工程地质学基础——斜坡变形破坏
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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。
2004年12月11日晚10时30分左右,甬台温高速公路柳市附近突发达大面积山体滑坡事故,致使温州大桥白鹭屿至乐成镇一段的高速公路双向车道全部瘫痪。
苏沟口南丹江二级阶地前缘滑坡(H12)。
镜向东。
①竹林关洲河北滑坡(H18)
典型滑坡危险性评估
②竹林关镇东岭乡下西坡滑坡(H15)
④丹凤下碥滑坡(H5)
第8章斜坡变形破坏工程地质研究
1、基本概念
2、斜坡应力分布特征
3、影响斜坡应力分布因素
我国滑坡和泥石流分布图
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边坡概念
1.边坡是指地壳表层一切具有侧向临空面的地质体.
2.斜坡变形破坏又称斜坡运动,是一种动力地质现象。
是指地表斜坡岩土体在自重应力和其它外力作用下所产生的向坡外的缓慢或快速运动。
可以分为
自然边坡:如:山坡,海岸,河湖岸等;
人工边坡:如:路堑,矿坑,人工开挖基坑等;
二、斜坡中的应力分布特征
斜坡周围主应力迹线发生偏转
斜坡临空面附近造成应力集中:坡脚、坡肩
坡体:
坡脚:
三、影响斜坡应力分布的因素
岩体初始应力
坡形
岩土体特性和结构特征
斜坡岩土体在自重应力为主的坡体应力长期作用下,向临空面方向的缓慢而持续的变形。
a.表层蠕滑:斜坡浅层岩土体在重力的长期作用下,向临空面方向缓慢变形构成一个剪变带,其位移由坡面向坡内逐渐降低直至消失。
b.深层蠕滑:主要发育在斜坡下部或坡体内部。
按其形成机制特点可分为两种:
①软弱基座蠕滑
②坡体蠕滑(受软弱结构面控制)
两种深层蠕滑的区别:
①不是沿一个统一的滑动面,受软弱基座控制
②有统一滑动面,受软弱结构面控制。
深度,震中距,能量所决定。
是地震的基本参数之一。
通过场地内的工程地质条件与地质分析相结合进行对工程问题的分析及解答方法。
即 dp=dQ 时,土体颗粒处于悬浮状态,发生流土,此时的水的水力梯度叫做临界水力梯度。
而不久的将来可能会重新活动的断层。
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;斜坡破坏的型式只要有崩塌和滑坡。
(综合) (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份分离开来,发生较大位移,这就是斜坡的破坏。
)强这种混合溶蚀增强效应称混合溶蚀效应。
与工程建造有关的地质要素的综合,包括:地形地貌、岩土类型及其工程性质、地质结构、水文地质、物理地质现象和天然建造材料六个方面。
地基沉降、水库渗漏等。
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者现象。
饱水砂、粉砂土在振动力的作用下,抗剪强度丧失的现象。
岩土体对不同周期的地震波有选择放大作用,某种岩土体总是以某种周期的波选择放大得尤其明显而突出,这种周期即为该岩土体的卓越周期。
卓越周期的实质是波的共振。
指在今后一定时间(普通按100 年考虑) 和一定地区范围内普通场地条件下可能遇到的最大烈度。
它是由地震部门根据历史地震资料及地区地震地质条件等的综合分析给定的,对一个地区地震危(wei)险性作出的概略估计,作为工程抗震的普通依据。
是指目前正在活动着的断层,或者是近期曾经有过活动而不久的将来可能会重新活动的断层。
是指由于人类修筑水库工程,水库蓄水所引起的地震活动,称为水库诱发地震。
斜坡岩土体中被陡倾的张性破裂面分割的块体,蓦地脱离母体并以垂直运动为主,翻滚跳跃而下,这种现象或者运动称为崩塌。
亦称喀斯特。
karst下地质环境中存在着天然洞穴或者人工采掘活动所留下的矿洞,巷道或者采空区而引起的,若排汇表现形式是局部范围内地表岩土体的开裂、不均匀下沉和蓦地陷落。
和人类活动所形成的灾害性地质事件。
工程地质学:是地质学的分支学科,它研究与工程建设相关的地质问题、为工程建设服务,属于应用地质学的范畴。
工程地质学的研究对象:整套的研究核心是工程建设与地质环境二者之间的相互制约和相互作用。
工程地质条件:指与工程建筑有关的地质因素的综合。
工程地质问题:是指工程地质条件与建筑物之间所存在的矛盾。
区域稳定性:是指在内外动力作用下,现今一定区域地壳表层的相对稳定程度以及其对工程建筑安全的影响程度。
区域稳定性评价:全面研究分析一定地区地壳结构和地质灾害分布规律的基础上,结合内外动力地质作用,岩土体介质条件及人类工程活动诱发或叠加的地质灾害对工程建筑物的相互作用和影响分析,评估不同地方现今地壳及其表层的稳定程度差异与潜在危险性。
结构面:岩体中的地质界面,指岩体中具有一定方位和厚度、两向延伸的地质界面。
结构体:由结构面所切割成的岩石块体,即岩块。
岩体结构:岩体是由结构面和结构体共同组成的结构形态,不同类型的基本单元在岩体内组合、排列的形式。
活断层:目前正在活动着的断层,或是近期曾有过活动而不久的将来可能会重新活动的断层。
深大断裂:指的是切穿岩石圈、地壳或基底的断裂,其延伸长度达数十、数百、甚至数千公里,切割深度为数公里至百余公里。
地震:在地壳表层,因弹性波传播所引起的振动作用或现象。
震源机制:地震发生的物理过程或震源物理过程。
震源参数:地震发生时,震源处的一些特征量或震源物理过程的一些物理量。
地震震级:是衡量地震本身大小的尺度,由地震所释放出来的能量大小来决定。
地震烈度:是衡量地震所引起的地面震动强烈程度的尺度。
地震效应:在地震作用影响所及的范围内,于地面出现的各种震害或破坏。
斜坡:是地表广泛分布的一种地貌形式,是地壳表部一切具有侧向临空面的地质体。
人工边坡:是指由于某种工程活动而开挖或改造形状的斜坡,如路堑、露天矿坑边帮、渠道边坡、基坑边坡、山区建筑边坡等。
浅表生改造:以斜坡岩体为代表的处在地壳浅表圈层部位的岩体,在地貌形成演化过程中,其表生改造过程与地貌形成演化过程是密切联系的,实质上是一个卸荷过程。
知识归纳整理工程地质学基础断判题(1)地震等级是衡量地震所引起的地面震动强烈程度的尺度。
A错误B正确正确答案:A(2)活断层的错动速率是不均匀的,临震前往往加速,地震后又逐渐减缓()A错误B正确正确答案:B(3)岩溶区库坝址挑选的基本原则是:充分利用隔水层,岩溶发育微弱的岩层或有利的水文地质条件()A错误B正确正确答案:B(4)塑性变形是指外力撤去后可以恢复的变形,是可逆的变形。
A错误B正确求知若饥,虚心若愚。
正确答案:A(5)饱水土的压缩过程是孔隙水压力消散的过程()A错误B正确正确答案:B(6)岩溶亦称喀斯特,是指地壳表层水与可溶性岩石之间发生的以溶蚀作用为主的地质作用及其所产生的现象的总称。
A错误B正确正确答案:B(7)由于土层本身分量产生的应力,称之为土的附加应力。
A错误B正确正确答案:A(8)潜蚀、真空吸蚀、高压水气的冲爆、重力、振动、建造荷载、溶蚀作用都可能引起地表塌陷。
A错误B正确千里之行,始于足下。
正确答案:B(9)工程地质比拟法属于斜坡稳定性评价的定量分析想法()A错误B正确正确答案:A(10)含水率是个绝对指标,只能表明土中的含水量,而不能反映土中孔隙被水充满的程度。
()A错误B正确正确答案:B(11)细粒土由于浸水而发生崩解散体的性能,称为崩解性()A错误B正确正确答案:B(12)细粒土产生膨胀主要是由强结合水的增加而引起的()A错误B正确正确答案:A求知若饥,虚心若愚。
(13)黄土在一定压力作用下受水浸湿后,结构迅速破坏而产生显著附加沉降的性能称为湿陷性。
A错误B正确正确答案:B(14)天然密度是指土的孔隙中彻底没有水时的密度()A错误B正确正确答案:A(15)土的抗剪强度是指土体反抗剪切破坏的极限强度()A错误B正确正确答案:B(16)在一定的土体中,结构相对均一的土层单元体的形态和组合特征,称为土的构造()A错误B正确正确答案:B千里之行,始于足下。
(17)水在土孔隙中渗透流动的性能,称为土的毛细性()A错误B正确正确答案:A(18)膨胀率是指细粒土由于浸水而发生崩散解体的性能。