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4.4_斜坡变形破坏机制解析

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第五章斜坡变形破坏

第五章斜坡变形破坏

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斜坡具有坡面、坡顶、坡肩、坡脚、坡 角和坡高等形态要素。 坡面：斜坡的临空斜面；
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坡顶面：斜坡顶部缓坡面或水平面；
坡肩：坡面与坡顶面的转折部位；
•
•
坡脚：斜坡最下部与水平地面相接部位；
坡角：坡面与水平地面的夹角；
•
坡高：坡肩与坡脚间的垂直高度。
斜坡变形破坏是内、外动力地质作用及人 类活动作用下，斜坡岩土体处于不稳定状态或 失稳的一种现象。 斜坡破坏系指斜坡岩(土)体中已形成贯通 性破坏面时的变动。 而在贯通性破坏面形成之前，斜坡岩体的 变形与局部破裂，称为斜坡变形。 斜坡中已有明显变形破裂迹象的岩土体， 或已查明处于进展性变形的岩土体，称为变形 体。
集中带；
• 5.2 斜坡应力分布特征
斜坡平面形态对其应力状态也有明显影 响：三维分析表明，凹形坡应力集中明显减 缓；圆形或椭圆形矿坑边坡，坡脚最大剪应 力仅只有一般斜坡的二分之一左右；当水平 地应力平行于椭圆形矿坑长轴时，应力集中 程度较平行于短轴方向缓和。这些特征对露 天采坑边坡设计，具有重要意义。
• 5.2 斜坡应力分布特征 三、岩土特征和结构的影响 岩土体的变形模量（弹性模量）（E0）对 均质坡体的应力分布并无明显影响； 波松比（μ）可以改变主应力（σx）和剪 应力(τxy)的分布，引起张力带变化： μ增大， 坡面和坡顶张应力带扩展；而在坡底则相反， μ增大，张应力带收缩。
注意，当斜坡中侧向剩余应力值很高时， 这种影响就被掩盖了。可见，均质坡中，岩土 材料性质对应力分布的影响是很微弱的。
• 5.3.2
•
斜坡破坏基本类型
斜坡破坏的分类，国内外已有许多不 同的方案。近年来，国际工程地质协会 (IAEG)滑坡委员会建议(D．M．Cruden， 1989)采用瓦纳斯的滑坡分类(D．Varnes， 1978)作为国际标准方案。

工程地质学基础——斜坡变形破坏_OK

工程地质学基础——斜坡变形破坏_OK

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。
三维问题简化为二维（平面）问题来求解。
稳定性系数：
抗滑力 K 下滑力
安全系数：在岩土体稳定性评价中，由于边界条件、荷载条件、岩土体
强度等难以精确确定，通常在设计上考虑上述因素及建筑物重要性而综合
确定一经验值。Kc>1
35
(1) 土质斜坡稳定性计算 A 无粘性土坡 B 粘性土坡 圆弧法、条分法：瑞典条分法、Bishop法、Janbu法
按坡角 大小
陡坡 >=300
中坡150<= <300
低坡
岩坡H< 8m 土坡H< 5m
A
坡面形态：内凹型，外凸型
B
缓坡 <150
直线型，复合型
斜坡的基本要素
(1)坡面AC (2)坡肩A (3)坡顶AB (4)坡脚C (5)坡高H (6)坡角 (7)坡体M
C
M
H
1
1963年10月夜间发生在意大利北部山区的Vajont水库，被公认为是世界上最严重 的滑坡灾害。 该水库库容10亿立方米，坝高267米，是当时世界上最高的双曲拱坝。
16
2.滑坡 斜坡岩土体依附于内在的或潜在的贯通结构面，在外力作用下，失去原来的平
衡状态，产生了以水平运动为主的滑动现象。
3.两者的区别： ①运动方式 ②破坏形式 ③是否脱离母体，存在滑动面 ④规模、速度
变形破坏地质模型：——
崩塌：——
17
第四节 滑 坡
一、滑坡的基本要素
18
滑动带：滑坡体与滑坡床之间的分界面。形态可分为圆 弧状、平面状和阶梯状等（下页图）。
(3) 弯曲倾倒：
由陡坡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，并逐渐向坡内发展的变形，称为～。

浅述斜坡变形破坏的主要类型及其防治措施

浅述斜坡变形破坏的主要类型及其防治措施

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。

工程地质学 斜坡工程

工程地质学 斜坡工程
1）应力分异破裂（结构）面
这是斜坡形成过程中因应力分异所造成的一类变形破 裂结构面。它与岩体在拉应力、压应力和剪应力条件下的 变形破裂面是相当的。
按应力分异后的受力状况和破裂机制可分为拉裂面 （图5-7中1）、压致拉裂面（图5-7 中2~3）和剪裂面（图 5-7中4）三类。
第四章 斜坡工程
2）差异回弹破裂（结构）面 这是斜坡形成过程中因差异回弹所造成的一类变形
第四章 斜坡工程
4.2.2 影响斜坡应力分布的因素 1）初试应力状态 （水平构造应力σL）
水平构造应力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坡肩张力带的影响最大。
第四章 斜坡工程
2）坡形
①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（见上图）。
第四章 斜坡工程
3）岩土体性质和结构特征
土的变形模量是通过现场载荷试验求得的压缩性指标，即在 部分侧限条件下，其应力增量与相应的应变增量的比值。能较真 实地反映天然土层的变形特性。
其缺点是载荷试验设备笨重、历时长和花钱多，且深层土的 载荷试验在技术上极为困难，故常常需要根据压缩模量的资料来 估算土的变形模量。
第四章 斜坡工程
4.1 概述 4.2 斜坡中的应力分布特征 4.3 斜坡浅表生改造现象 4.4 斜坡变形破坏基本类型 4.5 斜坡稳定性影响因素 4.6 斜坡稳定性评价 4.7 斜坡地质灾害防治
第四章 斜坡工程
第四章 斜坡工程
第四章 斜坡工程
第四章 斜坡工程

边坡变形破坏机理及其识别-贵州讲课-文档资料

边坡变形破坏机理及其识别-贵州讲课-文档资料

边坡变形破坏主要地质力学模式
斜坡变形破坏的基本地质力学模式： 蠕滑(滑移)一拉裂； 滑移—压致拉裂； 弯曲一拉裂； 塑流一拉裂； 滑移一弯曲。
这些斜坡变形地质力学模式，揭示了斜坡发展 内在的力学机制，并且在很大程度上确定了斜坡岩 体最终破坏的可能方式与特征。
实践证明，斜坡变形破坏地质力学模式与斜坡 岩(土)结构类型之间存在着一定的成生联系。各类 模式有自身的形成和演化规律，演化过程中表现出 阶段性特征。不同发展阶段其外形和内部结构特征 有所区别。这些特征可作为判别斜坡是否已发生变 形和其变形所处阶段的地质依据。这往往是斜坡稳 定性地质分析中极为重要的环节，是建模(建立概念 模型)分析的重要依据。
锁固段型滑坡
内部锁固段型滑坡(三段式滑坡) 中部锁固段型滑坡(关岭型滑坡) 前缘锁固段型滑坡(武隆型滑坡)
深层倾倒型滑坡 滑移-弯曲型滑坡 阶梯状蠕滑-拉裂滑坡 陡裂控坡型滑坡 支撑拱型滑坡（堆积层滑
坡）
暴雨平推式滑坡
单级平推式滑坡 多级平推式滑坡
强震溃滑型滑坡 切坡减载型滑坡
“锁固段”型滑坡
（1）由边坡应力分异形成的拉裂：内在本质是河流下切或边 坡开挖过程中，坡体卸荷，导致坡顶出现拉应力，从而导致岩体 拉裂；进一步可分为纯张裂和压致张裂；
（2）由斜坡蠕滑变形导致的拉裂： （3）由采空区塌陷导致的拉裂； （4）由采空区诱导的拉裂； （4）复合型拉裂。
（1）由边坡应力分异导致的拉裂
σ1+3σ3>=0
（2）由边坡蠕变导致的张裂
u
u
u
主要特点
（1）破裂主要是由于斜坡的蠕变变形导致，分布于坡体 中上部；
（2）随时间是持续发展的，其出现一般意味着斜坡变形 处于发展阶段；

第四章斜坡变形破坏工程地质研究 ppt课件

第四章斜坡变形破坏工程地质研究 ppt课件

机制：某一滑移面上的剪应力超过了该面的抗剪强度。
特点：较深层的破坏，滑移面深入到坡体内部以至坡脚以 下，质点位移Sx>Sy；有依附面（滑移面），滑移速度比较 慢，且具有整体性。
滑坡
香港1900年建市，1977年成立土力工程署 港岛1972 Po Shan 滑坡 (20,000 m3)(67 死、20 伤)
5、地形地貌 直接影响边坡内的应力分布特征，进 而影响边坡的变形破坏形式及边坡的稳定性。
6、地震 产生地震惯性力 7、人为因素
Fs＝1.4
Fs＝2.5
17.1m 7.3m
33.5m
18°
7.3m 123.1m
H=28.6m 33.5m
F t ＝ 2 . 5 0 ( S S R F E M )
一、应力状态的变化
在岩土体中进行开挖，形成人工边坡后， 由于开挖卸荷，在近边坡面一定范围内的 岩土体中，发生应力重分布作用，使边坡 岩土体处于重分布应力状态。
边坡岩土体为适应重分布应力状态，将发 生变形和破坏。因此，研究边坡岩土体重 分布应力特征是进行稳定性分析的基础。
❖ 边坡面附近的主应力迹线发生偏转。最大主应 力与坡面近于平行，最小主应力与坡面近于正 交，向坡体内逐渐恢复初始应力状态。
2、蠕变变形（蠕滑）
边坡中的应力对于人类工程活动的有限时间来说，可以认 为是保持不变的。在这种近似不变的应力作用下，边坡的 变形也将会随时间不断增加，这种变形称为蠕变变形。
当边坡内的应力未超过岩土体的长期强度时，则这种变形 所引起的破坏是局部的。反之，这种变形将导致边坡的整 体失稳。
这种破裂失稳是经过局部破裂逐渐产生的，几乎所有的边 坡失稳都要经历这种逐渐变形破坏过程。
(2)坡形、坡高、坡角及坡底宽度 ❖ 坡高不改变应力等值线的形状，但

某高速公路斜坡路堤变形破坏机制分析

某高速公路斜坡路堤变形破坏机制分析
步开裂 。而后 在 路堤左 侧 另埋位 移监测 桩 ，随时监
控路 堤稳定 情况 。为进一 步 了解 该路 段破坏 具体原
因及 滑面 位置 ， 于１ Ｏ月份 进行 了地质 勘察 。根据施 工前 的初 勘资料 及 本次补 充勘 察资 料得 出路段简 化 横 断面 如 图 ２及潜 在滑 面 的位 置 。
月１ ６日以后 软弱 路基 沉降 已基本 趋 于稳 定 ， 故可知 虽然本 路段 产生 较 大不均匀 沉 降 。但 是在路 堤破坏 之前 一个 月路基 沉 降 已基本 趋 于稳定 。对路 堤并 未 产 生较 大影 响 。而 从 ６月份 以后 路 堤停 止 填筑 。 可 知 填筑速 率对路 堤 破坏影 响甚 小 。
・Leabharlann 设计与研究 ・ 某高速公路斜坡路堤变形破坏机制 分析
刘 国 民
（ 成都理 工 大学 地质 灾害防治与 地质环境 保 护 国 家重 点 实验 室； 成都理 工 大学 环境 与 土木 工程 学院 ， 四川 成都 ６ １ ０ ０ ５ ９ ）
摘要 ： 在对四川某高速 Ｋ ４ ９ 段 现 场 斜 坡 路 堤 破 坏 调 查 的基 础 上 。 对 路 堤 破 坏 的 变 形 特 征 及 形 成机 制 进 行 了详 细 的
第４ ９ 卷 第 ２期
２ ０ １ ３年 ２月
甘 肃 水 利 水 电 技 术
ＧＡ １ ｑ Ｓ Ｕ ＷＡ １ ｌ Ｒ 磷 Ｕ Ｒ ＣＥ Ｓ ＡＮ Ｄ Ⅱ 嘶【 ０Ｐ ０ＷＥＲ Ｔ Ｅ ＣＨ ＮｏＬ ＯＧＹ
Ｖｏ １ ． ４ ９， Ｎｏ ． ２ Ｆ ｅ ｂ ． ， ２ ０ １ ３
路堤 破坏后 ， 据 现场 补勘 资料显 示 ： 路 中钻 孔 时 在 填筑土 中经 常 出现卡 钻 、 掉 钻情 况 ， 说 明 回填 粒径

某斜坡变形破坏机理分析及稳定性研究

某斜坡变形破坏机理分析及稳定性研究

【收稿日期】2015-07-20 【作者简介】颜廷舟（1973-），男，山东临沂人，大学本科，高级工程师，主要从事岩土工程勘察设计工作。
11
西南公路
通过地表位移、深层位移数据与降雨量的相关 性分析显示斜坡的变形速率与降雨有明显的相关 性，随着降雨量的升高，位移速率也相应的升高， 说明降雨是斜坡发生变形破坏的一大诱发因素。
稳定性计算工况按照下列三种情况进行，见表 1 、表 2 。
（ 1 ）天然自重状态，安全系数 1.20 ； （ 2 ）自重 + 暴雨，安全系数 1.15 ； （ 3 ）自重 + 地震，安全系数 1.15 。
2015 年第 4 期
西南公路
某斜坡变形破坏机理分析及稳定性研究
颜廷舟 岳 敏 黎 明
（湖北省交通规划设计院 湖北武汉 430051 ）
【摘 要】本文以某高速公路的斜坡变形体为研究对象。通过分析工程地质特征、位移监测数据及诱发
因素，阐明了斜坡变形破坏的机理；建立二维地质模型，使用 FLAC3D 软件对斜坡自然、前缘开挖、降雨等
（ 3 ）斜坡潜在滑带特征 通过深部位移监测累计位移一深度曲线显示， 斜坡的变形破坏是上部第四系堆积物及强风化页岩 沿着下伏中风化基岩滑动所致，潜在滑带厚度 0.5 ～ 2m ，潜在滑带物质主要是饱水的砂土状强风化页岩 和角砾土、碎石土。
3 斜坡变形破坏影响因素与机理分析
当分析一个斜坡能否发生变形破坏或者研究一 个已经发生了变形破坏的斜坡时，要由内而外全面 的分析影响斜坡稳定性的各种因素。根据该斜坡变 形特征的分析结果，其变形破坏的主导因素为地层 岩性、坡体结构和地下水的作用，诱发因素为开挖 坡脚和降雨。
12
坡的平衡状态，直接导致斜坡产生变形；另一方 面，坡脚处开挖为斜坡岩土体提供了新的临空面， 为斜坡变形提供了充足的空间。

第6章 斜坡变形破坏

第6章 斜坡变形破坏

扩展式（挤出式）
Scatter River, B.C. (O. Hungr)
二、斜坡地质灾害的影响因素
(1) 地形地貌：决定着滑坡、崩塌体的规模和运动速度
(2) 地质构造与新构造活动 地质构造控制着山地的总体格局，新构造运动强弱反映了
该地区地壳稳定性。地貌与构造共同控制着滑坡、崩塌、
泥石流灾害的发育程度。 地震是崩滑流灾害的重要触发因素。 *结合我国地形地貌、构造图与地质灾害图，分析地形地貌、 构造与斜坡体变形失稳之间的关系？

危害（或影响）？
Frank Interpretive Centre
岩崩与滑坡31.2 m/sec (112 km/hr)
兰州大学土木工程与力学学院 地质灾害学
主要内容：





斜坡变形破坏的类型及其影响因素 崩塌 滑坡 泥石流 斜坡变形破坏的监测与预报 斜坡变形破坏的防治工程
兰州大学土木工程与力学学院
洞坪库区瞿家湾滑坡（库水位频繁升降引起）
三、斜坡变形破坏地质力学机制模式与典型演进图式
典型演进图示及阶段划分
模式类型
A 蠕滑拉裂 B 滑移压致拉裂 C1 滑移拉裂 C2 旋转滑移拉裂
a.初期 b.中期 c.晚期（加速蠕变→破坏）
判据
根据潜在滑动面扰动贯通程度按弧形滑面验算 当 1
3 sin(2 j ) sin j 3[sin(2 j ) sin j ]
沉积物流动 泥浆流
岩石崩塌
碎屑崩塌 滑塌 滑移（滑坡） 整体滑移
泥流
碎屑流 泥石流 颗粒流 蠕动
冻融泥流
石冰川
滑移
流动
岩体滑移
碎屑滑移
土溜

第五章 斜坡变形破坏解析

第五章 斜坡变形破坏解析
第五章 斜坡变形破坏
第一节 概述 第二节 斜坡应力分布特征 第三节 斜坡变形破坏类型 第四节 崩塌 第五节 滑坡 第六节 影响斜坡稳定性的因素 第七节 斜坡稳定性的评价 第八节 斜坡变形破坏的防治
第一节 概述
斜坡上的土石体在自身重力作用下，有自动降低其重力 势能的趋势。在自然降低其势能的长期地质变化过程 中，边坡土石体会不断产生变形，并促使边坡土石体 从逐渐出现一些微观破坏发展到最后出现许多断裂、 裂隙面，使原有边坡体的稳定性大大降低。这些低稳 定性的边坡体如果受到诸如地震、地表水和地下水冲 刷、水动力作用以及某些人为因素影响时，就可能会 在极短的时间内失去平衡和稳定，并发生突然滑塌或 其它形式的破坏，形成严重的地质灾害。自然边坡的 破坏常是各种地质因素长期综合作用的结果，整个作 用过程是一个缓慢、渐进的过程，但其最后的破坏却 具有突发的特点，并常常具有很大的毁坏性和灾难性。 边坡体的最后破坏常是由其它因素触发引起的，如暴 雨、地震及人类的不当工程活动等。
坡角：随坡角变大，坡面附近张力带范围也随之扩大和 增强。
坡底宽度：可用W(谷底宽度）/H（坡高）值表征，计算 标明，当W/H小于0.8时，随此值减小，坡脚剪应力增 大；而当其值大于0.8时，影响减弱以至不变化。
斜坡平面形态可分为平直形、内凹形和外凸形等。一般 内凹形斜坡由于两侧的支撑作用，应力集中程度明显 减弱，坡脚的剪应力较小。圆形和椭圆形边坡坡脚最 大剪应力仅为一般斜坡的一半。
第二节 斜坡应力分布特征
一.斜坡应力状态的变化
原始应力状态：
一般认为，仅在自重应力的
情况下，未形成斜坡前岩 土体中的主应力（初始应
H
1
Байду номын сангаас
力）呈铅直与水平原始状应态力，状态：

边坡的变形破坏机理及稳定性分析

边坡的变形破坏机理及稳定性分析

边坡的变形破坏机理及稳定性分析以杭州至兰州高速公路巫山至奉节段沿线的大水田残坡积红土路堑边坡为研究对象，在详细研究其地质资料的基础上，通过Geo-Studio模拟边坡在开挖及降雨作用下边坡的变形及稳定性变化的过程。

模拟结论认为：①开挖导致坡体产生卸荷回弹和应力迁移，导致坡体稳定性降低。

②在降雨过程中，随着降雨持时的增加，边坡的稳定性系数应是逐渐减小。

③在降雨结束时刻，入渗的雨水没有充分下渗，多集中分布在土坡表层，此时的稳定系数不是最低；在降雨结束后的短时间内（一般为1到2天），雨水在土坡体中继续下渗，扩大了雨水影响范围，边坡的稳定性系数进一步降低。

应力集中超过岩土体极限强度时，屈服面逐步向上延伸直至全部贯通，边坡发生整体滑动破坏。

标签：红土路堑边坡；变形破坏机理；稳定性；降雨入渗作用；数值模拟1引言国家重点公路工程杭州至兰州高速公路是连接我国东部、中部和西部的重要交通枢纽，是加强长江经济带一体化发展的需要，是实施“西部大开发”战略的需要。

杭兰线巫山至奉节段广泛分布着坡残坡积红土，基岩主要为三叠系中统巴东组第一至第五段岩层。

由于沿线地形起伏变化大，地貌复杂多变，因此，对边坡的开挖施工难以避免。

挖方工程改变了坡体结构，原始应力状态随之改变，边坡的稳定性受之影响而降低。

加之研究区连续最大降雨量和平均降雨量比较大，坡体所受的孔隙水压力、静水压力和浮托力都明显增大；含水量增加导致自重变大，增加了下滑力，同时红土体受到水的软化作用，削弱了土粒间的摩擦阻力，进而引起边坡的变形破坏。

在线路段的施工过程中及施工结束后已有部分路堑边坡产生了不同程度和规模的变形、滑塌。

2红土路堑边坡工程概况大水田边坡位于重庆地区巫山县龙井乡白泉村境内，地处砂岩、泥岩构造剥蚀和沟谷深切斜坡地貌区，地势总体为南高北低。

开挖的路堑边坡的起止桩号为YK33+600～K33+800，坡高17～21m，坡长约为200m。

开挖坡体范围对应的这段线路设计为分离式道路，因此需要对附近影响公路建设施工的原始边坡进行开挖改造，以满足线路及路面的设计要求，该红土路堑边坡因此而形成。

工程地质学--第八章斜坡变形破坏工程地质研究

工程地质学--第八章斜坡变形破坏工程地质研究
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。
1
1
2019/11/15
中国地质大学工程学院 贾洪彪
22
工程地质学概论:第八章 斜坡变形破坏工程地质研究
第三节 斜坡运动的基本形式
崩塌（falling）
滑坡（sliding） 表层流动（surfer flow）
②有统一滑动面，受软弱结构面控制
2019/11/15
中国地质大学工程学院 贾洪彪
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工程地质学概论:第八章 斜坡变形破坏工程地质研究
(3)弯曲倾倒
由陡坡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，并逐渐向坡内发展的变 形，称为弯曲倾倒。



H
1、斜坡周围主应力迹线 发生明显偏转：愈接近 临空面,最大主应力1 愈接近平行于临空面， 3与之正交,向坡内逐 渐恢复到原始状态。
H
1
3
2019/11/15
中国地质大学工程学院 贾洪彪
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工程地质学概论:第八章 斜坡变形破坏工程地质研究
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:
陡坡>60º
缓慢的不连续变形
多数导致崩塌,少数导致滑坡
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中国地质大学工程学院 贾洪彪
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工程地质学概论:第八章 斜坡变形破坏工程地质研究
2019/11/15
中国地质大学工程学院 贾洪彪
29
工程地质学概论:第八章 斜坡变形破坏工程地质研究
二、斜坡的破坏
1.崩塌 陡坡上的岩土体所产生的以下落运动为主（移动、滚动、跳 跃）的破坏现象。（土崩、岩崩）

斜坡变形破坏

斜坡变形破坏
滑坡是某一滑移面上剪应力超过了该面的抗剪强 度所致。滑坡的特点是：
滑体是沿滑面向下滑动，即有依附面存在； 质点位移矢量水平方向大于铅直方向，且具有“整体
性”； 地下水往往是滑坡发生的主导因素。
滑坡要素
滑坡示意图 1-滑坡体；2-滑动面；3-滑动带；4-滑坡床；5-滑坡后壁； 6-滑坡台地；7-滑坡台地陡坎；8-滑坡舌；9-张拉裂缝；10-滑
外在因素包括水的作用、风化作用、地震及人为因素等，它们是 通过内在因素对斜坡稳定性起破坏作用，促进斜坡变形的发生和 发展。但是有的外在因素上述因素中，对斜坡稳定性起关键作用的因素叫主导因素，某 些突然出现的（如地震、特大暴雨等）使稳定性已接近失稳状态 的坡体突然破坏的因素叫触发因素。
式是多种多样的，但就破坏机制来说，不外乎拉 断破坏和剪切破坏两种方式，所以斜坡破坏主 要有以拉断破坏为主的崩塌和以剪切破坏为主的 滑坡两种类型。
（一）崩塌
陡峻斜坡上的块状岩土体高速倾倒、翻 滚、坠落于坡脚的现象称为崩塌。
其特点是：失稳岩体在铅直方向的位移矢量比水平 方向大。
产生在土体中的崩塌叫土崩。产生在岩体中的崩塌 叫岩崩。规模巨大，涉及到山体的崩塌叫山崩。产 生在河、湖或海岸上的崩塌叫岸崩。
岩体结构破坏、物理力学性质变坏、稳定性下降
八、地下水
1、地下水的物理化学作用 （1）土坡和岩坡的软弱面，在水的浸泡下发生
崩解、软化、泥化，抗剪强度降低。 （2）地下水在岩体或土体中流动时，要对岩体
或土体发生机械、化学潜蚀，使斜坡岩体或土 体强度降低。
（二）水压力的影响
1、滑体不透水
由不透水岩层组成的岩质斜坡 或土坡，滑体及滑床都是不透 水的，而滑面是相对透水的， 斜坡将承受静水压力的作用。

斜坡的变形与破坏教学课件

斜坡的变形与破坏教学课件
中国矿业大学资源与地球科学学院
6.3 斜坡的变形与破坏
峡谷地区卸荷发育示意图
中国矿业大学资源与地球科学学院
6.3 斜坡的变形与破坏
砂岩中的柱状节理（松弛张裂）
中国矿业大学资源与地球科学学院
6.3 斜坡的变形与破坏
中国矿业大学资源与地球科学学院
6.3 斜坡的变形与破坏
• 斜坡蠕变：是斜坡在坡体应力的长期作用下发生一种缓慢而 持续的变形，这种变形包含某些局部破裂。
6.3 斜坡的变形与破坏—崩塌
崩塌的形成条件
1）地貌条件：陡坡、高坡 2）岩性条件：厚层坚硬脆性岩体——灰岩、砂岩 3）岩体结构：一般有一组主要的结构面近乎直立 4）其它条件：降水、地下水、温差、振动、地震
中国矿业大学 中国矿业大学资源与地球科学学院 CHINA UNIVERSITY OF MINING AND TECHNOLOGY
其规模大小悬殊，大规模的岩体崩塌也称山崩，其体积可达数千万甚至 上亿立方米。小规模的崩塌称坠石，一般其体积仅数立方米或数十立方米。 在坚硬岩体中发生的崩塌也称岩崩，而在土体中发生的则称土崩。
此外，尚有坍方或塌方一词，这是泛指边坡的各种破坏现象，包括崩塌、 滑坡以及其过渡类型塌滑等，是铁路和公路工程的常用语。
6.3 斜坡的变形与破坏—滑坡识别
标识一：地形地貌 双沟同源（圈形椅）
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6.3 斜坡的变形与破坏—滑坡识别
滑坡八大形态要素
6.3 斜坡的变形与破坏—滑坡识别
滑坡后缘
下游侧边界
上
游
侧
边
界
峨眉山观音岩水库右坝肩滑坡
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三、滑坡识别
方法一、航片解释
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一、斜坡中应力状态的变化

Байду номын сангаас

在斜坡形成过程中，由于侧向临空面的 产生，坡面附近的岩土体发生卸荷回弹， 引起应力重分布和应力分异、应力集中 等效应。 根据弹性力学有限单元分析和光测弹性 试验，均可确定坡体在尚未发生明显变 形或破坏之前的应力状态。其总的特征 可概括为4个方面
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一、斜坡中应力状态的变化
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1.自然斜坡变形破坏

是山区主要的工程动力地质作用 我国广大的西南、西北地区这一作用尤 为突出，灾害频发，而且近10余年来有 进一步加重的趋势
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2.自然斜坡人为破坏

自然斜坡由于人类工程、经济活动而产 生的斜坡破坏往往是灾难性的
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3.人工边坡


主要是水利水电工程边坡、铁路路堑和 露天采坑边帮的失稳 如抚顺煤矿和大冶铁矿露天采坑，都曾 发生过失稳事故，对生产和生命财产造 成一定的损失。
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§3斜坡变形破坏的类型



斜坡的变形与破坏，是斜坡发展演化过 程中两个不同的阶段 变形属量变阶段，破坏是质变阶段，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。
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一、斜坡变形 deformation

斜坡变形按其机制可分为 1.拉裂(tensile crack) 2.蠕滑(creep slip) 3.弯折倾倒 (bend toppling)
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2.坡形的影响

坡高

坡高不改变坡体中应力等值线的图形，但坡 高愈大，应力量值愈大。 坡角大小可以改变斜坡中应力分布的图像。 坡脚附近的剪应力集中带和坡肩附近的张力 带，其范围和量值是随着坡角增大的。也就 是说，陡峻的斜坡更易发生变形破坏。
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坡角

2.坡形的影响

坡底宽度


坡底宽度的影响可以用 W/H值来表征。随着 W/H 值 的减小，坡脚的剪 应力增大。 实际资料表明，当 W≥0.8H 时，这种影响就减弱， 以至不发生变化。

（1）无论什么样的天然应力场，斜坡面 附近的主应力迹线均明显偏转，表现为 愈接近坡面，最大主应力愈与之平行， 而最小主应力与之近乎正交，向坡体内 逐渐恢复初始状态。
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（1）最大主应力与最小主应力分 布特征
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一、斜坡中应力状态的变化



（2）由于应力分异结果，在坡面附近产 生应力集中带。 不同部位应力状态是不同的。在坡脚附 近，最大主应力（表现为切向应力）显 著增高，而最小主应力（表现为径向应 力）显著降低，甚至可能为负值。 由于应力差大，形成了最大剪应力增高 带，最易发生剪切破坏。

斜坡平面形态

斜坡平面形态可分为平直形、内凹形和外凸形等。 内凹形斜坡由于其两侧的支撑作用，应力条件较好， 即坡脚的剪应力较小。所以露天采坑的平面形态大 多是椭圆形的，且其长轴尽量平行于最大水平地应 力方向。
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3.岩土体性质和结构的影响


岩土体的弹性模量对均质坡体应力分布无多大 影响 泊松比一定程度上可影响坡体应力分布。 结构面对坡体应力分布的影响十分明显，这是 因为结构面的存在使坡体中应力分布出现不连 续现象，在这些面的周边成为应力集中带或发 生应力阻滞现象，这种情况在坚硬岩体斜坡中 尤为明显。 结构面的产状、性质及组合关系不同，对斜坡 稳定性的影响是不同的
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§2斜坡中的应力分布特征

斜坡中的应力分布特征决定了斜坡变形 破坏的形式和机制，对斜坡稳定性评价 和合理防治措施也有一定意义；所以首 先要了解斜坡形成后坡体中应力分布的 特征。
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一、斜坡中应力状态的变化

天然岩土体中应力分布是比较复杂的， 除普遍存在的自重应力外，有时还有构 造应力、热应力、地下水应力等。一般 认为：当仅存在自重应力的情况下，未 形成斜坡前岩土体中的主应力（初始应 力）是呈铅直与水平状态的，即铅直应 力为最大主应力，水平应力为最小主应 力，此时岩土体内的最大剪应力与最大、 最小主应力多呈45°交角。 （画图）
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二、斜坡要素



坡面：斜坡的临空斜面 坡顶：斜坡的顶部 坡顶面：顶部缓平面或水平面 坡肩：坡面与坡顶面的转折部位 坡脚：斜坡最小部与水平地面相接部位 坡角：坡面与水平面的夹角 坡高：坡肩与坡脚间的垂直高度
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三、斜坡的变形破坏作用



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
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一、斜坡中应力状态的变化

（4）坡面处的径向应力实际为零，所以坡面处 处于二向应力状态。
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二、影响斜坡应力分布的因素

1.岩体初始应力的影响 2.坡形的影响 3.岩土体性质和结构的影响
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1.岩体初始应力的影响


主要指的是水平构造应力存在的影响。 水平构造应力能使斜坡应力集中和分异 现象加剧，对斜坡坡肩附近张力带的发 展影响尤为明显。 水平构造应力量值愈大，则影响愈大。 在新构造运动强烈的地区，岩体中常存 在较大的水平构造应力，对斜坡稳定性 的影响是不容忽视的。
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一、斜坡中应力状态的变化

在坡肩附近，在一定条件下坡面的径向 应力和坡顶的切向应力可转化为拉应力 （应力值为负值），形成一张力带。当 斜坡愈陡则此带范围愈大。因此坡肩附 近最易拉裂破坏。
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坡脚附近压应力带
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一、斜坡中应力状态的变化

（3）由于主应力偏转，坡体内的最大剪 应力迹线也发生变化，由原来的直线变 为凹向坡面的圆弧状
Ch4斜坡变形工程地质研究

§1概述 §2斜坡中的应力分布特征 §3斜坡变形破坏的类型 §4崩塌 §5滑坡
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§1概述

一、概念 二、斜坡要素 三、斜坡的变形破坏作用
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一、概念



斜坡：系指地壳表部一切具有侧向临空 面的地质体 自然斜坡：未经人工改造的斜坡 山坡，海岸，河岸 人工边坡 ：指人工开挖或改造了形状的 斜坡 EX:基础边坡,露天矿边坡，路堑边坡