堆积层边坡位移矢量角的形成作用机制及其与稳定性演化关系的研究
堆积体边坡稳定性分析研究现状
堆积体边坡稳定性分析研究现状【摘要】我国西南地区地质灾害频发，与此同时，正在兴建和规划当中的大多数水利工程也正是在该地区，因此，水库堆积体边坡的滑动范围和稳定性成为移民选址、水库安全和水利工程经济效益考虑的焦点之一。
本文立足于西南水库岸堆积体边坡，从堆积体的成因类型、物质组成、特征和失稳形式入手，研究目前边坡稳定性的理论分析方法。
【关键词】堆积体；边坡；稳定性分析；研究现状0.引言我国是一个地质灾害十分频繁的国家，尤其是我国西南地区，不仅地质灾害数量多，而且灾种全。
其中崩塌、滑坡、泥石流等浅层表生地质灾害异常突出，分布有大量的由滑坡堆积、崩塌堆积、残积层、冰溃堆积、坡积物等组成的松散堆积体斜坡[1]。
与此同时，西南地区一系列大型乃至巨型正在建设或规划中的水电站相继开工建设，在复杂地质环境和大规模工程活动、水库蓄水及暴雨等复杂条件下，可能会有大量的水库库岸堆积体边坡发生变形甚至失稳破坏。
水库库岸堆积体边坡失稳的代价是巨大的。
斜坡或边坡作为一种人类不可回避的地学环境与工程形式，总是伴随着人类的工程活动，人类为了安全始终关注着边坡的稳定性。
一百多年来，人们对边坡变形过程、失稳形式、失稳机制、稳定评价及滑坡预测预报等进行了广泛的研究，借助数学、力学和计算科学理论与方法，试图对边坡的稳定、演化及滑坡的预测预报进行研究，并应用到工程实践中。
1.土坡稳定性分析理论研究现状1.1边坡稳定性分析现状边坡失稳作为普遍存在的工程问题受到国内外学者的重视。
对此课题的研究，国内外都经历了从实践积累到理论归纳，再实践，再归纳，并逐步总结提高的过程。
十九世纪末二十世纪初，随着发达国家的大规模土木工程建设，大量边坡工程问题、特别是滑坡问题随之产生，并造成了很大损失，人们开始应用材料力学和近代土力学的理论对边坡问题进行半经验、半理论的研究。
上世纪五十年代，我国学者引进了前苏联的工程地质分析的体系，继承和发展了地质历史分析法，着重研究边坡的工程地质背景和边坡类型的划分，以此进行边坡的工程地质类比分析，在滑坡的分析和研究中取得了一定的成果。
微型桩加固边坡土拱形成机制与结构特征研究
2020年11月第11期（总266)铁道工程学报JOURNAL OF RAILWAY ENGINEERING SOCIETYNov2020NO.l l(Ser.266)文章编号：l〇〇6 -2106(2020)11 -0031 -06微型桩加固边坡土拱形成机制与结构特征研究孙书伟^胡家冰1朱本珍2夏俞毛1(1.中国矿业大学（北京），北京100〇83; 2•中国中铁股份有限公司，北京100039)摘要:研究目的：微型桩是一种边坡快速加固手段，多大面积成群布置，研究桩间土拱对微型桩加固边坡工程设计具有重要意义。
目前，缺乏微型桩加固边坡土拱形成机制的相关研究，本文主要通过模型试验并结合数值分析研究土拱形成机制及结构特征。
研究结论：（1)当微型桩间距较小时桩间土体能够形成强拱，随着桩间距的增大，桩间土拱的结构性能有 所减弱；（2)对黏性土坡而言，微型桩形成土拱的最大桩间距约为5. 50,当相对桩间距大于5. 5时推力荷载作用下桩间土体会产生整体滑出；（3)通过对比不同桩间距土拱形态可知，端承土拱的拱形近似为抛物线，拱形随着相对桩间距增大由尖变缓，再由缓变扁，拱高随着相对桩间距的增大而增大,在此基础上建立了微型桩加固土拱的拱轴线方程;（4)本研究成果可为微型桩加固黏土边坡工程设计和安全评价提供指导。
关键词：土质边坡;微型粧;土拱;模型试验;桩间距中图分类号：11213文献标识码：AFormation Mechanism and Structural Characteristics of Soil Arch in Micropiles - reinforced SlopeSUN Shuwei1 ,HU Jiabing1 ,ZHU Benzhen2,XIA Yumao'(1. China University of Mining and Technology ( Beijing) , Beijing 100083, China；2. China Railway Group Limited, Beijing 100039, China)Abstract ： Research purposes ：Micropiles are the fast reinforcing technique used for slope stabilization, which are usually installed to cover a large area. It is of great significance to study the soil arch between piles for the engineering design of the micropile - reinforced slopes. There is a lack of study on the formation mechanism of the soil arch in micropile - reinforced slopes, hence, this paper systematically studies formation mechanism and structural characteristics of the soil arch through model tests and numerical analysis.Research conclusions ：(1 ) The soil between micropiles formed strong arch under the load when the relative pile spacing was small. With the increase of pile spacing, the reinforcing effect of the soil arch becomes weakened. (2)The maximum spacing of micropiles forming soil arch is about 5.5D for a clay slope. Once the relative micropile spacing is above 5.5, the soil between piles would slide out as a whole body under the thrust load. (3) The arch height increases as the increase of the relative pile spacing, and concurrently, the shape of the soil arch is gradually changed from sharp to flat. The arch shape of the end bearing soil arch is approximately parabola, based on which the arch axis equation of soil arch reinforced by micropiles was established. (4) The research results can provide guidance for engineering design **收稿日期:2020 - 04 -13基金项目：国家自然科学基金面上项目（51574245)##作者简介:孙书伟，1980年出生，男，教授，博士生导师。
中国地质大学(北京)地史学名词解释
地史学复习总结一名词解释1、鲍马序列鲍马序列是一种浊流沉积的典型层序，由自下向上变细的五个层段组成，最底部由具递变层理的杂砂岩组成（a段），底面具有槽模，沟模等冲刷铸模，往上为b段，具有平行层理的砂岩；c段为具小波痕交错层理，变形层理的粉砂岩，d段为具有水平纹理的粉砂岩，粉砂质泥岩，最顶部E段，为块状泥岩。
2、沉积相沉积相是指特定的沉积环境形成的一套有成因连系的沉积特征和生物特征的总合。
3、地层层序律地层层序律，又称地层叠复律，于1669年由N.Steno提出，在未受强强裂构造变动的情况下，先形成的地层在下，后形成的地层叠复其上，即上覆地层比下伏地层新。
4、复理石复理石又称复理石沉积，复理石建造，是指形成于大陆边缘（陆间区），大陆钭坡坡麓（深海、半深海），由浊积岩或等深积岩，深海，半深海泥岩，有规律的或韵律性的交互组成的巨厚地层。
5、板状交错层理板状交错层理，是一种沉积岩的沉积构造，由直脊型波痕迁移形成的沉积岩内部层理构造，上，下层面在可观察的露头上基本上是等厚的，内部纹层与其相交切。
6、三角洲相三角洲相是指携带着大量砂泥质碎屑的河流入海(或湖)在河—海(湖)水动力共同作用下,在河口区形成的尖顶指向陆地的三角形的沉积体，三角洲因此得名。
三角洲相因受河流、波浪、潮汐及岸流影响程度的差别，形态有所不同，但总体上自陆向海（湖）可分为三部分：三角洲平原，三角洲前缘，前三角洲。
7、垂向加积作用垂向加积作用：在水流运动能量较低或静水条件下，主要是悬移物质从水体中垂直向下沉降，沉积学上把这这种沉积作用称为垂向加积。
8、笔石页岩相笔石页岩相以黑色页岩及硅质页岩为主，含丰富的笔石等浮游生物化石，而不含或少见底栖生物化石。
代表水深、滞流的非补偿海环境。
9、标准化石标准化石是指那些演化快、地理分布广、数量丰富、特征明显，易于识别的化石。
利用这些化石既可以鉴定地层的时代，也可以用于地层年代对比。
10、层理构造层理构造，沉积岩内部由于成分、颜色、粒度及排列方式的不同显示出纹层状的构造，根据形态和成因主要可分为水平层理、交错层理及平行层理。
《创新设计》2022年高考地理(人教版)总复习教师文档：第四章 地表形态的塑造
第1课时营造地表形态的力气最新考纲地壳物质循环。
地表形态变化的内、外力因素。
名师解读思维导图1.识记：内外力作用的能量来源、表现形式和对地貌的影响。
2.理解：地壳物质循环的过程。
3.应用：运用内外力作用解释地貌的形成。
考点一内力作用[知识整合]1．能量来源：主要是地球内部放射性元素衰变产生的热能。
2．表现形式及作用表现形式对地表形态的影响地壳运动水平运动形成绵长的断裂带和巨大的褶皱山脉垂直运动引起地势的起伏变化和海陆变迁岩浆活动岩浆只有喷出地表才能直接影响地表形态变质作用不能直接塑造地表形态[深度思考]地壳运动的类型及分析推断运动类型水平运动垂直运动岩层运动方向地壳运动方向平行于地表，地壳运动方向垂直于地表，使使岩层发生水平位移和弯曲变形岩层发生大规模的隆起和凹陷对地形的影响形成断裂带和褶皱山脉常形成高原、断块山及盆地和平原等地貌举例东非大裂谷、喜马拉雅山台湾海峡的形成、意大利那不勒斯湾海岸的变迁相互关系①它们相伴发生②在不同时期和不同区域，两者常有主次之分③就全球而言，地壳运动以水平运动为主，垂直运动为辅[高考探究]1．(2021·广东文综，1)右图为某地实景图。
其所示地质构造的形成缘由主要是()A．搬运作用B．地壳运动C．变质作用D．风化作用解析本题以实景图为切入点，考查同学对基本概念的把握状况。
地质构造是由地壳运动导致岩层的变形或位移而形成的，故图示地质构造的形成缘由应是地壳运动，故B项正确。
答案 B2．(2011·山东文综，4)下图为我国北方某区域地貌景观和地质剖面示意图。
图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ处主要由内力作用形成的是()A．Ⅰ、ⅡB．Ⅲ、ⅣC．Ⅰ、ⅢD．Ⅱ、Ⅳ解析图中显示，Ⅱ处是断层，Ⅳ处是岩浆侵入，均为内力作用所致。
答案 D1.以地质剖面图或地貌景观图为载体考查内力作用对地表形态的影响2.内力作用的表现形式和形成的地貌是近三年高考的常考点考点二外力作用[知识整合]1．能量来源：主要是太阳辐射能。
灾害地质学第六讲 斜坡地质灾害
地质灾害学课件
河北工程大学资源学院勘查系
三、崩塌的力学机制
崩塌是岩体长期蠕变和不稳定因素不断积累的结果。崩塌 的产生都是按照一定的模式孕育和发展的。
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三、崩塌的力学机制
危岩体失稳时的运动形式基本上是倾倒、滑移、鼓 胀、拉裂和错断五种
坡体崩塌 崩积土崩塌、
根按据崩边塌坡的失组稳破坏断表的层层崩土塌崩、塌、
作用、振动力、风化作用以及人类活动对崩塌的形成和发展起着
重要的作用。 坡降体坡雨内度、部大地裂于隙发育， 尤震其45、产°地生，表垂且直或适平宜的斜坡坡度、高度和形态， 行水斜高的坡差冲方较刷向大的，陡裂 缝地浸，或形泡并坡地以且体貌及切呈割坡体 的不裂孤合隙立理、山的裂嘴缝，即将 贯人通或类，为工使凹程之型与母有体利于岩土体崩落的临空面 （活山陡动体坡均）。可形成了分 离诱趋发势崩。塌。
５．２崩塌 崩塌的特点
下落速度快、发生 突然；
崩塌体脱离母岩而 运动；
下落过程中崩塌体 自身的整体性遭到 破坏；
崩塌物的垂直位移 大于水平位移
地震引 起山体 塌垮
2007年11月20日8时40分左右，宜万铁路巴 东县高阳寨隧道发生岩崩事故，滑坡体总 方量约3000立方米。
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河北工程大学资源学院勘查系
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５．１斜坡地质灾害的类型及其影响因素 斜坡地质灾害的影响因素
地层岩性、岩体结 构及其组合形式 是形成滑坡、崩 塌、泥石流重要 的内在条件之一。 滑坡多发生在层 状碎裂结构、碎 裂结构和散体结 构的岩体内，
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５．１斜坡地质灾害的类型及其影响因素 斜坡地质灾害的影响因素
松散堆积体水下稳定坡角与粒度成分的关系
主沟 ! 号 崩坡积堆积
% % ! " " ! 近坝左岸 . . ! / / ! ! , , ! !’ !’ ! !! !! ! !& !& ! !# !# ! !% !% ! !" !" ! !. !. ! !/ !/ ! !!! !, !, ! &’ &’ ! &! &! ! && && ! &# &# ! &% &% ! &" &" ! 蚂蝗沟 " 号 &. &. ! &/ &/ ! &&! &, ห้องสมุดไป่ตู้, ! #’ #’ ! #! #! !
图1主沟1号崩坡积堆积体图2近坝左岸冰水堆积体图3蚂蝗沟5号冰缘冻融堆积体图4咔日沟3号靠下游侧冰缘冻融堆积体裹1不同松散堆积体水下稳定坡角实测值2基于分形理论的粒度成分综合表征值分形理论是由法国数学家曼德勃罗于20世纪70年代末80年代初创立的该理论的主要内容是研究一些具有自相似性的不规则曲线和位线线性分形具有自反演性的不规则图形具有自平方性的分形变换以及具有自仿射的分形集等j
图%
咔日沟 # 号靠下游侧冰缘冻融堆积体
应用广泛的是自相似性分形， 而进行定量描述自相 似性分形的参数是分维。分维可用下式表示：
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水利水电科技进展， （%） !"# ： &’!’， #’ ’&" -#/-.##" !
堆积层滑坡位移矢量角的R／S分析——以新滩滑坡分析为例
１ Ｒ Ｓ Ｒｅｃ ｌ －ａ ｇ ） 析 基 本 原 理 ［ ］ ／ （ ｓａｅ ｒ ｎ ｅ 分 ｄ ３
Ｒ Ｓ分析方 法是 由 自仿射 分形 衍生 而来 的对 随机 时 间序 列进 行分 析 的一种 统 计 方 法 ，９５年 由英 国 ／ １６ 水文 学 家赫斯特 在研 究尼 罗河 上修 建水 库 问题 时提 出来 的 ， 该方 法在 分形 理论 中应 用 广泛 ． Ｓ分析基 本 Ｒ／ 思想 是 ， 改变所 研究 对象 的 时间尺 度 的大小 ， 研究 其统 计 特 性 变化 规 律 ， 而 可 以将 小 尺 度 的规 律 用 于 大 从
，
Ｈ
Ｒ ｒＩ （） 。ｆ ＼ （）Ｓ ｒ 。 寺
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其 中 ： 为赫斯 特 指数 ， 应 的统计 方法 称为 Ｒ Ｓ Ｈ 相 ／ 分析 方法． Ｈ值 可 以根据 计算 出来 的（／ ， Ｓ 值 ， 双 ｒ２Ｒ／ ） 在 对数 坐标 系（ｎ ｒ２ ， （ Ｓ ）中用 最小 二乘 法拟合 求 得． １（／ ）ｌ Ｒ／ ） ｎ 赫斯 特等 人证 明 ， 果 ｛（） 是 相互 独立 、 如 ） 方差 有限 的随机 序列 ， 则有 Ｈ ＝ １ ２如 果 １２＜ Ｈ ＜ １ １； ／ ，
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第 ２ ７卷 第 １期
Ｖｏ． ７Ｎｏ １２ ０ Ｉ２ ． ０ ６
青 岛 理 工 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｎ ｄ ｏ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｉ ｌ ｉｅｓｔ ｏ ｒ ａ ｏ ｇ ａ ｃ ｎ ｌｇｃ ｖ ｒ ｉ Ｑｉ ａ Ｕｎ ｙ
根据 非线性 动 力学 ， 对于不 稳 定 的吸引 子态 ， 一经 外 部触 动 ， 系统 的状 态就 会发 生 突变 ， 系统会 向新 的
沿平面状滑面滑动的堆积层滑坡稳定性分析
１ 引 言
根据滑坡体的物 质组成 ， 滑坡可分为堆积层滑坡和岩质
滑坡 。堆积 层滑坡是指发生在第四系地层内松散堆积层 （ 黄 土、粘土及其它软土层除外）中的滑坡 ，其滑 体物质一般 由
距离 为 】（ ｍ） ，地下水面到滑面 的距离为 ２（ ｍ） ，土体所 受重 力为 Ｇ （ １ ） ，滑坡 后壁 竖立，滑坡后缘水柱高度为 日 （ ｍ） ，滑坡 后壁 处滑体所受的静水压力为 Ｕ （ ｋ Ｎ） ，滑面处 土体所受 的静水压力为 Ｕ ２ （ ｋ Ｎ） 。 假设土体干重度 ｒ ｄ （ ｋ Ｎ／ ｍ３ ） 、
） ａ ｘ＋ （ １ 一Ｓ
，
ｗ （ Ｊ ｉ ｌ （ ） 一 ｈ ２ （ ） ）
…
＝
（ ＋
） 。 。
ｑ ｏ
） ａ ｘ
由定积 分中值定理可得 ：
滑坡体后壁所受的静水压力 为：
“ ｌ ＝ （ 一 ） ＝ 吾 日
滑 动 ’ ：
… …
的预 测 预 防 有 重 要 意 义
水的重度 ｒ ｗ（ ｋ Ｎ／ ｍ３ ） 、土体孔隙度 （ ％） 、地下 水面之上 的
非饱 和土含水饱和度 （ ％）为常量 。
２ 沿平面状基岩滑面滑动的堆积层滑坡稳定性分析
堆积层滑坡 的发生往往与水的触发作用有关 尤其在 降 雨过程 中，雨水入渗到堆积层土体中，将主要从下面 四个方 面影响到坡体 的稳定性 ：（ １ ）增加坡体 的重量 ，从而增大下 滑动 力；（ ２ ）在潜在滑动面附近形成较大 的孔隙水压力，从 而降低土体 的有效应力 ；（ ３ ）入渗水体将浸 泡软化滑动面 ， 使其抗剪 强度指标有效 内聚力和有 效内摩擦角减小 ， 降低坡
Ｊ ｏ
：
） ａ ｘ ：
堆积层滑坡稳定性分析
稳 ，最终导致滑坡整体滑动变形 ； 号浅层滑坡 、 １ ２ 号 滑 坡 和 ３号滑 坡 在 目前稳 定 系 数 为 １１ ．５～１２ ， ．０ 处 于稳 定 状 态 ，开 挖 后 暴 雨 状 态 下 的稳 定 系 数 为 １０ ． 左右 ， Ｏ 将处于蠕动挤压状态 。此稳定性计算结
２１年 ２ ０２ 月第 ２ 期
述如 下
３ 稳定性分 析
３１ 计 算方 法 确 定 ． 根 据 滑坡 当前 的变 形 特征 ，以及 抗 剪 强度 指
第ｉ 块滑体的法 向分力 ，Ｎｍ； ｋ／ 第 块滑带土 的内摩擦角 ，； 。 第 块滑动面倾角 ，； 。 Ｃ 第 ｉ 滑 带 土 的粘 聚力 ， ａ ｉ 一 块 ｋ ； Ｐ 厶 一第 ｉ 块滑动面长度， 。 ｍ 本 次 稳 定 性 计 算 选 取 最 危 险 滑 动 面进 行 ， 其 中２ —２断面代表 １ 号滑坡 ，—３断面代表 ２号滑 ３ 坡 ，—４断 面 代表 ３号 滑坡 。 ４ ３２ 计 算 结 果分 析 ． 表 ２为 ３个 边 坡 中选 取 的最 危 险 滑 动 面计 算 得 到 的稳 定 系数 。
见 高 阶 地 残 留 漂 石 、 石 层 ， 图 １所 示 ， 多层 卵 如 为 洪 积物 和坡积 物 间互而成 ， ２号 滑 坡 中 堆 积 层 最
厚 ，达 ３ １ ０ｍ， 号滑坡次之 ， 号 滑坡堆积层最薄， ３ 最 厚处 仅 为 ９ｍ。
力学性质变 化 比较 大及地下水作用规律 复杂等因 素 ， 定 了该 类 滑 坡 具 有 不 同 于其 他 类 型 滑 坡 （ 决 如 岩 质 滑坡 ） 的特 殊 形 成 条 件 、 变形 位 移 特 征 及 破 坏 滑 移 规 律 【 近 年 来 ， 着 高 速 公 路 、 型 水 利 工 ｌ Ｊ 。 随 大 程 、 基坑开挖工程的兴建 ， 深 由于人 为 的 切坡 开挖 而 引 起 的滑 塌 事 故 越 来 越 突 出 ，尤 其 是 在 以堆 积 覆 盖 层 为 主 的西 部 山 区 ，人 类 的工 程 活 动 已经 成 为 地 质灾 害 的主 要诱 发 因素 ［ ２ ｌ 。
颗粒摩擦对散粒堆积体拱效应的影响
第 62 卷第 6 期2023 年11 月Vol.62 No.6Nov.2023中山大学学报（自然科学版）（中英文）ACTA SCIENTIARUM NATURALIUM UNIVERSITATIS SUNYATSENI颗粒摩擦对散粒堆积体拱效应的影响*戴北冰1，2，邓林杰1，陈智刚31. 中山大学土木工程学院，广东珠海 5190822. 南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海），广东珠海 5190823. 重庆建工第一市政工程有限责任公司，重庆 400020摘要：通过开展三维离散元数值模拟，研究了颗粒摩擦系数对散粒堆积体自然休止角、堆积体底部应力分布、堆积体内部接触力投影分布、强弱力链数量等宏细观特征的影响规律。
研究表明：随颗粒摩擦系数的增大，自然休止角增大并逐步趋于一个饱和值，堆积体底部应力峰值位置则从堆积体底部中心逐渐往外迁移，堆积体底部中心接触力相对于底部峰值的减小程度逐步增加，应力凹陷现象与拱效应越明显；随着颗粒间摩擦系数增大，颗粒间接触力沿锥面方向投影的最大值方位（锥）角逐渐增大并趋于稳定，堆积体内部拱效应的优势发挥方位出现在偏离竖直轴15°~25°的方位。
关键词：颗粒堆积体；离散单元法；摩擦系数；休止角；拱效应中图分类号：TU43 文献标志码：A 文章编号：2097 - 0137（2023）06 - 0089 - 09The influence of inter-particle friction on the arching effect in granular heapsDAI Beibing1，2， DENG Linjie1， CHEN Zhigang31. School of Civil Engineering， Sun Yat-sen University， Zhuhai 519082， China2. Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory（Zhuhai）， Zhuhai 519082， China3. Chongqing Construction Engineering First Municipal Engineering Company Limited，Chongqing400020， ChinaAbstract：In this study， 3D DEM simulations have been conducted to investigate the effect of inter-particle friction on the macro and micro properties of granular heaps such as the angle of repose， stress distribution at the bottom， distribution of projected contact force， and number of strong and weak force chains， etc. The results indicate that increasing the inter-particle friction coefficient leads to an increase in the angle of repose, which eventually reaches a stable value. Additionally, the peak stress at the bot‐tom migrates from the center outward, and the degree of reduction in contact force at the bottom center relative to the peak value increases. This results in a more pronounced stress dip and arching effect. The orientation angle of the conical surface, along which the maximum projection of contact forces occurs, increases with the increasing inter-particle friction coefficient and eventually stabilizes. The preferential direction for the mobilization of arching effect is oriented at 15°~25° relative to the vertical direction. Key words：granular heaps； discrete element method； friction coefficient； angle of repose； arching effect散粒材料在自然界和人类生产生活中普遍存在（Terzaghi，1936；Karl，1943）。
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大中川笛滑坡(日本) －
大冶铁矿象鼻山
北帮滑坡
7
大冶铁矿狮子山
北帮 1 号滑坡
16
新滩滑坡姜家坡段 1 300
滑动前 1 d 的位移速率为 24 mm/d 滑动前 1 d 的位移速率大于 1 000 mm /d
临滑前 27 d 位移量为 780 mm
临滑前 1 d，后缘 12 h 内下沉 2 m， 前缘 1 d 之内位移 3 m，位移速率高 达 300 mm/h
3 边坡位移矢量角形成机理与动态特 征分析
3.1 蠕变位移矢量角特征与蠕变位移速率 边坡蠕变位移矢量角和位移速率是边坡初始蠕
变稳定阶段的位移矢量场特征。其值及其变化规律 主要受边坡表层蠕动变形量与方向的控制。由于蠕 动变形量是边坡表层的一种随时间和随机影响因素 (温度、地表水等)而变化的形变，所以受随机因素 影响较大，其变形不受任何统一整体应力场的控制， 而只受坡体局部应力的影响，这就决定了蠕变位移 速率及矢量角不具有统一趋势规律，位移量较小，
• 187 •
则： (1) 如果 vr1 = vr2 ，表明坡体无挤压或拉伸变形，
边坡为均匀滑移； (2) 如果 vr1 ＞ vr2 ，表明坡体出现挤压变形，边
ΔVr(θ ) = arctan m(
r 4HΔF vr1 + vr2
)2
(11)
式中：m
为边坡单元体质量；
r ΔF
为坡体单元体作
用合力变化量。
2001 年 6 月 14 日收到初稿，2001 年 8 月 27 日收到修改稿。 作者 贺可强 简介：男，40 岁，1982 年毕业于河北地质学院工程地质专业，1990 年在中国地质大学(北京)获工学硕士学位，目前为中国科学院地质 与地球物理研究所在职博士研究生。现任青岛建筑工程学院土木工程系教授、岩土工程研究所所长。主要从事边坡及岩石力学方面的教学与研究工 作。
边坡监测位移量是坡体在外力作用下的多种性 质变形位移量的综合组成。根据变形性质，监测点 的位移量主要由下列 4 部分成分构成：蠕变量、压 缩变形量、坡体塑性变形量及整体下滑位移量。为 此，相应边坡表层位移矢量角便由下列位移分矢量 角构成：整体滑移矢量角、压密变形矢量角、塑性 位移矢量角及蠕动矢量角。
渐变小，但总体坡体位移速度变化不大，沿一个平
稳速度而缓慢移动，且以压缩变形为主。但位移性
质是连续线性变形，其变形规律受坡体整体趋势应
力场控制。
边坡在压缩变形阶段后期，其坡体空隙的压缩
变形已基本完成，体积的变化主要体现在坡体向临
空方向的挤压膨胀变形上，所以，设坡体在下滑力
作用下，其体积的变化量主要体现在坡体垂直方向
坡向挤压剪出方向失稳； (3) 如果 vr1 ＜ vr2 ，表明坡体处于引张拉伸应力
由式(10)或(11)，可得出如下结论： (1) 当边坡由初始蠕变进入到缓慢压缩变形阶
状态，边坡向松脱滑移方向失稳。
段时，由于坡体应力场的调整和变化，其调整变化
根据上述假设条件，可得坡体在(t2－t1)时间段
内的长度变化量为
＜ Vr(0θ
，表明坡体处于挤压应力状态，其位移矢量角 ) 将由大变小。
(2) 当边坡进入压缩变形阶段之后，坡体整体
应力场经过初期调整将进入相对稳定状态，即
ΔFr
=&
0
，
Δar
=&
0
，则
tan
r ΔV
(θ
)
=&
0
，
ΔVr(θ
)
=&
0
。
其位移矢量角将趋于稳定不变。
(3) 由式(10)或(11)可知，边坡表层位移矢量角
边坡表层位移矢量场主要指边坡表层各点的位 移量(或位移速率)和位移矢量角所组成的且随时间 而变化的空间集合。由于滑坡灾害的发展与发生是 系统内在要素通过一系列非平衡不稳定而产生空 间、时间、功能和结构的自组织过程，导致滑坡灾 害的发生是系统远离平衡态的结果。这个自组织过 程的最直接、最明显的反应便是其位移矢量场的变 化。这也决定了边坡位移矢量场具有动态性、多元 性及复杂性等特点。
机制进行了深入分析与探讨，分别建立了堆积层边坡压缩变形阶段和塑性变形阶段的表层位移矢量角与相应位移
速率及其他参数的定量关系，总结了位移矢量角在不同演化阶段及不同部位的变化规律。最后运用新滩滑坡不同
演化阶段的实际位移监测资料进行了验证分析，发现新滩边坡稳定性不同，则演化阶段的坡体位移矢量角具有不
同变化规律，而且这些动态变化规律与该边坡实际变形失稳阶段相吻合。
但位移速率与位移矢量角却随时间和随机因素的影
响而有较大幅度的跳跃。
3.2 缓慢压缩变形位移矢量角特征与位移速率
压缩蠕变位移矢量角与位移速率是边坡压密变
形阶段的位移矢量场特征。该阶段是随着初始变形
阶段的结束和边坡原始应力场的调整，边坡进入缓
慢压缩变形。其特点是位移量主要由压缩变形位移
构成。进入该阶段的初期位移速率加快，后期将逐
ΔS = ( vr1 − vr2 )(t2 − t1)
(1)
趋势是由分散局部应力向整体挤压应力或引张应力 转力化，，使转ΔF化r 有结所果增是加增或加减或小减，少坡了体坡位体移的加整速体度挤也压推随
则坡体的体积变化量为
ΔV = HΔS = H ( vr1 − vr2 )(t2 − t1)
(2)
坡体体积的变化( ΔV )必然会导致边坡向临空
滑动破坏前 15 d 变形速率小于 10 mm/d；前 1d，变形速率为 400 mm/d； 当天变形速率为 800 mm/d
白灰厂滑坡
500 滑坡前缘每天滑出约 100 mm
盐池河崩塌
滑动前 15 d 内平均垂直位移速率 100 为 25～28 mm/d；滑动前 1 d，垂直
位移速率为 1 008 mm/d
另外，位移矢量场是由位移矢量大小和方向两 个因素共同构成的，缺一不可。位移矢量的大小表 现在位移量或位移速率的大小，方向表现在位移矢 量角的大小。两者的关系是既相互联系又相互区别。 位移速率主要体现在单位时间内坡体的位移量的大 小及其变化上。而位移矢量角则是指位移矢量沿边 坡主滑线上的倾角，它主要体现了边坡位移垂直空 间的方向性。两者的大小及其变化规律均是边坡稳 定状态的反映。因此，传统边坡的稳定性预测预报 方法习惯只注重边坡位移速率或位移量大小方面的 研究，而忽视了位移矢量角的研究。这种研究思路 至少是不完整的或有缺陷的。例如，据文[1]所述， 某一斜坡在 1987 年 2 月 21 日和 22 日，位移速率达 418 mm/d 以上，坡上出现了百余米长的裂缝。到现 场考察的绝大多数专家和工程师都认为即将发生滑 坡，但结果却发生了误判。几年过去了，该边坡至 今未发生滑动。根据大量实际滑坡位移资料，不同 类型位移边坡在滑动破坏前其坡体位移速率也不尽 相同(表 1)。这也表明位移速率是反映边坡稳定性的 必要条件，而不是充分条件。其必要充分条件应该 是边坡位移速率和位移矢量角的双参数矢量场的状 态与变化。
(5)
由式(2)和(5)可知 ΔH = H
2( (
vrvr21
− +
vrvr12
) )
(6)
式(6)表明坡体单位厚度膨胀量与纵向位移速
度之差成正比，即随速度的变化而增大。
根据式(4)，(6)，可求取坡体位移矢量角增量的
定量关系。
因为
tan
r V
(θ
)
=&
ΔH S
，而
ΔH S
= 4H
(
vrvr21
− +
第 21 卷 第 2 期 2002 年 2 月
岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering
21(2)：185～192 Feb.，2002
堆积层边坡位移矢量角的形成作用机制及其与稳 定性演化关系的研究
贺可强 1 阳吉宝 2 王思敬 3 (1 青岛建筑工程学院岩土工程研究所 青岛 266033) (2 上海市地空(集团)公司 上海 200062)
入压密变形期后，其坡体位移性质是以压缩连续线
性变形为主的小变形，坡体所受到的整体挤压推力 定变位化移ΔF矢r 较量小角，的坡变体化位量移ΔV加r(θ速)度也也就就较不小很。大所，以这除该决
5.6
宝成线李家河滑坡 30
成昆线 377 号滑坡 1.39
瓦依昂滑坡(意大利) 25 000
滑动破坏前一个月裂缝扩展速率为
10 mm/d 左右 滑动破坏前 22 d 平均水平位移速 率为 8.2 mm/d，平均垂直位移速率 为 9.2 mm/d
滑动前水平位移速率为 5～10 mm/d， 垂直位移速率为 1～5 mm/d
(3 中国科学院地质与地球物理研究所 北京 100029)
摘要 通过对堆积层边坡不同稳定性演化阶段的变形性质和基本构成的分析，发现堆积层边坡表层位移矢量角是
由整体滑移矢量角、压缩位移矢量角、塑性变形位移矢量角及蠕动变形矢量角构成。且其构成比例是随着边坡的
不同位置及不同稳定性演化阶段而变化。同时，对表层位移矢量角在堆积层边坡不同稳定性演化阶段的形成作用
关键词 堆积层边坡，位移矢量角，形成作用机制，稳定性演化阶段
分类号 P 642.22
文献标识码 A
文章编号 1000-6915(2002)02-0185-08
1引言
2 边坡位移矢量场与其稳定性的关系
堆积层滑坡是指发生在第四系及近代松散堆积 层的一类滑坡，其分布广、滑方量大且危害较为严 重。由于该类边坡的坡体构成特殊性和物理力学性 质变化比较大及地下水作用规律复杂等因素，决定 了该类滑坡具有不同于其他类型滑坡(如岩质滑坡) 的特殊形成条件、变形位移特征及破坏滑移规律[1]。 而这些特殊变形破坏规律首先直接表现在坡体的位 移矢量场——位移速率与位移矢量角的变化。所以 位移矢量场及其变化规律可有效和直观地描述和判 别该类边坡稳定性状态及演化阶段。本文仅对位移 矢量角在该类边坡中的形成作用机制及其与稳定性 演化阶段的关系进行了深入的分析与探讨。并用新 滩滑坡不同演化阶段的实际位移监测资料进行验证 分析，发现新滩边坡稳定性同演化阶段的坡体位移 矢量角具有不同变化规律，而且这些动态变化规律 与其作用形成条件和机制相吻合。