(1)拉裂：斜坡岩土体在局部拉应力集中部位和张力带内，形成张裂隙的变形形式称为拉裂。

(2)蠕滑：斜坡岩土体沿软弱面(层)局部向临空方向的缓慢剪切变形称为蠕滑。

(3)弯曲倾倒：由陡倾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，这种变形通常称为弯曲倾倒。

(4)崩塌：斜坡岩土体中被陡倾的张性破裂面分割的块体突然脱离母体并以垂直运动为主，翻滚跳

跃而下，这种现象和过程称为崩塌。

(5)滑坡：斜坡上的岩土体，沿着贯通的剪切破坏面(带)，产生以水平运动为主的现象，称为滑坡。

4.崩塌的概念、形成条件及基本特征

概念：

斜坡岩土体中被陡倾的张性破裂面分割的块体，突然脱离母体并以垂直运动为主，翻滚跳跃而下，这种现象或运动称为崩塌。(按崩塌的规模，可分为山崩和坠石。按物质成分，可分为岩崩和土崩)

条件：

(1)地层岩性条件——厚层状硬脆性岩体。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，在触发因素作用下发生崩塌。

(2)岩体结构条件——节理裂隙(二组或二组以上陡倾节理)。硬脆性岩石中往往发育两组或两组以上陡倾节理，其中与坡面平行的一组常演化为张裂缝。

(3)地形条件——地形切割强烈，高差大，发生崩塌的地面坡度一般大于45º，而大部分分布在大于60º的斜坡上。

(4)外力条件——风化作用、静水压力、震动、冻胀作用等。

基本特征

(1)一般发生在高陡斜坡的坡肩部位

(2)质点位移矢量铅直方向较水平方向要大得多

(3)崩塌发生时无依附面

(4)往往是突然发生的，运动快速

(5)崩塌具有多发性的特点，即发生过崩塌的地方，仍可能再次发生崩塌。

5.崩塌与滑坡的差异性和共同点

一、差异性

(1)滑坡沿滑动面滑动，滑体的整体较好，有一定外部形态。而崩塌则无滑动面，堆积物结构零乱，多呈锥形。

(2)崩塌以垂直运动为主，滑坡多以水平运动为主。

(3)崩塌的破坏作用都是急剧的，短促的和强烈的。滑坡作用多数也很急剧、短促、猛烈，有的则相对较缓慢。

(4)崩塌一般都发生在地形坡度大于50度，高度大于30米以上的高陡边坡上，滑坡多出现在坡度50度以下的斜坡上。

二、共同点和联系

(1)崩塌与滑坡均为斜坡上的岩土体遭受破坏而失稳向坡脚方向的运动。

(2)常在相同的或近似的地质环境条件下伴生。

(3)崩塌、滑坡可以相互包含或转化，如大滑坡体前缘的崩塌和崩塌堆载而形成的滑坡。

6.滑坡的概念、形态要素

概念：

斜坡岩土体在重力等因素作用下，依附滑动面(带)产生的向坡外以水平运动为主的运动或现象。

形态要素：

滑动面(带)、滑坡体、滑坡周界、滑床、滑坡前缘(滑坡舌)、滑坡壁、主滑线、 滑坡台阶、滑坡洼地、滑坡裂缝

7.识别滑坡的方法与标志

识别方法：

利用遥感资料，如航片、彩虹外照片来解释;通过地面调查测绘来解决;采用勘探方法来查明。

识别标志：

(1)地形地貌方面：滑坡形态特征、阶地、夷平面高程对比。

(2)地质构造方面：滑体上产生小型褶曲和断裂现象;滑体结构松散、破碎。

(3)水文地质方面：结构破碎→ 透水性增高→ 地下水径流条件改变→ 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。

(5)滑动面的鉴别：a.勘探：钻探 b.变形监测：钻孔倾斜仪。

8.滑坡的分类 (重点：一、二类)

一、按滑坡动力学性质

可分为：推动式、牵引式、平移式、混合式。

推动式滑坡：始滑部位位于上部。主要是由斜坡上部张裂隙发育或因堆积重物和在坡上进行建筑，引起上部失稳滑动而推动下部滑动。

平移式滑坡：滑动面较平缓，始滑部位分布于滑动面的许多点。

牵引式滑坡：始滑部位位于下部，首先是下部开始滑动，然后向上扩展，引起由下而上的滑动，主要是由于坡底受到河水冲刷或人工开挖引起的。

混合式滑坡：始滑部位上下结合，共同作用。其比较常见。

二、按滑动面和层面的关系

可分为：均质滑坡(无层滑坡)、顺层滑坡、切层滑坡

均质滑坡：发生在均质或没有明显层理的岩体或土体中的滑坡，滑动面不受层面的控制。

顺层滑坡：沿着岩层层面发生滑动，尤其是有软弱岩层存在时。

切层滑坡：滑坡面切过岩层面。

三、按时代分：新滑坡，老滑坡，古滑坡，始滑坡

四、按岩土体类型分：粘性土滑坡，黄土滑坡，堆填土滑坡，堆积土滑坡，破碎岩石滑坡，岩石滑坡。

9.影响斜坡稳定性的因素

内在因素：岩土类型及性质、地质构造、地形地貌、水文地质等。

外在因素：振动作用(如地震)、降水(雨、雪)、水库蓄水、人类活动(开挖、加载，植被、水等)风化、剥蚀作用等。

一、岩土体的类型及性质(决定抗滑力的根本因素)

(1)坡形相同的情况下：坚硬岩石斜坡>半坚硬岩石>松散土坡;

(2)沉积岩：层理--软弱夹层;

(3)岩浆岩：原生节理发育，与岩石强度和风化作用有关;

(3)变质岩：由于矿物成分的差异导致工程地质性质的差异(石英岩、泥岩);

(4)滑坡往往集中在某些特定的岩层中-易滑岩组;

(5)对于同一种成因类型的岩层，组成岩石的矿物成分及胶结物不同，其稳定性不同：硅质胶结>钙质胶结>泥质胶结。

二、地质结构(岩体结构及地质构造)

(1)结构面—结构面的产状、力学性质、规模;

(2)沉积岩地区：特大型的滑坡主要与层面构造有关在褶皱的两翼部位，结构面往往形成上陡下缓的勺形沿着大的构造断裂带，滑坡往往呈带状分布按结构面的产状与临空面的关系，可分为：

平迭坡：主要软弱结构面为水平的;

逆向坡：主要软弱结构面的倾向与坡面的倾向相反;

顺向坡：主要软弱结构面的倾向与坡面的倾向一致(倾角α小于坡角β时最易发生滑坡);

斜交坡：主要软弱结构面与坡面成斜交关系。其交角越小，稳定性就越差;

横交坡：主要软弱结构面的走向与坡面走向近于垂直，稳定性较好，很少发生大规模的滑坡。

三、地形地貌：斜坡坡度越大，切割深度越深，斜坡稳定性越差。

四、地震：产生附加应力。

五、水的作用：(1)水平推力--侧向水压力;(2)浮托力、动水压力--减小滑动面上的有效应力;(3)软化效应--空隙水压力降低岩土体的抗剪强度;(4)动水压力;(5)冲刷、掏

空作用。

六、人类活动的影响：人工加载、采矿掏挖坡角、人工边坡开挖等。

10.斜坡稳定性评价的基本方法

斜坡稳定性评价方法可分为两大类：定性评价和定量评价。

一、定性评价

(1)成因历史分析法：通过研究斜坡形成的地质历史和所处的自然地质环境，斜坡外形和地质结构，变形破坏形迹，以及影响斜坡稳定性的各种因素特征的相互关系，从而对它的演变阶段和稳定状况作出宏观评价。

(2)工程地质类比法：类比法就是将所要研究的斜坡或拟设计的人工边坡与已经研究过的斜坡或人工边坡进行类比，以评价其稳定性及其可能的变形破坏方式，并确定其极限坡角和坡高。

(3)赤平投影图解分析法：从二维平面图形表达物体几何要素的空间方位，并方便地求得它们之间的夹角与组合关系。在斜坡稳定性研究中，能表示出可能滑移面与坡面的空间关系及其稳定性，所以被人们广泛采用。

二、定量评价

(1)刚体极限平衡法：只考虑破坏面的极限平衡状态，其破坏遵循库伦依据，将斜坡破坏问题简化为平面问题处理。

(2)有限单元法：通过离散化,将坡体变换成离散的单元组合体。

(3)概率分析法：采用刚体极限平衡理论的斜坡稳定性分析方法，要引入稳定性系数的概念，而客观上的稳定性系数也为随机变量。

11.刚体极限平衡法的概念、评价思路、基本原理(重点：评价思路、原理)

概念：

将可能滑动的岩体作为刚体，采用极限平衡原理，计算沿滑坡推力E 的定义是总的下滑力(ΣT)与总的抗滑力(ΣRs)之间的差值，表达式为：E=ΣT-ΣRs。当E=0 时，为极限平衡状态。

刚体极限平衡法评价的思路：

(1)可能破坏岩土体的几何边界条件分析

(2)受力条件分析

(3)确定计算参数

(4)计算稳定性系数

(5)确定安全系数进行稳定性评价

基本原理：

假设前提：

(1)只考虑破坏面上的极限破坏状态，而不考虑岩土体的变形。即视岩土体为刚体。

(2)破坏面上的强度由C、φ值决定，遵循强度判据。

(3)滑体中的压力以正压力和剪应力的形式集中作用于滑面上，均视为集中力。

(4)三维问题简化为二维(平面)问题来求解。

12.滑坡防治的基本原则、防治措施(重点：防治措施)

基本原则：

以防为主，治理为辅。应该把防灾贯穿到工程建设的各个环节，在工程规划选址、设计、施工各阶段均应注重防灾减灾。

防治措施：

一、挡土抗滑工程：

(1)挡墙;(2)抗滑桩;(3) 锚杆( 索);(3)支撑。

二、表里排水：包括排除地表水和地下水。

三、削坡减载：这种措施的目的是为了降低坡体的下滑力，其主要的方法是将较陡的边坡减缓或将滑

坡体后缘的岩土体削去一部分。

四、防冲护坡：为防止斜坡被河水冲刷或海、湖、水库水的波浪冲蚀，一般修筑导流堤、水下防波堤、

丁坝以及砌石、抛石、草皮护坡等措施。

五、土质改良：土质改良的目的在于提高岩土体的抗滑能力，主要用于土体性质的改善。

六、防御绕避：当线路工程(如铁路、公路)遇到严重不稳定斜坡地段，处理又很困难时，则可采用防

御绕避措施。其具体工程措施有:明硐和御塌棚及内移、作隧、外移作桥等。

上述各项措施，可归纳为“挡、排、削、护、改、绕”六字方针。

13.滑坡空间预测、时间预报的基本原理

空间预测：(可划分：区域性预测、地区性预测、场地预测)

主要是通过滑坡条件分析，确定出对滑坡作用有利的因素组合，根据这些有利因素组合来预测区域上某斜坡段将来产生滑坡的可能性，圈定出可能产生滑坡变形的范围。其理论基础为工程地质类比法。

预测的方法：因子叠加法、综合指标法

时间预报：(可划分：区域性中长期预报、场地性短期预报)

其原理主要是岩土体蠕变(流变)理论。预报的方法：根据宏观征兆预报、根据观测资料预报。