斜坡变形破坏工程地质研究斜坡变形破坏工程地质研究
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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。
- 1 - 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) - 2 - 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)
1 一、工程地质学基本概念及方法
1。工程地质学
工程地质学是地质学的分支学科,它是一门研究与工程建设有关的地质问题、为工程建设服务的地质科学,属应用地质学的范畴。
2。工程地质条件
工程地质条件指的是与工程建筑有关的地质因素的综合.地质因素包括:岩土类型及其工程性质、地质结构、地貌、水文地质、工程动力地质作用和天然建筑材料等方面。
3。工程地质问题
指工程建筑物与地质条件之间的矛盾或问题。如:地基沉降、水库渗漏等。
4.不良地质现象
对工程建设不利或有不良影响的动力地质现象。它泛指地球外动力作用为主引起的各种地质现象,如崩塌、滑坡、泥石流、岩溶、土洞、河流冲刷以及渗透变形等, 它们既影响场地稳定性,也对地基基础、边坡工程、地下洞室等具体工程的安全、经济和正常使用不利。
5。工程地质学的任务
1、阐明建筑地区的工程地质条件,并指出对建筑物有利的和不利的因素;
2、论证建筑物所存在的工程地质问题,进行定性和定量的评价,作出确切的结论;
3、选择地质条件优良的建筑场址,并根据场址的地质条件合理配置各个建筑物;
4、研究工程建筑物兴建后对地质环境的影响,预测其发展演化趋势,并提出对地质环境合理利用和保护的建议;
5、根据建筑场址的具体地质条件,提出有关建筑物类型、规模、结构和施工方法的合理建议,以及保证建筑物正常使用所应注意的地质要求;
6、为拟定改善和防治不良地质作用的措施方案提供地质依据。
6.工程地质学的研究方法
工程地质学的研究方与它的研究内容相适应的,主要有自然历史分析法、数学力学分析法、模型模拟试验法和工程地质类比法。四种研究方法各有特点,应互为补充,综合应用。其中自然历史分析法是最重要和最根本的研究方法,是其它研究方法的基础。
2012年第9期
(总第223期) 黑龙江交通科技
HE LLONGJIANG JIAOTONG KEJ No.9,2012 (Sum No.223)
某顺层岩质斜坡变形机理及治理分析研究
杨秀飞
(贵州高速公路开发总公司)
摘要:以某高速公路挖方边坡为工程实例,该边坡为顺层岩质斜坡,结合现场调查和地质勘察资料,利用梁
板理论分析其变形破坏机理,并计算出其发生溃曲破坏的临界坡长。根据计算结果,选择合理、安全、经济的
治理方式处理斜坡。
关键词:顺层岩质;梁板理论;溃曲破坏;锚索
中图分类号:U416.1 文献标识码:C4 文章编号:1008—3383(2012)09—0056—01
1引 言 溃曲破坏是指顺层岩质斜坡在一定的条件下,坡体后部
的岩层发生滑移,坡体前沿的坡脚受阻,而发生的变形破坏
模式。此变形破坏模式主要发生在开挖的坡脚等于岩层倾
角或者天然的中陡倾角的顺层岩质斜坡中。这类斜坡的特
征是岩体具有沿滑移面下滑的条件,而由于没有临空面,则
使得岩层需要承受纵向的压应力,随之产生弯曲变形,最终
导致溃曲破坏的发生。该破坏模式的过程可以分为轻微弯
曲、强烈弯曲(隆起)、切除面贯通三个阶段。
2工程地质条件
2.1地形地貌 场区地处贵州高原西部高原山地区,受溶蚀一侵蚀影
响,地形条件较为复杂。场区附近地貌类型主要为低中山岩
溶峰丛谷地。
2.2地层岩性 场地区附近上覆第四系残积层(Qel+d1)粘土,下伏基
岩为三叠系下统夜郎组(Tly)薄至中层状泥质粉砂岩。
2.3地质构造 项目区属扬子准地台、黔北台隆、遵义断拱、毕节北东向
构造变形区:以北东向褶皱断裂为主,区域性断裂构造现已
稳定。 根据国家地震局颁布的《中国地震动参数区划图》(GB
18306—2001),场区地震动反应谱特征周期为0.35 s,地震
动峰值加速度小于0.05 g,场区地震基本烈度小于Ⅵ度。
2.4水文地质条件 区域无常年性地表径流。场区地下水类型为风化基岩