边坡破坏模式
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边坡破坏模式-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1摘自《我国岩质边坡变形破坏的主要地质模式》一般来说边坡变形破坏的地质模式应该包括以下主要内容:1、边坡的基本地质条件,诸如区域地质背景,岩体结构及岩体介质结构特性,岩体的力学特性等,它们是决定边坡变形破坏地质模式的地质基础或物质基础;2、影响边坡稳定的各种人为动力因素(地下开采、坡脚切层开挖、爆破震动)及天然动力因素(大气降雨及地下水状态的变化、区域构造应力特征);3、边坡结构形式(顺倾边坡、反倾边坡等);4、边坡岩体变形发展的过程及其特点;5、边坡的失稳破坏方式.应该指出,岩体结构、岩体介质结构以及边坡结构相互之间既有联系又有明显差别的不同概念.岩体结构主要决定于岩体中结构面及结构体的组合特征.岩体介质结构则指不同力学性质的岩体在空间的组合特性.边坡结构则主要反映了边坡与岩层产状之间的空间组合关系.影响边坡穗定性的因素是多方面的,不但包括边坡岩体的介质结构、边坡结构、岩体结构、区域性地质背景、构造应力特征及构造条件等地质因素,而且包括各种人为的及自然的动力因素.这些动力因素主要是地下开采的扰动及坡脚切层开挖、爆破震动及地下水的作用等.地质条件虽然是决定或影响边坡定性的基础,但边坡的急剧变形或破坏都与各种人为的、天然的动力因素,有着密切的关系.大气降雨及水库蓄水是主要的自然动力因素,导致地下水状态的变化,减少了滑面的法向应力,降低了岩体的强度,改变了边坡岩体的稳定状态.就人为的动力因素来看,地下开挖显然有重要的影响,不但扰动破坏了上复岩体,且增加了岩体的渗透性,对边坡的变形破坏起到加速作用对于矿山边坡来说,爆破的动态效应对边坡的稳定亦有重要的影响,不但直接损害了岩体的完整性,且在重复爆破条件下,边坡岩体可能产生疲劳破坏,从而加速边坡破坏的过程.摘自霍克布朗《岩石边坡工程》为了使滑动沿单一平面发生,必须满足以下的几何条件:a.滑动面的走向必须与坡面平行或接近平行(约在+-20°的范围之内)。
陡倾岩层边坡破坏模式分析及防护措施研究张鑫,陈建光(重庆市设计院有限公司,重庆 400015 )摘要:边坡工程是近年岩土工程的热点技术问题,重庆城区的建筑边坡较多,其中陡倾层状岩质边坡具有一定的代表型。
文章首先基于坡体结构的差异对边坡工程进行梳理,并结合陡倾岩层边坡的工程特征对其进行全面分类。
然后对各类边坡的破坏模式进行机理分析,再探究对应的防护措施,最后对各种类型边坡均提供了代表性的工程实例。
以供参考。
关键词:边坡;陡倾岩层;破坏模式;防护措施随着我国大规模基础设施建设的推进,边坡建设水平不断提高,工程范围与规模有所扩大。
其中对岩质边坡稳定性及破坏模式的研究一直是我国岩土领域的热点技术问题。
山城是重庆城的美称,在重庆“四山”背斜构造发育,两侧的陡倾层状岩坡较为典型。
本文将结合工程案例通过对陡倾岩层建筑边坡的各种坡体结构进行梳理和分类,分析其破坏模式并对其防护措施开展研究,具备区域特征,具有工程案例价值,并对陡倾岩层边坡的认识和防护进行系统总结。
1边坡概述1.1边坡定义及各指标分类(1)一般来说,边坡是指由于工程行为而人工开挖或填筑的斜坡,边坡如有变形破坏,坡体中的滑面是新形成的(或者由于工程活动再次诱发),开挖与填筑前没有变形与滑动迹象。
(2)边坡按照不同的分类指标可以有多种分类。
按构成边坡的物质种类:土质边坡,岩质边坡,岩土混合边坡;按照边坡高度:一般边坡,高边坡;按照工程类别:建筑边坡、交通边坡、矿山边坡、水利边坡;按照使用年限:临时边坡、短期边坡、永久边坡;按照形成过程:自然边坡、人工边坡(又可分为挖方边坡、填筑边坡)。
1.2按坡体结构特征的边坡分类在《边坡与滑坡工程治理》[2]中,按坡体结构特征边坡可以分为8类:(1)类均质土边坡:属土质边坡,如粘性土、黄土、堆积土等;(2)近水平层状边坡:指岩、土层产状近水平,一般倾角<10°;(3)顺倾层状边坡:土层或岩层面倾向临空面(开挖面),倾角≥10°,当有软弱岩层或夹层时,倾角10°~30°最易滑动;(4)反倾层状边坡:岩层面倾向坡内,当岩体破碎或者下伏软岩时会形成切层滑坡,软质岩层倾角>70°时易发生倾倒变形;(5)斜交层状边坡:指层面倾向坡内或者临空面,但其走向与边坡走向斜交,夹角>35°时很少产生滑移变形;(6)碎裂状边坡:大断层或者破碎带或汇交处,岩石十分破碎;(7)块状边坡:指厚层块状岩体,岩块强度高,如花岗岩、玄武岩等;(8)散体状边坡:由破碎块石、砂构成,如强风化层。
岩边坡破坏模式岩石边坡是指由岩石构成的山体边坡,在自然界中普遍存在。
由于岩石边坡的稳定性常受到多种因素的影响,因此破坏模式也较为复杂多样。
本文将从不同的角度探讨岩石边坡的破坏模式。
岩石边坡的破坏模式与岩石的物理性质密切相关。
岩石的强度、韧性和断裂性等特性对边坡的稳定性起着重要作用。
当岩石的强度较低,韧性较差或存在明显的裂隙时,边坡易受到外力的破坏。
例如,当岩石中存在大量裂隙时,受到渗水和冻融作用的影响,裂隙会逐渐扩大,导致岩石边坡的破裂和滑坡。
地质构造与岩石边坡的破坏密切相关。
地质构造中的断层、节理、褶皱等对边坡的稳定性有重要影响。
例如,当岩石边坡位于断层附近时,断层活动可能导致岩石边坡的断裂和滑动。
而节理的存在会使岩石边坡易受到水力和重力的作用,导致边坡的破裂和滑坡。
自然环境因素也是岩石边坡破坏的重要因素之一。
气候条件的变化、水文条件的变化以及生物作用都可能导致岩石边坡的破坏。
例如,降雨过程中的雨水浸润会增加岩石边坡的重力和水压力,从而导致边坡的滑动和坍塌。
而植被的存在可以减少降雨对边坡的冲刷作用,提高边坡的稳定性。
人类活动也是岩石边坡破坏的重要原因之一。
人类的采矿、爆破、挖掘和建筑等活动往往破坏了岩石的完整性和稳定性,导致岩石边坡的破裂和滑动。
例如,在采矿过程中,人们挖掘岩石会导致边坡的坍塌和滑动,从而引发边坡灾害。
岩石边坡的破坏模式还与地震活动密切相关。
地震的振动会引起岩石边坡的震动和变形,从而导致边坡的破裂和滑动。
特别是在强烈地震发生后,岩石边坡的破坏常常是较为严重的。
岩石边坡的破坏模式受到多种因素的综合影响,包括岩石的物理性质、地质构造、自然环境因素、人类活动和地震活动等。
为了保障边坡的稳定性,我们需要对这些因素进行综合考虑,并采取相应的防治措施,以确保岩石边坡的安全。
浅析路基边坡侵蚀破坏模式路基边坡侵蚀破坏是指在陡坡、长沟或坡脚等地段,因雨水冲刷、风蚀、水流冲击而导致土质及其它材料流失和地质形态变化所引起的路基边坡侵蚀破坏现象。
路基边坡侵蚀破坏模式是指在不同的环境因素作用下,路基边坡侵蚀破坏形态的差异和特点。
本文将从影响因素、侵蚀类型和破坏模式等方面,对路基边坡侵蚀破坏模式进行浅析。
一、影响路基边坡侵蚀破坏的因素1. 地形因素:地形因素对路基边坡侵蚀具有决定性影响。
高度悬崖、陡峭峰岩、断崖式岸滩及复杂的地质构造是造成路基侵蚀和破坏的重要因素。
2. 气候因素:气候因素对路基边坡侵蚀破坏的影响相对较大。
长期大范围的雨量、潮湿、连续的暴雨、升温、冻结和雨雪等天气条件下,容易引起土壤的流失,进而导致路基侵蚀和破坏。
3. 水土性质:水土性质对路基边坡侵蚀的影响比较明显。
由于不同地层土壤性质、地理位置不同,土壤的抗侵蚀能力也不同。
4. 人为因素:人类建设活动是造成路基边坡侵蚀和破坏的重要因素之一。
人类为了保障自己的生存和经济发展,对于自然环境所做出的改变,大大加剧了路基边坡侵蚀的程度。
二、路基边坡侵蚀类型在影响因素的基础上,路基边坡侵蚀类型可以归纳为以下几种:1. 沟渠式侵蚀:沟渠式侵蚀是由于坡下积水流动产生了沟渠型冲刷,从而导致路基边坡破坏的现象。
2. 纵向侵蚀:纵向侵蚀是指由于坡面陡峭,雨水冲刷导致坡面上下悬崖型破坏。
3. 坑斗式侵蚀:坑斗式侵蚀是由于地形或地貌因素所造成的坑壕状或流线形的路基边坡侵蚀,而形成的一种破坏模式。
4. 滑动式侵蚀:滑动式侵蚀是由于坡面土层发生一定程度的滑动,导致路基边坡的破坏现象。
三、路基边坡侵蚀破坏模式1. 冲刷侵蚀:冲刷侵蚀是指在土层面或地面上,由于积水侵蚀和冲击,导致地表土层广泛流失,造成路基边坡的破坏。
这种侵蚀模式的特点是侵蚀量大、面积广、破坏力度较强。
2. 风化侵蚀:在某些地区,由于长时间的物理气候因素下,土壤会发生风化现象,导致土质疏松,土层变薄,甚至塌方,形成的路基边坡破坏模式。
试论顺层岩质路堑边坡的破坏模式及设计对策摘要:顺层岩质路堑边坡的稳定性较差,容易受地层岩性、地形地貌和水文特征等影响发生变形,也容易在工程建设活动中被破坏。
在进行边坡工程设计之前,首先要对顺层岩质路堑边坡的失稳原因进行分析,对顺层岩质边坡进行分类并总结出常见的破坏模式,进而采取有效的加固措施,合理进行施工设计,保证工程建设的顺利进行和施工安全。
关键词:顺层岩质;路堑边坡;破坏模式;设计前言:随着社会经济的快速发展,矿山、水利、交通等工程数量越来越多,并遇到许多岩质工程边坡情况。
顺层岩质边坡是其中的一种,由于其倾斜方向与基岩倾向基本一致,容易受地质条件和工程施工影响,边坡稳定性较差,容易发生变形和滑移,最后导致边坡拉裂破坏,对工程施工安全造成严重影响。
因此,对顺层岩质路堑边坡的失稳云因和破坏模式进行分析十分重要,是相关工程施工设计的重要前提。
一、顺层岩质边坡的分类对顺层岩质边坡进行分类,主要可以采用4种分类方式:(1)按岩性进行划分,可将顺层路堑边坡划分为软质岩边坡和硬质岩边坡两种类型。
其中,软质岩边坡包括页岩、砂岩、泥岩和砂泥岩等,硬质岩边坡包括板岩、灰岩和白云岩等;(2)按岩层组合特点进行划分,可将顺层路堑边坡分为单层岩性、双层岩性和互层岩性几种类型。
其中,双层岩性边坡一般上部为硬质岩层,下部为软质岩层,互层边坡则分为泥岩页岩互层、砂泥岩互层等情况;(3)按岩层倾角大小进行划分,可将顺层岩质边坡分为缓倾角、中倾角和陡倾角几种类型。
其中,缓倾角边坡的倾角为5~15°,中倾角为15~35°,陡倾角为35~60°;(4)按岩层厚度进行划分,可将顺层边坡分为薄、中厚、厚、巨厚等几种类型[1]。
二、顺层边坡破坏模式的主要类型(一)破坏类型分析根据顺层岩质路堑边坡的岩层走向、形态、倾角大小和组合特征,以及实际工程的施工状况,可以将顺层边坡的破坏模式分为滑移破坏、滑移拉裂破坏、滑移弯曲破坏、滑劈破坏、楔形体滑移失稳破坏等几种模式。
摘自《我国岩质边坡变形破坏的主要地质模式》
一般来说边坡变形破坏的地质模式应该包括以下主要内容:
1、边坡的基本地质条件,诸如区域地质背景,岩体结构及岩体介质结构特性,岩体的力学特性等,它们是决定边坡变形破坏地质模式的地质基础或物质基础;
2、影响边坡稳定的各种人为动力因素(地下开采、坡脚切层开挖、爆破震动)及天然动力因素(大气降雨及地下水状态的变化、区域构造应力特征);
3、边坡结构形式(顺倾边坡、反倾边坡等);
4、边坡岩体变形发展的过程及其特点;
5、边坡的失稳破坏方式.
应该指出,岩体结构、岩体介质结构以及边坡结构相互之间既有联系又有明显差别的不同概念.岩体结构主要决定于岩体中结构面及结构体的组合特征.岩体介质结构则指不同力学性质的岩体在空间的组合特性.边坡结构则主要反映了边坡与岩层产状之间的空间组合关系.
影响边坡穗定性的因素是多方面的,不但包括边坡岩体的介质结构、边坡结构、岩体结构、区域性地质背景、构造应力特征及构造条件等地质因素,而且包括各种人为的及自然的动力因素.这些动力因素主要是地下开采的扰动及坡脚切层开挖、爆破震动及地下水的作用等.地质条件虽然是决定或影响边坡定性的基础,但边坡的急剧变形或破坏都与各种人为的、天然的动力因素,有着密切的关系.大气降雨及水库蓄水是主要的自然动力因素,导致地下水状态的变化,减少了滑面的法向应力,降低了岩体的强度,改变了边坡岩体的稳定状态.就人为的动力因素来看,地下开挖显然有重要的影响,不但扰动破坏了上复岩体,且增加了岩体的渗透性,对边坡的变形破坏起到加速作用对于矿山边坡来说,爆破的动态效应对边坡的稳定亦有重要的影响,不但直接损害了岩体的完整性,且在重复爆破条件下,边坡岩体可能产生疲劳破坏,从而加速边坡破坏的过程.
摘自霍克布朗《岩石边坡工程》
为了使滑动沿单一平面发生,必须满足以下的几何条件:
a.滑动面的走向必须与坡面平行或接近平行(约在+-20°的范围之内)。
k7。
破坏面必须在边坡面露出,就是说它的倾角必须小于坡面的倾角
C。
破坏面的倾角必须大于该面的摩擦角
d.岩体中必须存在对于滑动仅有很小阻力的解离面,它规定了滑动的侧面边界。
另
一种可能的情况是,破坏在穿通边坡的凸出的“鼻部”的破坏平面上发生。
分析二维边坡问题时,通常是考虑与边坡面正交的一个单位厚度的岩片。
这就是说,滑动面的面积可用穿过边坡垂直断面上可见的滑动线长度来代表,而滑动块的体积可用在垂直断面卜表示该块体图形的面积来代表。
摘自《基于RS理论的岩质路堑边坡稳定性研究》
边坡变形破坏模式RS判定
边坡变形破坏模式的确定,主要分两步进行:首先是对边坡岩体结构类型的确定;在此基础上再进行边坡变形破坏模式的判定。
其主要过程如图4一1所示。
4.21边坡岩体结构模型RS预测
(l)RS预测指标
当前,在我国尚没有统一的岩体结构类型的划分标准,各部门、各行业,根据各自勘察、设计、施工及研究的需要,提出了各自的岩体结构分类,国外也有不少分类方法。
本研究是针对边坡地质工程模型研究而进行岩体结构类型的划分,故本文选择了考虑岩体的地质成因及岩体地质特性的中国科学院地质研究所谷德振教授的分类方法,将岩体结构分为四大类八亚类。
在此标准基础上略作改动,根据边坡工程分析的需要,将第m大类中的第2、3亚类并为一类,即共分为5类,其具体分类标准数据见表4一10所示。
在选择了岩体结构类型划标准以后,确定待分类岩体的结构类型。
其实质上就是把每一类型的标准视作一个标准样本,然后将待分类的样本的实测值与标准样本进行比较、分析、判断与哪一标准更接近。
因此,岩体结构类型划分是属于模式识别问题。
当前,迅速发展的RS模型己在其它领域的模式识别中获得广泛的应用,本文把RS理论引入边坡稳定性研究领域,尝试把RS理论用于岩体结构类型划分。
(2)RS预测模型
根据RS理论要求,要进行模式判别,首先要确定判别对象的条件属性和决策属性。
在岩体结构类型论域中的对象根据条件属性的不同,被划分到具有不同决策属性的决策类。
对于岩体结构而言,决策层有5个属性(见表4一11)。
条件属性有5个,其特征和RS表示方法分别见表4~12。
于是便可得到岩体结构类型标准的RS预测模型,见表4一13,然后,根据样本中各条件的属性,建立实例的粗糙集模型。
(3)实例应用
根据文献[l3]提供的实例(见表4一14),用上述方法建立的岩体结构RS预测模型见表4一15,具体步骤如下:
①策表简化以上建立了岩体结构类型RS判别模型。
但要进行RS判别,
还须对决策表中的条件属性进行简化,鉴别出那些不必要的或者说是多余的条件属性。
去除这些不影响原来的分类效果的属性过程,这就是求条件属性的约简和核,一个决策表可能同时存在几个约简,这些约简的交集就是决策表的核,核中的属性是分类的重要属性,求约简的方法很多,最简单的就是去除法,即去掉某一属性,看是否影响整个决策结果。
在表4一15中去掉属性a后得表4一16,从表4一16可得:
显然结果之间是协调的,没有发生矛盾,说明属性a是可以省略的。
省略后出现第3行与第9行重复。
同理,从4一15中分别去掉属性b,e,d,e后得表4一17,4一18,4一19,4一20。
显然,表4一17~4一20都是协调的,因此,属性b,c,d,e都可以省略。
故,该判别模型有多种最小解模式。
从表4一16~4一20中可以看出去掉属性e后出现的冗余最多,因此,由该简化后的决策表所得的是该判别模型的最小解。
由表4一20消去冗余后得表4一21。
②决策分析对上述决策简化表逐一条块去掉冗余后,得到决策规则的最终简化表,如表4一22所示,由此可见,岩体结构主要是受结构面级别控制,只要结构面的级别确定,岩体结构类型就可以确定,并非象以往的判别中需要许多参数才能确定。
4.22边坡变形破坏模式RS判定
依照同样的原理,在岩体结构类型判别后,就可以结合边坡工程结构与岩体结构的关系建立不同岩体结构下的边坡变形破坏RS识别模式,然后进一步判别边坡变形破坏模式,具体如下:
(1)整体结构岩体边坡变形破坏模式的RS识别一般说来,整体结构与边坡工程的关系比较
简单,此类边坡稳定性主要取决于岩体强度,根据现有的研究成果,整体结构岩体边坡变形破坏模式识别网络如图4一2所示。
根据上述网络图,就可以得到整体结构岩体边坡变形破坏模式的RS识别模型。
具体见表4一23。
由上表便可以建立整体结构岩体边坡变形破坏模式RS识别模型,见表4一24。
实际识别时取若干工程实例,按它们所属的条件属性和决策属性分别输入Rs模型中,便可得到训练模型,然后对模型通过约简、去余等决策分析后,就可用于模式判别。
(2)层状结构岩体边坡变形破坏RS识别模型
层状结构是边坡中最常遇的岩体结构类型,是一种复杂的结构模式,由其组成的边坡工程结构也十分复杂。
故,该结构是边坡稳定性变形破坏类型最多、原因最复杂的类型。
研究表明,影响该结构的边坡稳定性因素有岩性、边坡结构、岩体强度、岩层产状和坡高与坡角。
其可能产生的边坡变形破坏模式识别网络如图4一3所示。
利用该识别网络便可建立层状结构边坡变形破坏模型的RS识别模型。
见表4一25。
(3)块裂结构岩体边坡变形破坏RS识别模型
块裂结构的岩质边坡,一般而言,稳定性较好。
受边坡结构的影响,可能的变形破坏模式主要有楔形破坏和单平面滑动等。
块裂结构岩体边坡可能变形破坏模式如图4一4所示。
根据网络识别图便可建立RS识别模型,见表4一26。
(4)碎裂结构岩体边坡变形破坏模式RS判别模型
由碎裂结构岩体组成的边坡,其稳定性一般较差,可能产生的变形破坏模式主要有圆弧滑动和折线滑动破坏,其识别网络如图4一5所示。
由此,可以建立碎裂结构边坡破坏模式的RS判别模型,见表4一27。
(5)散体结构边坡变形破坏模式RS识别模型
散体结构的岩质边坡稳定性极差,其破坏模式通常为圆弧滑动破坏,故,对于散体结构边坡只需判别出其岩体结构是散体结构即可,无需再进行二级判别。
4.23边坡变形破坏模式综合判定
前面,分别讨论了边坡变形破坏模式的判别方法及途径,从中可以看出,边坡变形破坏模式的判定,关键的主要有两步:一是边坡岩体结构的确定,二是边坡结构的确定。
二者祸合就可以得到边坡变形破坏模式,其过程可见图4一6。