邊坡工程理論與加固技術.ppt

1、邊坡工程理論與加固技術,第一講 邊坡工程基礎理論,1.1 邊坡的形成與演化規(guī)律 1.1.1 邊坡的形成 （1）斜坡與邊坡（斜坡：自然斜坡；邊坡：與人類工程活動有關的斜坡） （2）邊坡形成因素 內動力地質作用（構造作用：地殼上升、下降、水平等運動） 外動力地質作用（流水侵蝕作用：切割、沖刷、搬運、堆積） 人為工程活動（開挖、堆填） （3）邊坡形成過程 邊坡基本物質形成 構造運動上升 河流侵蝕下切,1.1.2 邊坡分類 （1）按邊坡組成物分,軟巖邊坡 逆傾向邊坡（巖層傾向與坡向相反）,半成巖邊坡 走向邊坡 （巖層傾向與坡向一致）,巖質邊坡,硬巖邊坡 順傾向邊坡（巖層傾向與坡向一致）,土質邊坡,土層

2、邊坡 黃土、成都粘土,碎石土邊坡 坡、崩、殘積塊碎石土,砂卵（礫）石邊坡 沖、洪積、冰積砂礫石土,巖質土質邊坡,（2）按邊坡成因類型分,構造侵蝕邊坡 構造堆積邊坡 流水侵蝕邊坡 流水堆積邊坡 人為作用邊坡,基巖裸露 無基巖裸露 基座階地 堆積階地 切割邊坡,內動力地質作用,外動力地質作用,（3）按邊坡相對高度分,天然斜坡,低坡 500m,人 為 切 坡,巖質切坡： 低切坡 100m,土質切坡： 低切坡 5m 低高切坡 515m 中高切坡 1540m 高高切坡 4080m,（4）按邊坡坡度分 平地（準平臺） 65,(5)按邊坡縱剖面形態(tài)劃分,平頂型,線型 階狀 陡坡 緩坡,尖頂型,線型 階狀 陡

3、坡 緩坡,陡坡 緩坡 陡坡 緩坡,陡坡,緩坡,陡坡 緩坡 陡坡 緩坡,陡坡,緩坡,斜坡命名：黃土侵蝕平頂陡坡緩坡型高坡,1.1.3 邊坡演化規(guī)律 （1）邊坡演化的動力 邊坡的自重應力 內動力地質作用構造運動 外動力地質作用風化作用，流水侵蝕作用 人類工程活動 （2）邊坡變形、破壞的類型 滑坡類 剝落類碎屑流、溜沙坡、落石滾石 崩塌類 裂變類 水土流失,（3）邊坡變形、破壞、演化的規(guī)律 以上升運動為主的邊坡變形、破壞演變規(guī)律 演變規(guī)律： 邊坡高差 由小大 邊坡坡度 由小大小大 周期推進，但不重復 具有：開裂變形破壞相對穩(wěn)定開裂變形破壞 周期性的向極不穩(wěn)定演化的規(guī)律 以下降運動為主的邊坡演變規(guī)律

4、演變規(guī)律： 邊坡高差 由大小 邊坡坡度 由大小 邊坡向穩(wěn)定更穩(wěn)定方向發(fā)展,1.1.4 邊坡演變過程中的力學特征 （1）邊坡形成前的力學特征 1 1 3 3 （2）邊坡形成以后邊坡應力特征 1 1 3 3 0 (3 3)cos max 產生變形開裂,1.2 滑坡基礎知識 1.2.1 滑坡的形成 （1）滑坡形成環(huán)境 地貌環(huán)境山地斜坡環(huán)境 地質環(huán)境 水文氣象環(huán)境 人類活動,地質構造（斷層帶、活力斷裂、地震） 地層巖性（易滑地層、分布區(qū)）,河流沖刷 大雨、暴雨、長期綿雨,（2）滑坡形成條件,內部條件,地形條件（小發(fā)10）,多發(fā)10 20 ，極易發(fā)21 35 ，多發(fā)35 45 地層巖性（偶滑、少滑、易滑

5、、極易滑） 坡體結構（地質構造）、優(yōu)勢結構面（層面、順坡向裂隙）,外部條件,水的侵蝕（降雨、降雪、地下水） 水的沖刷（溝河水沖刷） 加載（天然加載、人工堆填加載） 開挖坡腳 振動（地震、爆破、機震） 其它,（3）滑坡形成條件分析主控因素分析法 主控因素分析的實質 從眾多的滑坡形成條件中分析確定主要因素 主控因素與滑坡防治對策 主控因素分析是滑坡防治對策制定的基礎 終止主控因素的作用：（防治塘、渠水滲漏、河湖水沖刷） 制約、減輕主控因素作用（地表截排水，地下輸水） 補償因主控因素作用而降低了的抗滑能力（減載壓腳、支擋抗滑、滑面預應力加固、滑帶灌漿加固）,1.2.2 滑坡特征 （1）滑坡基本要素與

6、平面特征 滑坡基本特征,（1）滑坡平面特征 平面形態(tài)（縱長形、橫展形、半圓形） 滑坡后壁特征（圓椅狀） 滑體表部特征（裂隙、縱向分級、橫向分塊） （2）滑體組成、結構與坡面特征 滑體組成（巖質滑坡破碎巖體；土質滑坡粘性土，塊碎石土） 滑體結構（破碎、裂縫、褶曲、架空、上下錯動、超復） 剖面特征（剖面能反映滑體組成、結構、滑動面形態(tài)、滑坡發(fā)生過程與特性） 土質滑坡（土層中滑面為圓弧形、巖層面為折線、直線型） 巖質滑坡（順向坡多為直線、折線；逆向坡多為折線） 半巖質滑坡（滑動面多呈折線形、圓弧形）,（3）滑坡形成過程與運動特征 滑坡形成過程：彈塑性變形階段 微裂隙變形階段 勻速變形階段（應力向嵌合

7、點集中） 加速變形階段（嵌合點剪破產生蠕滑） 劇滑變形階段（滑面貫通碾磨） 運動特征 a整體平行滑移 滑體完整，無明顯破裂 b差異運動碰撞破碎拉槽,C 滑速,式中：U為滑體長；b為后緣相對前緣的變形；h為滑體平均厚度；E為滑體彈模；M為滑體質量；H滑體重心落差；f為滑面摩擦系數 最大滑速預測計（估）算：,式中：R為滑面巖土殘、峰值比；F1為滑體區(qū)滑段面積；F2為抗滑段面積 d 最大滑距： 當V=0時：,（4）滑坡識別（判別） 滑坡識別的依據（滑坡要素與特征） 新滑坡識別 仍有活動的老滑坡識別（形態(tài)、裂縫、剪出口地下水、與兩側穩(wěn)定邊坡比較） 已穩(wěn)定的老滑坡識別（形態(tài)、滑坡微地貌、前緣地層與兩側比

8、較）,1.2.3 滑坡分類 （1）分類原則與國內外分類簡述 （2）滑坡單因子分類：滑體組成物；成因（主要外因）；滑坡規(guī)模；動力學特征；運動速度 （3）滑坡多因子分類與命名：黃土暴雨小型牽引式慢速滑坡,1.3 崩塌與落石基礎知識 1.3.1 崩塌與落石的形成 （1）形成環(huán)境與區(qū)域分布 形成環(huán)境： a地形、環(huán)境坡度45多見 b地層巖性脆性巖區(qū) 多見 c地質構造強作用帶 多見 崩塌區(qū)域分布（同滑坡），高山峽谷兩岸多見,（2）崩塌形成條件分析,1.3.2 崩塌的分類與基本特征 （1）崩塌分類,(2)崩塌基本特征 基本要素 堆積特征 半圓錐形 大小不等雜亂無章 無平臺、洼地、槽溝之分 多個崩塌相連成崩塌

9、群,（3）崩塌形成過程與運動特征 崩塌形成過程與滑坡基本相同 運動特征,滑坡 沿滑動面滑移有碰撞、能量交換、無滾動跳躍 崩塌 無滑移面，有破裂面，滾動、跳躍、碰撞,1.3.3 崩塌滑坡碎屑流（泥石流）災害鏈 （1）災害鏈的形成特征 地形特征 物質條件 斜坡中上部有豐富的物質 （強風化巖體、巨厚殘、坡、崩積物） 多種構造重造作用 水作用（多大暴雨、久雨、久晴） 地震作用（度以上強地震區(qū)） 具有周期性規(guī)律,（2）崩塌、滑坡、碎屑流相互作用規(guī)律 崩塌體高速撞擊加載 滑坡快速啟動高速滑移 塊體碰撞、碎裂能量交換高速流動 底床變緩、阻力大、堆積,（3）實例分析 基本情況： 發(fā)生時間：2000年4月9日2

10、0時 規(guī)模：3108m3 位移：水平9Km，垂直3Km 滑速： 39m/s 阻斷易貢藏布，爬上對岸臺地，毀森林，形成長1.5Km、寬2.6Km、高130m的土石壩 2000年6月10日21時潰決,地質構造： 石炭二迭系深變質花崗片麻巖 拉薩波密褶皺帶 北東林芝斷裂和北西波密斷裂交界處 地震活動強烈，近100年發(fā)生中強地震14次，年 均降雨1086.1mm 1902年發(fā)生1次 周期100年左右,1.4 溜砂坡基礎知識 1.4.1 溜砂坡的概念 （1）風化剝落與溜沙坡 （2）溜砂坡定義：高陡巖質邊坡因強風化作用產生大量的砂、碎屑，在自重作用下運動到坡腳堆積成的錐狀地形稱為溜砂坡。在溜砂坡前緣坡腳開

11、挖可引起溜砂坡重新溜動。 （3）溜砂坡基本要素,1.4.2 溜砂坡的形成 （1）溜砂坡形成環(huán)境 地形：高陡 高山區(qū)深切河谷兩岸 上部坡度60以上，下部30以下 地層巖性：花崗巖、砂巖、玄武巖、千枚巖、板巖、白云巖、巨厚冰水堆積層 地質構造：斷裂構造內地層破碎 氣候：干燥少雨環(huán)境，年降雨量500mm以下,（2）溜砂坡的形成過程與演變規(guī)律 形成過程 砂源區(qū)溜動區(qū)堆積區(qū)砂坡形成砂坡再次運動 地質運動周期性 砂坡演化的地質歷史規(guī)律 溜砂坡形成演化也有周期性 地殼演化周期性 川藏公路、西藏境內通隆藏布流域現處相對穩(wěn)定時期（升、降平衡） 四川的岷流域也是這樣，整個青藏、川藏高原都是上升幅非常少。所以溜砂坡的活動也處在一個非常緩慢時期。 人類活動堆溜砂坡的 影響 a、人為開挖修路、修房等引起砂坡堆積 b、過度放牧、破壞表部植被，砂堆復活,1.4.2 溜砂坡分類 （1）按物質粒度組成分 粒狀碎屑溜砂坡（花崗巖、砂巖） 片狀碎屑溜砂坡（千枚巖、片巖、板巖） 塊狀碎石溜砂坡（玄武巖、白云巖）,（2）按溜砂坡規(guī)律（面積）分 小型溜砂坡 5000m2 中型溜砂坡 500010000m2 大型溜砂坡 1000050000m2 特大型溜砂坡 50000m2,（3）按砂坡的活動性分 強活動溜砂坡（砂