斜坡变形破坏工程地质研究

*斜坡岩体变形的基本地质力学模式王兰生张倬元（成都地质学院）提要大量现场观测资料表明，斜坡变形按其地质特征和力学机制可划分为5种基本模式，即（1）滑移（或蠕滑）一拉裂；（2）滑移一压致拉裂；（3）弯曲一拉裂；（4）滑移一弯曲和（5）塑流一拉裂等。

文中讨论了各变形模式的形成条件、演进图式和阶段划分依据，并讨论了各模式的空间结合和发展过程中的转化。

这种模式有助于确定斜坡可能的变形形式、判断其发展阶段和预测它的发展趋势，也有助于设计合理可行的物理模拟和稳定性计算方案，并且还可期望应用于其它类型的岩体稳定性问题和区域构造稳定性分析评价中。

六十年代初瓦依昂水库巨型崩滑事件预测失误一事，在国际工程地质、岩石力学界引起了极大震动。

人们认识到把滑动体作为刚性体按极限平衡条件分析其稳定性的传统方法，由于未能考虑到斜坡破坏之前的变形全过程、割断了历史，因而难干对它的稳定性的现状和发展趋势作出符合实际的评价和预测。

近年来，斜坡岩体的变形和蠕变已成为国际工程地质界主要关注的课题之一。

斜坡在达到最终破坏前总要经历或长或短的变形阶段，其中包含有卸荷回弹和蠕变这两个过程。

已有文献中讨论过多种蠕变形式，但尚无一套较完整的斜坡变形分类方案。

根据大量现场观测资料，我们将斜坡变形归纳为六种基本类型。

由于这种变形类型与斜坡岩体的物质组成和地质结构密切相关，并且反映了斜坡形成和演变的力学机制，所以称之为斜坡岩体变形的地质力学模式。

这类模式有助于认识斜坡变形、破坏的机制和发展演变全过程，据此可以鉴别和判定斜坡所处演变阶段和发展趋势，并且是物理、数值模拟研究和定量评价斜坡稳定性的重要依据。

一、变形地质力学模式的组成单元和形成条件地质观察和模拟试验表明，斜坡岩体变形过程中，必将出现一系列新的表生结构面和褶皱，它们可以由原有的结构发展而成，也可以是新产生的。

这类表生结构随着变形的发展而进一步得到改造变得更加复杂。

它们既是斜坡岩体变形的产物，也是斜坡变形的标志和佐证。

例析不稳定斜坡的变形破坏模式延安地处黄土丘陵沟壑，延河、洛河及其各级支流纵横交错，支毛沟密布，宏观地形极为破碎。

每一条沟谷的形成和存在，都必然伴随着斜坡的出现，由此决定了斜坡在区内广泛分布的特点。

区内斜坡多为黄土斜坡，其余为基岩斜坡。

黄土质地疏松，工程地质性质软弱，垂直节理发育；基岩中垂直或近于垂直的节理裂隙十分发育，并与层面相交，从而导致基岩整体性很差。

在这样的岩性构成条件下，不稳定斜坡大量存在，特别是在黄土沟谷源头、沟谷上游、基岩高陡斜坡、滑坡后缘滑壁、沟谷侵蚀岸等地带广泛分布，对人类的生命和财产安全造成威胁。

因此，研究不稳定斜坡的变形破坏模式，有效的对其进行防治很有必要。

影响斜坡稳定性的因素十分复杂，其中最主要的有斜坡岩土类型及性质、地质结构、水文地质条件等。

除此以外，还有岩石风化，地表水和大气水的作用、地震及人类工程活动等。

这些因素综合起来可分为两大方面，即内在因素和外在因素。

内在因素包括：斜坡岩土的类型和性质，岩土体结构等；外在因素包括：水文地质条件及地表水和大气的作用，岩石风化，地震以及人为因素等。

对斜坡稳定性有影响的最根本因素为内在因素，它们决定斜坡变形破坏的形式和规模，对斜坡的稳定性起着控制作用。

外在因素则只有通过内在因素才能对斜坡稳定性的变化起到促进作用，促使斜坡变形破坏的发生和发展。

但是外在因素变化频繁，其作用有时很强烈，会成为斜坡破坏的直接原因。

斜坡变形破坏实质就是斜坡内应力状态发生变化。

斜坡应力状态的变化，使原有的平衡被打破，局部应力集中超过了该部位岩体的容许强度，引起局部剪切错动，拉裂并出现小位移，但还没有造成整体性的破坏，这就是斜坡的变形。

当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。

斜坡变形和破坏是斜坡失稳的两个阶段，它们是互相联系又是有区别的。

前者以坡体中未出现贯通性的破裂断面为特点；而后者在坡体中已出现贯通性的破裂面，且使斜坡的一部分岩土体以一定的加速度发生位移。

第22卷 增2岩石力学与工程学报 22(增2)：2707～27102003年10月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Oct .，20032003年3月1日收到初稿，2003年6月1日收到修改稿。

* 国家自然科学基金(40072090)资助项目。

作者 任光明 简介：男，39岁，1995年于成都理工学院工程地质专业获硕士学位，现任副教授，主要从事工程地质与岩土工程方面的学与科研工作。

E-mail ：gcr@163. com 。

反倾向岩质斜坡变形破坏特征研究＊任光明1 聂德新1 刘 高2(1成都理工大学工程地质研究所 成都 610059) (2兰州大学 兰州 730000)摘要 以黄河上游某电站库区一大型反倾层状岩质斜坡的变形破坏为例，通过地质分析及数值模拟分析，揭示了该类斜坡的变形破坏是岩层在自重应力作用下作悬臂梁弯曲，使岩层发生弯曲变形，导致坡体后缘开裂、根部折断，前缘发生剪切蠕变，当坡体内折断带的剪应力超过其抗剪强度时，坡体逐渐错动下滑形成倾倒塌滑体。

关键词 斜坡，反倾岩层，变形破坏，形成机制，数值模拟分类号 P 642.22 文献标识码头 A 文章编号 1000-6915(2003)增2-2707-04STUDIES ON DEFORMATION AND FAILURE PROPERTIES OFANTI-DIP ROCKMASS SLOPERen Guangming 1，Nie Dexin 1，Liu Gao 2(1Institute of Engineering Geology ，Chengdu University of Technology ，Chengdu 610059 China )(2Lanzhou University ， Lanzhou 730000 China )Abstract Based on the field investigation ，geology analysis and numerical simulation of a large-scale slope in reservoir area on the upstream of Yellow River ，the rules of deformation and failure of this kind of slopes are disclosed. The layered rock bends like cantilever under the effect of gravity. When rock mass in back of the slope bends to a certain extent ，its root will break off and create a continuous weak surface ，and shear creep will occur in the toe of the slope. When the shear stress excesses to the shear strength of the weak surface ，the topple-slumping will occur in the shear stress concentration zone of the slope.Key words slope ，anti-dip layered rock mass ，deformation and failure ，mechanism ，numerical simulation1 引 言反倾向层状结构岩质斜坡是常见的斜坡结构类型[1～3]。

工程地质学原理简要分析论述题:一.论述公路边坡中的顺向坡段在斜坡变形破坏方面的差异。

1.顺向边坡段易产生滑移拉裂，滑移压制拉裂，滑移弯曲拉裂。

1)滑移弯曲:主要发育在中陡倾外层体斜坡中，尤以薄层状岩体及延性较强的碳酸盐类层状岩体中多见。

这两类斜坡的滑移控制面倾角已明显大于该面的峰值摩擦角，上覆岩体具备滑移面下滑条件，但由于滑移面未临空，使下部受阻，造成坡脚附近顺层板梁承受纵向压应力，在一定条件下可使之发生弯曲变形。

2)滑移拉裂:斜坡岩体沿下伏软弱面向坡前临空方向滑移，并使滑移体拉裂解体。

3)滑移压制拉裂:主要发育在坡度中等陡的平缓层状体斜坡中，坡体沿平缓结构面向坡前临空方向产生缓慢的蠕变性滑移。

滑移面的锁固点火错列点附近，因拉应力集中生成与滑移面近于垂直的拉张裂隙，向上扩展且其方向渐转成与最大主应力方向趋于一致并伴随局部滑移。

2.反向边坡则易产生弯曲拉裂和蠕滑拉裂变形。

1)弯曲拉裂:陡倾的板状岩体在自重弯矩作用下，于前缘开始向临空方向作悬臂梁弯曲，并逐渐向破内发展。

弯曲的板梁之间互相错动并伴有拉裂，弯曲后缘出现拉裂缝，形成于走向的反坡台阶和槽沟。

2)蠕滑拉裂:斜坡岩体向临空方向发生剪切蠕变，其后缘发育自坡面向深部发展的拉裂主要发育在倾内薄层状体坡中也可以发生。

二.简述岩石坝基浅层滑动破坏类型及其形成条件。

岩石坝基渐层滑动破坏的主要类型有浅层岩体的剪切破坏，浅层岩体滑移弯曲和浅层岩体剪动滑移三种类型，其形成条件:1.坝基岩体的岩性软弱，岩石本身的抗剪强度低于坝体混凝土与基岩的接触面2.坝基由近于水平产出的薄层状岩层组成，在库水推力作用下，产生层间滑移，导致坝址下游岩层弯曲隆起3.坝基由碎裂结构岩体组成，在库水推力作用沿不同方位结构面发生渐进性剪动滑动破坏。

三(公路因技术原因无法绕避坡积层滑坡，该滑坡处于基本稳定状态，试论述公路从坡顶，坡中和坡脚通过滑坡的优缺点，并建议合理的通过方案。

1坡脚方案由于公路施工开挖造成稳定性降低2坡中开挖，行车动荷载对坡体影响最小3坡顶方案开挖影响小，动荷载可能相对影响较大4坡脚方案最差，坡中方案最好。

浅谈地质工程施工过程的斜坡特性及防治技术摘要：通常情况下，地质工程在建设作业时容易出现斜坡滑坡，这是较为严重的地质灾害类型之一，会给区域的人类社会生产、自然环境产生极大的威胁。

因此，在具体的地质工程建设时，需要对斜坡特性进行探究，建立完善的防治措施。

文章主要概述了斜坡的基本概念和特征，对斜坡工程地质特性进行分析，最后提出了地质斜坡工程灾害的有效预防技术。

关键词：地质工程；施工过程；斜坡特性；防治技术我国幅员辽阔，有众多的山区坡脚地带，在进行建筑工程建设时，需要做好斜坡抗滑结构的地质分析工作。

一般情况下，斜坡地表容易受到物理风化、化学风化、构造作用、重力影响等，会造成斜坡体结构破碎。

在山体下部会堆积着大量的松散层，稳定性不高。

如果进行工程活动，会引发滑坡或者是崩塌，这时需要对斜坡抗滑结构进行工程地质分析，减少灾害的发生。

1斜坡的基本概念和特征1.1基本概念斜坡主要是指地壳表面具有侧面临空面的地质体是一种分布广泛的地形地貌，按照它的成因可以划分为自然斜坡和人工边坡，对于人工边坡来说，主要是由于人类活动形成的基坑边坡、或者是露天矿边坡。

而斜坡具有明显的变动和运动迹象，斜坡发生变形破坏会造成不良的地质影响，会对人们的生存和物质产生较为严重的影响，产生区域性的崩塌、造成生态环境失衡。

1.2特征通常情况下，斜坡都具有应力场的特征，会在坡面附近造成用应力重分布。

首先，斜坡它最大的听力接近于平行临空面，坡面实际径向压力为零，斜坡会远离坡面，岩体的应力也会逐渐恢复，对于斜坡岩体产生的影响进行分析，主要有原始的应力。

在原始应力状态中，水平剩余应力大小也会对坡体应力产生显著的影响，会影响主应力的极限分布情况。

除此之外，会受到坡形的影响，在某种程度上，坡高虽然不会改变应力的等值图像，然而坡处应力值，都会随着坡高的增大而逐渐提升。

对于坡形来说，坡脚较为明显，需要改变应力的分布情况，它会随着坡脚张力的范围也不断扩大。

2 地质斜坡工程的地质特性分析2.1地质斜坡的工程地形工程地质结构倾斜度和地质斜坡工程地形有着一定的联系，斜坡崩塌产生时，可能会和地质倾角呈现出几何时的变化关系。

浅述斜坡变形破坏的主要类型及其防治措施斜坡在各种内、外地质营力作用下，不断地改变着坡高和坡角，使坡体内应力分布发生变化。

当组成坡体的岩土体强度不能适应此应力分布时，就产生了斜坡的变形破坏作用。

尤其是大规模的工程建设．使自然斜坡发生急剧变化。

斜坡的稳定程度也变化极大，往往酿成灾害。

斜坡的变形与破坏，实质上是由斜坡岩土体内应力与其强度这一对矛盾的发展演化所决定的。

由于斜坡变形破坏，给人类和工程建设带来的危害在国内外不乏其例。

在我国由于特殊的自然地理和地质条件所制约，斜坡地质灾害分布广泛，活动强烈，危害严重。

因此了解斜坡变形破坏产生的原因和主要类型以及其防治措施对于我们土木工程专业的学生显得尤其重要。

1斜坡变形破坏的类型(The type of slope deformation and failure)斜坡的变形与破坏，可以说是斜坡发展演化过程中两个不同的阶段，变形属量变阶段，而破坏则是质变阶段，它们是一个累进破坏过程。

这个过程对天然斜坡来说时间往往较长，而对人工边坡来说时间则较短暂。

1.1斜坡变形(Slope deformation)斜坡变形按其机制可分为拉裂、蠕滑和弯折倾倒三种型式。

1.1.1拉裂(Tensile crack)在斜坡岩土体内拉应力集中部位或张力带内，形成的张裂隙变形型式称拉裂。

这种现象在由坚硬岩土体组成的高陡斜坡坡肩部位最常见，它往往与坡面近乎平行（见图一），尤其当岩体中陡倾构造节理较发育时，拉裂将沿之发生、发展。

拉裂的空间分布特点是：上宽下窄，以至尖灭；由坡面向坡里逐渐减少。

拉裂还有因岩体初始应力释放而发生的卸荷回弹所致，这种拉裂通常称为卸荷裂隙。

拉裂的危害性是：岩土体完整性遭到破坏；为风化营力深入到坡体内部以及地表水、雨水下渗提供了通道。

它们对斜坡稳定均是不利的。

图一斜坡拉裂示意图1.1.2蠕滑(Creep slip)斜坡岩土体沿局部滑移面向临空方向的缓慢剪切变形称蠕滑。

蠕滑发生的部位，在均质岩士体中一般受最大剪应力迹线（见图二）控制，而当存在软弱结构面时，往往受缓倾坡外的弱面所控制。

山区工程地质勘察中的斜坡勘察探析摘要：随着我国建设事业的发展，在国家基础设施建设中会遇到各种各样的斜坡工程，为了确保工程的安全，尤其山区的工程项目，地质勘察显得尤为重要，其中对斜坡进行勘察更是意义重大。

本文首先简单阐述斜坡勘察的重点，接着分析斜坡勘察方法，评价斜坡的稳定性，最后探讨斜坡处治的具体措施。

关键词：地质勘察；岩土；斜坡；稳定性1 山体斜坡勘察概述山体斜坡的稳定性关系到工程项目的安全，斜坡勘察的目的在于通过勘察获得山体斜坡的地形、地质条件和岩土体物理力学参数，通过宏观定性评价和定量评价,确定山体斜坡的总体稳定性，旨在有效的预防和治理斜坡提供科学的依据。

根据工程实践经验，影响山体斜坡的稳定性的因素主要来自于其自身的坡体结构和外部其他因素的影响。

通常有以下几个方面：岩土体的抗剪强度、结构面的特征、地下水、大气降水、工程爆破振动、地震等。

实践中发现，对于不同的岩体类型，其整体强度与稳定性也各有差异。

（1）单一岩土类型的斜坡，影响该类斜坡稳定性的因素主要源于岩土体临空面坡度和抗剪强度；（2）结构面发育硬质岩体类型的斜坡，影响该类斜坡整体强度和稳定性的因素主要源于结构面的形态和抗剪强度；（3）极软或风化程度较高又或破碎的均质岩体类型的斜坡，此类岩体的整体强度一般很低，类似于均质松散土体。

总体而言，除了岩土体的成分外，分割岩土体结构面的形态、抗剪强度和斜坡坡面的组合关系等都对斜坡的稳定性影响较大。

斜坡勘察工作必须突出重点，应该选择有效的勘察方法，重点勘察斜坡的坡体结构及抗剪强度等物理力学参数，通过细致地勘察得到对坡体的稳定程度起决定性作用的优势结构面或软弱层，对勘察结果的数据和参数进行系统性的分析，预测并评价在各种工况作用下斜坡工程出现失稳变形的趋势和破坏的危害程度。

相关统计资料显示，大气降水和地下水是影响山体斜坡岩土工程性质和稳定性最为重要的两个因素。

2 斜坡勘察方法山体斜坡勘察的目的是查明山区斜坡的地形条件和地层、坡体结构、地质构造、地下水、新构造活动和地震等地质条件，斜坡勘察的方法必须要满足勘察深度和分析评价的要求。

山地斜坡工程地质区的不稳定斜坡变形破坏因素及特点摘要：在山地斜坡工程地质区中，不稳定斜坡变形破坏在地质工程设计、地质灾害防治工程设计以及环境地质效应评价中是最普遍存在的一种破坏性地质作用。

斜坡工程地质区独特的地质历史过程和现状控制影响因素，使得不稳定斜坡具有非常独特的特点，研究之变形趋势、预测之最终结果、防治之不利过程和灾难，是人类生存环境的发展过程研究和工程建设场地趋利避害的首要前提。

关键词：斜坡工程地质区；不稳定斜坡；变形破坏1. 不稳定斜坡分类概述斜坡系指地壳表部一切具有侧向临面的地质体，分为自然斜坡和人工边坡两种。

不稳定斜坡包含有：土质斜坡、岩体斜坡和土质岩质二元结构斜坡。

土质斜坡在人类活动地域的自然地质环境中是最普遍出现的不稳定斜坡土质岩质二元结构斜坡，山区斜坡工程地质区中最普遍的是这一类的斜坡。

2. 不稳定斜坡变形破坏的类型和方式2.1斜坡碎屑流包括碎屑流和土滑。

地质剥蚀力（重力、冻胀力、风力、体积力等）将斜坡块体由基岩拆离开来，这些岩块、土石体在重力作用下落滑，在斜坡中部、凹型坡体部形成体积大小不一、高度较大的倒石锥或土流体。

这些松散堆积的碎块石倒石锥体，极不稳定。

2.2斜坡块体运动（崩块或滚石）包括滚石和块体崩落，斜坡地质作用力（水平分力、垂直分力）将斜坡块体由基岩拆离开来，这些岩块、土石体在重力作用下沿着斜坡快速崩落、崩滑，表现为岩落、岩滑、碎屑落、碎屑滑。

危害表现为有的位于人类活动场所地斜坡的中上部形成威胁。

2.3崩塌崩塌是指陡峻山坡上岩土体在自重作用下，向临空面突然崩落的现象。

山地斜坡工程地质区崩塌现象是普遍存在的，斜坡崩塌变形体数量约占斜坡变形体总数的90%以上。

山地斜坡地形复杂，沟谷纵横，分布崩塌点密度高。

2.4滑坡滑坡斜坡土体或岩体在重力作用下失去原有的稳定状态，沿着斜坡内一个或多个破裂滑动面整体向下滑动的过程与现象。

这些滑坡变形体有着形成周期慢、现状欠稳定或较稳定和隐蔽性强的特点。

斜坡倾倒变形的工程地质分析摘要：随着时代的发展，我国也加强了对斜坡倾斜变形的分析，从中发现，岩质边坡的变形基本存在“倾倒”问题，且出现的频率以及导致的地质危害和“滑动”破坏不相上下，是大多数工作者想要解决的又一难题。

解决这类问题主要面临的难题在于以往针对“滑动”为基础的分析方法无法使用在这类边坡问题上。

基于此，本文主要对斜坡倾倒变形研究面临的问题和基本类型、边坡倾倒的工程地质模型这几个方面进行了分析，望可以为后续相关工作提供参考依据。

关键词：斜坡倾倒；变形；地质1引言随着时代的发展，人们对地球的探索不断深化，活动范围也进一步扩大，在一些地质灾害问题中，较为突出的当属反倾向斜坡的相关问题。

就斜坡的破坏而言，可以分为五类，分别是扩离、楔形体破坏、崩塌、倾倒和滑动等。

倾倒主要在反倾向的层状结构的斜坡中发生，和顺倾向斜坡相比，更为稳定，因而被大多数人忽视，但最近的调查显示，反倾向斜坡更为复杂，且在大多数巨型滑坡中通常会出现反倾向斜坡，一般在某一河段会集中分布倾倒变形和破坏，因此，研究人员开始重点对深层倾倒变形的破坏问题进行研究。

2斜坡倾倒变形研究面临的问题和基本类型2.1斜坡倾倒变形研究面临的问题斜坡倾倒变形面临的问题主要有以下三个方面，其一，怎么对倾斜边坡的稳定性进行控制，即如何控制倾斜边坡的发生，这就需要采取适当的变形控制指标；其二，采取合适的工程地质模型和稳定性评价方法。

由于滑动和倾倒不同，倾斜没有预先的滑动面，怎样对倾倒边坡的稳定性进行评价成为了需要解决的问题之一；其三，大规模深层倾倒变形发生的地质机理，如在我国西南为什么会出现很多大规模的倾倒变形？怎样在最开始就将这类潜在的危害识别？2.2斜坡倾倒变形的基本类型2.2.1斜坡浅层倾倒变形-破坏这种类型的斜坡倾倒是指如果岩体边坡发生的变形比较小时，岩层也会发生倾倒的情况，这类变形的主要特点如下。

（1）斜坡浅层倾倒变形-破坏这类变形一般会在地形比较陡的地方看到，也会在岸坡被横向冲沟切割而形成的山梁位置附近出现。

斜坡岩土体稳定性的工程地质分析斜坡岩土体稳定性是指斜坡在自然重力作用和外力作用下能否保持稳定的能力。

工程地质分析斜坡岩土体稳定性的主要目的是评估斜坡的稳定性，并提供相应的措施和建议以确保施工和使用过程中的安全性。

本文将从斜坡稳定性的原因、工程地质分析方法和实施措施等方面展开，重点讨论岩土体斜坡稳定性的工程地质分析。

斜坡岩土体稳定性的原因可归纳为以下几个方面：岩土体力学性质、斜坡形态、地下水、外力作用等。

岩土体力学性质是斜坡稳定性分析的基础，包括岩石的抗剪强度、抗压强度、抗拉强度等参数。

斜坡形态是指斜坡的坡度、坡高、坡面形状等，这些因素对斜坡的稳定性有很大影响。

地下水是斜坡稳定性的重要因素，地下水位的变化会对斜坡的稳定性产生较大影响。

外力作用包括重力、地震和风力等，这些作用会对斜坡产生相应的力学反应，进而影响斜坡的稳定性。

工程地质分析斜坡岩土体稳定性的方法主要包括现场调查、室内试验和数值模拟。

现场调查包括对斜坡的地质地貌、地下水、变形情况等进行实地观测和调查，获取现场地质资料。

室内试验是通过对采集的斜坡样品进行室内实验，测定其物理力学性质和抗剪强度等参数，为斜坡稳定性分析提供依据。

数值模拟是利用计算机对斜坡进行模拟分析，通过有限元或边坡稳定分析软件，模拟不同荷载和边坡条件下的力学行为，为斜坡稳定性分析提供预测。

实施措施是斜坡岩土体稳定性分析的结果，根据分析结果，可以制定相应的斜坡稳定性保障措施和预防措施。

如根据斜坡地质条件，选择合适的边坡形式和面积，保证坡面的平整和坡脚的夯实；根据地下水位的变化，采取合理的排水措施降低坡体内的孔隙水压力；根据外力作用的特征，采取相应的加固措施，如边坡加固锚杆、喷浆、钢筋混凝土覆盖等。

此外，还可以通过监测斜坡的变形和地下水位的变化，及时发现问题并采取相应的措施。

综上所述，斜坡岩土体稳定性的工程地质分析是保证斜坡安全稳定的重要手段。

通过对斜坡的原因分析、工程地质分析方法和实施措施的研究，可以提高斜坡稳定性的评估能力，并制定出科学的防治措施，确保斜坡工程的安全可靠。