1、 边坡与地基基础工程边坡与地基基础工程SlopeSlope内蒙古科技大学内蒙古科技大学矿业与煤炭学院矿业与煤炭学院常建平常建平2.3边坡的破坏特征n1崩塌n2滑坡n3错落n4坍塌指坡体以一定的速度出现较大的位移，边坡岩体、土体产指坡体以一定的速度出现较大的位移，边坡岩体、土体产生整体滑动、滚动或转动。生整体滑动、滚动或转动。边坡的破坏：边坡的破坏：边坡的变形：边坡的变形：一般指坡体只产生局部的位移和微破裂，岩块只出现微一般指坡体只产生局部的位移和微破裂，岩块只出现微量的角度变化，没有显著的剪切位移或滚动，因而不致量的角度变化，没有显著的剪切位移或滚动，因而不致引起边坡整体失稳。引起边坡整体失稳
2、。边坡变形的类型：边坡变形的类型：松动（松弛张裂）、蠕动松动（松弛张裂）、蠕动边坡的失稳破坏是边坡的变形发展到一定程度的结果。1松弛张裂松弛张裂 在边坡形成的初始阶段，往往在坡体中出现一系列与坡面近于平行的陡倾角张裂隙，使边坡岩体向临空方向张开。(1)回弹裂隙(2)坡面、坡顶张力带裂隙(3)坡脚应力集中带的张裂隙边坡岩体的变形边坡岩体的变形 边坡的松弛张裂，一方面使岩体强度降低，另一方面使各种外营力更易深入坡体，它是边坡变形破坏的初始阶段。所以在边坡稳定性分析中确定卸荷带的范围和卸荷带中的坡体特征，对于评价边坡岩体的稳定性具有重要意义。2蠕动蠕动 定义：经松动后，边坡岩体在重力作用下向临空方向
3、较长期的缓慢变形。（1）表层蠕动 边坡上部的岩体在重力的长期作用下，向临空方向缓慢变形，其位移由坡面向内逐渐减小，构成一个剪变带，这便是表层蠕动。（2）深层蠕动 1)软弱基座蠕动 2)坡体蠕动软弱基座蠕动软弱基座蠕动坡体蠕动坡体蠕动(a)切角滑移；切角滑移；(b)次级切面开始形成；次级切面开始形成；(c)滑面形成滑面形成 斜坡变形的分类斜坡变形的分类单平面滑动双平面滑动多平面滑动边坡破坏的基本类型楔形状滑动圆弧形滑动平面滑动滑坡倾倒破坏崩塌坍塌错落滑坡的形成条件滑坡的形成条件滑动面滑动面切割面切割面临空面临空面必备条件 常见并具有一定规模的边坡破坏类型有崩塌、滑坡、错落和坍塌。崩塌：崩塌：边坡
4、前缘的部分岩体被陡倾角的破裂面分割，以突然的方式脱离母体，翻滚而下，岩块相互撞击破碎，最后堆积于坡脚而且形成岩堆。二、边坡失稳破坏方式n崩塌：斜坡岩土体被结构面分割的块体，突然脱离母体以垂直运动为主、翻滚跌跃而下的现象与过程1 崩塌崩塌u岩坡的崩塌常发生于高、陡边坡的前缘地段。u高陡斜坡和陡倾裂隙，是由于斜坡前缘的裂隙卸荷作用、由基座蠕动造成斜坡解体而形成。u这些裂隙在表层蠕动作用下，进一步加深、加宽，并促使坡脚主应力增强，坡体蠕动进一步加剧，下部支撑力减弱，从而引起崩塌。u崩塌形成的岩堆给其后侧坡脚以侧向压力，再次发生崩塌的突坡处上移。所以，崩塌具有使斜坡逐次后退、规模逐渐减小的趋势。崩塌特
5、征崩塌的形成机理l 潜在崩塌体形成 成岩过程：沉积、岩浆活动和变质作用形成含原生裂隙的岩体。构造运动：构造变形、破坏作用形成构造裂隙。新构造运动：形成陡峭的地形和表生裂隙。l 潜在崩塌体的位移 外部环境作用下，顺分离面位移，重心临空。l 崩塌发生 崩塌体脱离母岩，沿坡面翻滚、跳跃、互相撞击，最后堆于坡脚。伴有崩塌气浪。二、崩塌的形成条件及发生机理二、崩塌的形成条件及发生机理l 倾倒式崩塌倾倒式崩塌 在河流峡谷区、黄土冲沟地段或岩溶区等陡坡上，在河流峡谷区、黄土冲沟地段或岩溶区等陡坡上，岩体以垂直节理或裂隙与稳定的母岩分开。通常坡脚岩体以垂直节理或裂隙与稳定的母岩分开。通常坡脚遭受掏蚀，在重力作
6、用下或有较大水平力作用时，岩遭受掏蚀，在重力作用下或有较大水平力作用时，岩体因重心外移倾倒产生突然崩塌。体因重心外移倾倒产生突然崩塌。以坡脚的某一点为支点发生转动性倾倒。崩塌途以坡脚的某一点为支点发生转动性倾倒。崩塌途径：径：在重力作用下，长期冲刷掏蚀直立岩体的坡脚，在重力作用下，长期冲刷掏蚀直立岩体的坡脚，由于偏压失去重心，使直立岩体倾斜，最终导致崩塌；由于偏压失去重心，使直立岩体倾斜，最终导致崩塌；当附加特殊的水平力（地震力、静水压力、动当附加特殊的水平力（地震力、静水压力、动水压力以及冻胀力等）时，岩体可倾倒破坏；水压力以及冻胀力等）时，岩体可倾倒破坏；当坡脚由软岩层组成时，雨水软化坡脚
7、产生偏当坡脚由软岩层组成时，雨水软化坡脚产生偏压，引起崩塌；压，引起崩塌；二、崩塌的形成条件及发生机理二、崩塌的形成条件及发生机理倾倒破坏：由陡倾或直立板状岩体组成的斜坡，当岩层走向与坡面走向近平行时，在自重应力的长期作用下，由前缘开始向临空方向弯曲、折裂，并逐渐向坡内发展的现象称为倾倒破坏（弯曲倾倒）。二、崩塌的形成条件及发生机理二、崩塌的形成条件及发生机理l 滑移式崩塌滑移式崩塌 临近斜坡的岩体内临近斜坡的岩体内存在软存在软弱面倾向与坡向相同弱面倾向与坡向相同，则软弱，则软弱面上覆的不稳定岩体在重力作面上覆的不稳定岩体在重力作用下具有向临空面滑移的趋势，用下具有向临空面滑移的趋势，当岩体的
8、重心滑出陡坡，产生当岩体的重心滑出陡坡，产生突然的崩塌。降水渗入岩体裂突然的崩塌。降水渗入岩体裂缝中产生的静、动水压力以及缝中产生的静、动水压力以及地下水对软弱面的润湿作用都地下水对软弱面的润湿作用都是岩体发生滑移崩塌的主要诱是岩体发生滑移崩塌的主要诱因。因。二、崩塌的形成条件及发生机理二、崩塌的形成条件及发生机理l 鼓胀式崩塌鼓胀式崩塌 陡坡上不稳定岩体之下陡坡上不稳定岩体之下存在较厚的软弱岩层存在较厚的软弱岩层，上部岩体，上部岩体重力产生的压应力超过软岩天然状态的抗压强度后软岩即被重力产生的压应力超过软岩天然状态的抗压强度后软岩即被挤出，发生向外鼓胀。随着鼓胀的不断发展，不稳定岩体不挤出，
9、发生向外鼓胀。随着鼓胀的不断发展，不稳定岩体不断下沉和外移，同时发生倾斜，一旦重心移出坡外即产生崩断下沉和外移，同时发生倾斜，一旦重心移出坡外即产生崩塌。塌。二、崩塌的形成条件及发生机理二、崩塌的形成条件及发生机理l拉裂式崩塌拉裂式崩塌 陡坡由陡坡由软硬相间的岩层组成软硬相间的岩层组成时，由于风化作用或河流的冲时，由于风化作用或河流的冲刷掏蚀作用，上部坚硬岩层在坡面上常常突悬出来。突出的岩刷掏蚀作用，上部坚硬岩层在坡面上常常突悬出来。突出的岩体通常发育有构造节理或风化节理，在长期重力作用下，分离体通常发育有构造节理或风化节理，在长期重力作用下，分离面逐渐扩展。一旦拉应力超过连接处岩石的抗拉强度
10、，拉张裂面逐渐扩展。一旦拉应力超过连接处岩石的抗拉强度，拉张裂缝就会迅速向下发展，最终导致突出的岩体突然崩落。缝就会迅速向下发展，最终导致突出的岩体突然崩落。二、崩塌的形成条件及发生机理二、崩塌的形成条件及发生机理l 错断式崩塌错断式崩塌 长柱或板状不稳定岩体的下部被剪长柱或板状不稳定岩体的下部被剪断，从而发生错断崩塌。断，从而发生错断崩塌。悬于坡缘的帽沿状危岩，后缘剪切悬于坡缘的帽沿状危岩，后缘剪切面的扩展，剪切应力大于危岩与母岩连面的扩展，剪切应力大于危岩与母岩连接处的抗剪强度时，则发生错断崩塌。接处的抗剪强度时，则发生错断崩塌。锥状或柱状岩体多面临空，下伏软锥状或柱状岩体多面临空，下伏软
11、基抗剪强度小于危岩体自重产生的剪应基抗剪强度小于危岩体自重产生的剪应力或软基中存在的顺坡外倾裂隙与坡面力或软基中存在的顺坡外倾裂隙与坡面贯通时，发生错断贯通时，发生错断-滑移滑移-崩塌。崩塌。滑坡：边坡上的岩土体在自然或人为因素的影响下失去滑坡：边坡上的岩土体在自然或人为因素的影响下失去稳定，以一定的加速度沿一滑动面发生剪切滑动的现象，稳定，以一定的加速度沿一滑动面发生剪切滑动的现象，是一种常见的边坡失稳而产生的地质灾害。是一种常见的边坡失稳而产生的地质灾害。2 2 滑坡滑坡 滑坡的成因滑坡的成因（一）地形条件（一）地形条件（二）地质条件（二）地质条件 1 1、地层、岩性、地层、岩性 2 2、
12、坡体结构和滑带地层、坡体结构和滑带地层 3 3、地质构造、地质构造 4 4、水文地质条件、水文地质条件（三）作用因素（三）作用因素 1、自然因素、自然因素 2、人为因素、人为因素滑坡基本性质研究滑坡分类研究滑坡与其它斜坡变形的区别滑坡的涵义、要素和术语滑坡分类与崩塌的区别与错落的区别与坍塌的区别单一指标分类多指标综合分类滑坡形成条件研究滑坡的地貌特征滑坡的地层结构和坡体结构特征滑坡与地质构造的关系滑坡的水文地质条件滑坡的分布规律滑坡的作用因素自然因素地震降雨河海冲刷崩塌加载人为因素开挖坡角坡上堆载水库水位升降灌溉生产、生活水下渗采空塌陷破坏植被爆破震动滑坡发生机理研究滑坡的应力场滑坡的发育过程
13、和阶段滑面形态-圆弧形、折线形、曲线形、复合形滑带土应力应变特征滑坡运动特征研究滑坡的运动特征滑坡的速度场滑坡滑动速度和滑距预测滑坡的冲击力一次性滑动蠕动间歇性滑动高速滑动滑坡防治理论研究滑坡的稳定性评价滑坡的防治原则滑坡预防滑坡治理方案和措施工程地质分析力学计算滑坡防治技术研究滑 坡 的 识 别滑 坡 的 勘 察平、断 面 测 量物 探钻 探坑 洞 探监 测滑 动 面 鉴 定 和 连 结滑 带 土 物 理 力 学 试 验 和 参 数 选 择滑 坡 稳 定 性 评 价 和 发 展 趋 势 预 测滑 坡 动 态 监 测地 面 位 移 监 测地 下 位 移 和 滑 动 面 监 测地 下 水 变 化
14、 监 测应 力 监 测滑 坡 预 报宏 观 迹 象 预 报位 移 速 度 预 报预 报 理 论 和 方 法滑 坡 防 治 技 术防 治 滑 坡 的 原 则滑 坡 预 报滑 坡 治 理绕 避防 止 老 滑 坡 复 活防 止 新 滑 坡 恶 化地 面 排 水地 下 排 水减 重、反 压支 挡 工 程滑 带 土 改 良滑 坡 灾 害 与 治 理 的 经 济 评 估滑坡形态要素滑坡形态要素1滑坡体；滑坡体；2滑坡周界；滑坡周界；3滑破壁；滑破壁；4滑坡台阶；滑坡台阶；5滑动面；滑动面；6滑动带；滑动带；7滑坡舌；滑坡舌；8滑坡鼓丘；滑坡鼓丘；9滑坡主轴；滑坡主轴；10封闭封闭洼地；洼地；11剪切裂隙；
15、剪切裂隙；12张拉裂隙；张拉裂隙；13羽状裂隙；羽状裂隙；14扇状裂隙；扇状裂隙；15鼓胀裂隙；鼓胀裂隙；16滑破床滑破床 圈椅状地貌圈椅状地貌 双沟同源双沟同源滑坡的识别滑坡的识别1、识别方法：航片解译、地面调查、勘探面 线点2、识别标志(1)地形地貌方面 滑坡形态特征、地貌不协调或反常等(2)变形破裂方面:滑体上产生小型褶曲和断裂现象 滑体结构松散、破碎(3)水文地质方面 结构破碎 透水性增高 地下水径流条件改变 滑体表面出现积水洼地或湿地，泉的出现(4)植被方面马刀树、醉汉林醉汉林山体上部开裂山顶地表开裂、陷落 千将坪滑坡高速滑入青干河中，堵塞河道，形成近20米高的滑坡淤坝，激起近20米
16、的涌浪，打翻青干河中的22条渔船。滑体长1000米，宽700米，平均厚度约20米，总方量约2000 2400万立方米。滑体上窄下宽，略呈倒扇形。滑坡周界明显；滑坡主滑方向为140。滑坡后缘高程409米，剪出口高程在90米以下，高差在320米以上。秭归县千将坪滑坡秭归县千将坪滑坡识别识别长1200m宽850m泥化层泥化层砂岩砂岩泥岩泥岩堆积物堆积物滑坡体从岩性上可分三层：最上部是风化松散堆积层风化松散堆积层，该层主要是泥岩的风化产物和坡积物；中下部是侏罗系中统泥质岩层侏罗系中统泥质岩层，厚度大于10米；其下为侏罗系中统侏罗系中统石英砂岩夹薄层泥岩层石英砂岩夹薄层泥岩层，该层下即为滑坡滑带滑坡滑带
17、，滑坡滑床岩石为中侏罗系石英砂滑床岩石为中侏罗系石英砂岩岩。滑床岩石倾角在滑坡区有变化，上部较陡（倾角30），下部较缓（倾角约十几度），滑床岩石节理发育较少，仅有两组小节理，走向分别为 15和75，宽度约1厘米。剪出口位于河床以下，将厚层砂岩剪断后滑出。基岩变倾角顺层高速滑坡基岩变倾角顺层高速滑坡炭质页岩泥化层炭质页岩泥化层滑带发育在石英砂岩上部的薄层炭质页岩中，滑带厚度大约2050厘米，含水量较高，塑性大，角砾定向排列，擦痕和滑动镜面明显。该层为滑坡滑动的软弱层，是滑坡发生的控制带。滑带滑带 炭质页岩炭质页岩上部的一层上部的一层页岩泥页岩泥化层化层，浅黄绿色，浅黄绿色，厚约厚约5 51010
18、厘米。厘米。滑坡后壁滑坡后壁 石英砂岩，倾角约石英砂岩，倾角约2630度度滑动方向滑动方向滑体裂缝滑体裂缝初步判断：初步判断：后缘推移式滑坡后缘推移式滑坡滑坡体上裂缝极为发育，滑坡体上裂缝极为发育，主要是中张裂缝，平行于主要是中张裂缝，平行于滑坡滑动方向，该特征说滑坡滑动方向，该特征说明滑坡滑动的动力源主要明滑坡滑动的动力源主要是滑坡体后部推压。是滑坡体后部推压。滑坡前缘推向青干河南岸的岩石形成两个高度不同的滑坡前缘推向青干河南岸的岩石形成两个高度不同的岩丘，在滑坡主轴方向上的岩丘，在滑坡主轴方向上的岩丘高度约岩丘高度约3030米，长约米，长约250250米，米，岩丘西部形成滑坡堆积淤坝；在其
19、下游形成一高约岩丘西部形成滑坡堆积淤坝；在其下游形成一高约1515米，米，长约长约100100米的岩丘，滑坡高速滑动形成的浪痕在该岩丘之米的岩丘，滑坡高速滑动形成的浪痕在该岩丘之上，约上，约2020米。米。滑坡推向对岸的二个岩丘滑坡推向对岸的二个岩丘对岸泥岩层的反倾结构对岸泥岩层的反倾结构(5)(5)滑动面的鉴别及研究滑动面的鉴别及研究 勘探：钻探变形勘探：钻探变形 监测：钻孔倾斜仪监测：钻孔倾斜仪2 .2 .按滑坡的按滑坡的动力学特征动力学特征分类（巴甫洛夫，分类（巴甫洛夫，19031903）(a)(a)推动式滑坡推动式滑坡 (b)(b)牵引式滑坡牵引式滑坡 (c)(c)混合式滑坡混合式滑坡
20、 (d)(d)平移式滑坡平移式滑坡 a)牵引式滑坡牵引式滑坡 b)推移式滑坡推移式滑坡 c)整体式滑坡整体式滑坡3 3 按按滑动面与层面的关系滑动面与层面的关系分类分类 (1)(1)无层滑坡：均质、无层理的岩土体无层滑坡：均质、无层理的岩土体(2)(2)顺层滑坡顺层滑坡：原生、次生的软弱夹层，上部松散堆积物与下部 基岩接触带(3)(3)切层滑坡切层滑坡：多发生在岩层近于水平的平迭坡，构造面控制多发生在岩层近于水平的平迭坡，构造面控制滑坡单一指标分类滑坡单一指标分类按滑动面的形态特征分类按滑动面的形态特征分类n霍克霍克(Hoek，1974)分类：分类：圆弧破坏圆弧破坏 平面破坏平面破坏 楔体破坏
21、楔体破坏 倾倒破坏倾倒破坏根据滑动面的形状，滑坡形式可分为平面剪切滑动和旋转剪切滑动。平面滑动的特点是块体沿着平面滑移。它的产生是由于这一平面上的抗剪力与边坡形状不相适应。常发生在地质软弱面的走向平行于坡面，产状向坡外倾斜的地方。根据滑面的空间几何组成，分为简单平面剪切滑动、阶梯式滑坡、三维楔体滑坡和多滑块滑动等几何破坏模式。旋转剪切滑动的滑面通常成弧形状，岩体沿此弧形滑移。在均质岩体中，特别是均质泥岩或页岩中易产生近圆弧形滑面。当岩土非常软弱（土边坡）或者岩体节理异常发育或已破碎，破坏也常常表现为圆弧状滑动。与崩塌的区别与崩塌的区别滑坡通常以深层破坏的形式出现。滑动面往往深入到坡体内部，甚至
22、延伸到坡脚以下。滑动速度比崩塌缓慢。不同的滑坡其滑速可以相差很大，主要取决于滑动面本身的物理、力学性质。如，如，当滑动面通过脆性岩石，或者滑面本身具有一定的抗剪强度时，由于构成滑面之前可以承受较高的下滑力，一旦形成滑面即将下滑时，其抗剪强度急剧下降，滑动突发而迅速滑动突发而迅速。其他破坏模式：其他破坏模式：滑塌、岩块流动、岩层曲折滑塌、岩块流动、岩层曲折滑塌：滑塌：边坡松散岩土的坡角大于它的内摩擦角时，因表层蠕动进一步发展，使它沿着剪变带表现为顺坡滑移、滚动与坐塌，从而重新达到稳定坡脚的斜坡破坏过程。岩块流动：岩块流动：通常发生在均质硬岩层中，类似于脆性岩石在峰值强度点上破碎而使岩层全面崩塌的
23、情形。成因：成因：先是在岩层内部某一应力集中点，岩石因高应力的作用而开始破裂或破碎，于是所增加的荷载传递给邻近的岩石，从而又使邻近岩石受到超过其强度的荷载作用，导致岩石进一步的破裂。岩层曲折：岩层曲折：当岩层成层状沿坡面分布时，由于岩层本身的重力作用，或由于裂隙水的冰胀作用，增加了岩层之间的张拉应力，使坡面岩层曲折，导致岩层破坏，岩块沿坡向下崩落。以上的基本破坏模式，在同一坡体的发生、发展过程中，常常是相互联系和相互制约的。在一些高陡边坡发生破坏的过程中，常常先以前缘部分的崩塌为主，常常先以前缘部分的崩塌为主，并伴随滑塌和浅层的滑坡，随时间推移，逐渐演变为并伴随滑塌和浅层的滑坡，随时间推移，逐
24、渐演变为深层滑坡深层滑坡。3错落n是指陡崖、陡坎、陡坡沿一些近似垂直的破裂面发生整体下坐位移。特征是垂直位移量大于水平位移量。n错落比较完整，大体上保持了原来的结构和产状。底部一般有一层松软垫层。压缩部分叫做错落带，上部叫作错落体。4、坍塌n边坡体一定范围岩土，受水或其他荷载作用，使坡体强度降低，从而使坡体坍塌变形的现象。一般先在坡顶产生蠕变引起坡顶张裂，由外向内发展。滑坡发生前常有哪些异常（前兆）现象？滑坡发生前常有哪些异常（前兆）现象？不同类型、不同性质、不同特点的滑坡，在滑动之前，不同类型、不同性质、不同特点的滑坡，在滑动之前，均会表现出各种不同的异常现象，显示出滑动的预兆（前均会表现出
25、各种不同的异常现象，显示出滑动的预兆（前兆），归纳起来常见的有以下几种：兆），归纳起来常见的有以下几种：1 1、大滑动之前，在滑坡前缘坡脚处，有堵塞多年的泉、大滑动之前，在滑坡前缘坡脚处，有堵塞多年的泉水复活现象，或者出现泉水（水井）突然干枯、井（钻孔）水复活现象，或者出现泉水（水井）突然干枯、井（钻孔）水位突变等类似的异常现象。水位突变等类似的异常现象。2 2、在滑坡体中、前部出现横向及纵向放射状裂缝。它、在滑坡体中、前部出现横向及纵向放射状裂缝。它反映了滑坡体向前推挤并受到阻碍，已进入临滑状态。反映了滑坡体向前推挤并受到阻碍，已进入临滑状态。3 3、大滑动之前，在滑坡体前缘坡脚处，土体出现
26、上隆、大滑动之前，在滑坡体前缘坡脚处，土体出现上隆（凸起）现象。这是滑坡向前推挤的明显迹象。（凸起）现象。这是滑坡向前推挤的明显迹象。4 4、大滑动之前，有岩石开裂或被剪切挤压的音、大滑动之前，有岩石开裂或被剪切挤压的音响。这种迹象反映了深部变形与破裂。动物对此十分响。这种迹象反映了深部变形与破裂。动物对此十分敏感，有异常反映。敏感，有异常反映。5 5、临滑之前，滑坡体四周岩体（土体）会出现小型坍塌、临滑之前，滑坡体四周岩体（土体）会出现小型坍塌和松弛现象。和松弛现象。6 6、如果在滑坡体上有长期位移观测资料，那么大滑动之、如果在滑坡体上有长期位移观测资料，那么大滑动之前，无论是水平位移量还是垂直位移量，均会出现加速变化前，无论是水平位移量还是垂直位移量，均会出现加速变化的趋势，这是明显的临滑迹象。的趋势，这是明显的临滑迹象。7 7、滑坡后缘的裂缝急剧扩展，并从裂缝中冒出热气（或、滑坡后缘的裂缝急剧扩展，并从裂缝中冒出热气（或冷风）。冷风）。8 8、动物惊恐异常，植物变态。如猪、狗、牛惊恐不宁，、动物惊恐异常，植物变态。如猪、狗、牛惊恐不宁，不入睡。老鼠乱窜不进洞。树木枯萎或歪斜等。不入睡。老鼠乱窜不进洞。树木枯萎或歪斜等。n本章习题：本章习题：画图表示平面、楔形及倾倒滑坡并说明其成因和特点。岩石崩塌平移滑动旋转滑移岩块流动岩层曲折露天矿边坡破坏类型
