工程地质学基础——斜坡变形破坏
第五章斜坡变形破坏
（a）重力场 条件（N＝ 0.33）；
（b）以水平 应力为主的构 造应力场条件 下（N＝3）
•
(2)由于应力分异的结果，在临 空面附近造成应力集中带。但坡脚 区和坡缘(斜坡面与坡顶面的交线) 区情况有所不同： • 坡脚附近最大主应力(相当于临 空面的切向应力)显著增高，且愈近 表面愈高(图5.2下)；最小主应力 (相当于径向应力)显著降低，于表 面处降为零，甚至转为拉应力。因 而，这一带是斜坡中应力差或最大 剪应力最高的部位，形成一最大剪 应力增高带，通常是斜坡中最容易 发生变形和破坏的部位，往往因此 而产生与坡面或坡底面平行的压致 拉裂面。 • 坡缘附近，在一定条件下，坡 面的径向应力和坡顶面的切向应力 可转为拉应力，形成一张力带(图 5.4)。因而，这些部位的岩体容易 被拉裂形成与坡面近于平行的拉裂 图5.4 斜坡张力带分布状况 及其与水平剩余应力（σL）、 面。
• 5.2 斜坡应力分布特征
坡底宽度对坡脚应力状态也有较大影响： 当W<0.8H时，坡脚最大剪应力随底宽缩小而 急剧增高（图5.4）；而当W>0.8H时，则保持 为一常数（称残余坡脚应力），且与一般斜坡 情况一样。可见，“高宽比”较小的高山峡谷 区，特别当存在垂直河谷方向的较大水平剩余 应力时，坡脚和谷底一带可形成一极强的应力
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。
(1)由于应力的重分布，斜坡周围主应力迹线 发生明显偏转。无论是在重力场条件下，还 是在以水平应力为主的构造应力场条件下， 其总的特征表现为愈靠近临空面，最大主应 力愈接近平行于临空面，最小主应力则与之 近于正交(图5.2下)向坡体内部逐渐恢复到原 始应力状态。
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
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
工程地质学基础——斜坡变形破坏_OK
马刀树、醉汉林
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(5) 滑动面的鉴别及研究 勘探：钻探
变形监测：钻孔倾斜仪
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三 滑坡分类
1 按岩土体类型分类
土体滑坡
（1）粘性土滑坡 （2）黄土滑坡 （3）堆填土滑坡 （4）堆积土滑坡
2 .按滑坡的动力学特征分类（巴岩甫石洛滑夫，坡190（（3）56））破完碎整石岩滑石坡滑坡 (a)推动式滑坡 (b)牵引式滑坡 (c)混合式滑坡 (d)平移式滑坡
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(3) 坡底宽度：当W<0.8H时,坡脚最大剪应力随底宽 而急剧 。当W>0.8H 时，则保持为一常值（称为“残余坡角应力”）
(4) 坡面形态：平面上的凹形坡，应力集中明显减缓。 圆形和椭圆形边坡，坡脚最大剪应力仅为一般斜坡的1/2。 当水平应力坡形于椭圆形矿坑长轴时，应力集中较缓和。
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3. 斜坡岩土体特性和结构特征的影响:
2. 地质结构
结构面－－结构面的产状、力学性质、规模 沉积岩地区：特大型的滑坡主要与层面构造有关 不同构造部位滑坡差别：如在褶皱的两翼部位，结构面往往形成上陡下缓的 勺形；沿着大的构造断裂带，滑坡往往呈带状分布
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按结构面的产状与临空面的关系，可分为：
(1) 平迭坡：主要软弱结构面为水平的 (2) 逆向坡：主要软弱结构面的倾向与坡面的倾向相反 (3) 顺向坡：主要软弱结构面的倾向与坡面的倾向一致
第三章 斜坡变形破坏工程地质研究
第一节 概述
斜坡——指地表一切具有侧向 空面的地质坡体，是一类广泛的地貌类型。
斜坡变形破坏是地质发展演化的重要过程。
天然斜坡：沟谷岸坡、山坡…… 人工边坡：露采边坡、基坑边 坡……
类型
岩坡 土坡
按高度H
第六章斜坡变形破坏工程地质研究 .ppt.Convertor
2004年12月11日晚10时30分左右，甬台温高速公路柳市附近突发达大面积山体滑坡事故，致使温州大桥白鹭屿至乐成镇一段的高速公路双向车道全部瘫痪。
苏沟口南丹江二级阶地前缘滑坡(H12)。
镜向东。
①竹林关洲河北滑坡（H18）
典型滑坡危险性评估
②竹林关镇东岭乡下西坡滑坡（H15）
④丹凤下碥滑坡（H5）
第8章斜坡变形破坏工程地质研究
1、基本概念
2、斜坡应力分布特征
3、影响斜坡应力分布因素
我国滑坡和泥石流分布图
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边坡概念
1.边坡是指地壳表层一切具有侧向临空面的地质体.
2.斜坡变形破坏又称斜坡运动，是一种动力地质现象。
是指地表斜坡岩土体在自重应力和其它外力作用下所产生的向坡外的缓慢或快速运动。
可以分为
自然边坡:如:山坡,海岸,河湖岸等;
人工边坡:如:路堑,矿坑,人工开挖基坑等;
二、斜坡中的应力分布特征
斜坡周围主应力迹线发生偏转
斜坡临空面附近造成应力集中：坡脚、坡肩
坡体：
坡脚：
三、影响斜坡应力分布的因素
岩体初始应力
坡形
岩土体特性和结构特征
斜坡岩土体在自重应力为主的坡体应力长期作用下,向临空面方向的缓慢而持续的变形。
a.表层蠕滑：斜坡浅层岩土体在重力的长期作用下，向临空面方向缓慢变形构成一个剪变带，其位移由坡面向坡内逐渐降低直至消失。
b.深层蠕滑：主要发育在斜坡下部或坡体内部。
按其形成机制特点可分为两种：
①软弱基座蠕滑
②坡体蠕滑（受软弱结构面控制）
两种深层蠕滑的区别：
①不是沿一个统一的滑动面，受软弱基座控制
②有统一滑动面，受软弱结构面控制。
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
工程地质学基础
深度，震中距，能量所决定。
是地震的基本参数之一。
通过场地内的工程地质条件与地质分析相结合进行对工程问题的分析及解答方法。
即 dp=dQ 时，土体颗粒处于悬浮状态，发生流土，此时的水的水力梯度叫做临界水力梯度。
而不久的将来可能会重新活动的断层。
在自重应力和其他外力作用下所产生的向坡下的快速运动；斜坡破坏的型式只要有崩塌和滑坡。
(综合) (斜坡变形进一步发展，破裂面不断扩大并互相贯通，使斜坡岩土体的一部份分离开来，发生较大位移，这就是斜坡的破坏。
)强这种混合溶蚀增强效应称混合溶蚀效应。
与工程建造有关的地质要素的综合，包括：地形地貌、岩土类型及其工程性质、地质结构、水文地质、物理地质现象和天然建造材料六个方面。
地基沉降、水库渗漏等。
斜坡岩土体在重力等因素作用下，依附滑动面(带)产生的向坡外以水平运动为主的运动或者现象。
饱水砂、粉砂土在振动力的作用下，抗剪强度丧失的现象。
岩土体对不同周期的地震波有选择放大作用，某种岩土体总是以某种周期的波选择放大得尤其明显而突出，这种周期即为该岩土体的卓越周期。
卓越周期的实质是波的共振。
指在今后一定时间(普通按100 年考虑) 和一定地区范围内普通场地条件下可能遇到的最大烈度。
它是由地震部门根据历史地震资料及地区地震地质条件等的综合分析给定的，对一个地区地震危（wei）险性作出的概略估计，作为工程抗震的普通依据。
是指目前正在活动着的断层，或者是近期曾经有过活动而不久的将来可能会重新活动的断层。
是指由于人类修筑水库工程，水库蓄水所引起的地震活动，称为水库诱发地震。
斜坡岩土体中被陡倾的张性破裂面分割的块体，蓦地脱离母体并以垂直运动为主，翻滚跳跃而下，这种现象或者运动称为崩塌。
亦称喀斯特。
karst下地质环境中存在着天然洞穴或者人工采掘活动所留下的矿洞，巷道或者采空区而引起的，若排汇表现形式是局部范围内地表岩土体的开裂、不均匀下沉和蓦地陷落。
和人类活动所形成的灾害性地质事件。
工程地质学名词解释
工程地质学：是地质学的分支学科，它研究与工程建设相关的地质问题、为工程建设服务，属于应用地质学的范畴。
工程地质学的研究对象：整套的研究核心是工程建设与地质环境二者之间的相互制约和相互作用。
工程地质条件：指与工程建筑有关的地质因素的综合。
工程地质问题：是指工程地质条件与建筑物之间所存在的矛盾。
区域稳定性：是指在内外动力作用下，现今一定区域地壳表层的相对稳定程度以及其对工程建筑安全的影响程度。
区域稳定性评价：全面研究分析一定地区地壳结构和地质灾害分布规律的基础上，结合内外动力地质作用，岩土体介质条件及人类工程活动诱发或叠加的地质灾害对工程建筑物的相互作用和影响分析，评估不同地方现今地壳及其表层的稳定程度差异与潜在危险性。
结构面：岩体中的地质界面，指岩体中具有一定方位和厚度、两向延伸的地质界面。
结构体：由结构面所切割成的岩石块体，即岩块。
岩体结构：岩体是由结构面和结构体共同组成的结构形态，不同类型的基本单元在岩体内组合、排列的形式。
活断层：目前正在活动着的断层，或是近期曾有过活动而不久的将来可能会重新活动的断层。
深大断裂：指的是切穿岩石圈、地壳或基底的断裂，其延伸长度达数十、数百、甚至数千公里，切割深度为数公里至百余公里。
地震:在地壳表层，因弹性波传播所引起的振动作用或现象。
震源机制：地震发生的物理过程或震源物理过程。
震源参数:地震发生时，震源处的一些特征量或震源物理过程的一些物理量。
地震震级：是衡量地震本身大小的尺度，由地震所释放出来的能量大小来决定。
地震烈度：是衡量地震所引起的地面震动强烈程度的尺度。
地震效应：在地震作用影响所及的范围内，于地面出现的各种震害或破坏。
斜坡：是地表广泛分布的一种地貌形式，是地壳表部一切具有侧向临空面的地质体。
人工边坡：是指由于某种工程活动而开挖或改造形状的斜坡，如路堑、露天矿坑边帮、渠道边坡、基坑边坡、山区建筑边坡等。
浅表生改造：以斜坡岩体为代表的处在地壳浅表圈层部位的岩体，在地貌形成演化过程中，其表生改造过程与地貌形成演化过程是密切联系的，实质上是一个卸荷过程。
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第一节 概述
斜坡——指地表一切具有侧向 空面的地质坡体，是一类广泛的地貌类型。 斜坡变形破坏是地质发展演化的重要过程。
天然斜坡：沟谷岸坡、山
坡…… 人工边坡：露采边坡、基坑边
坡…… 类型
岩坡 土坡
按高度H
高坡
岩坡M 15M 土坡H 10m
中坡
岩坡8m H<5m 土坡5m H<10m
水库蓄水造成水库岸坡地下水位的相应抬高，地质环境发生了急剧变化，2.6亿 立方米的石灰岩山体以20M/S以上的速度滑入水库。
最大涌浪 高度250M，越过坝顶高度达150M，库水迅猛泻向下游。洪水摧毁了 下游数公里以内的5个村庄，2600人在梦中死亡。该水库也因滑坡填入而报废。
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滑动带：滑坡体与滑坡床之间的分界面。形态可分为圆 弧状、平面状和阶梯状土体。
滑坡体：与母体脱离经过滑动的部分岩体。
滑坡周界：滑坡体与周围未变位岩土体在平面上的分界
线。
滑坡壁：滑坡体后缘由于滑动作用所形成的母岩陡壁， 其坡角多为35-80度，平面上多呈圈椅状。滑坡壁上常见 铅直方向的擦痕。
滑坡台阶：滑坡体下滑时各部分运动速度不同而形成的 错台。
滑坡舌：滑坡体前部伸出如舌状的部位。常伸入沟谷、 河流。最前端滑坡面出露地表的部位，称滑坡剪出口。
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.滑坡洼地（湖) 主滑线
滑坡裂隙：滑坡体在滑动过程中各部位受力性质和大小不 同，在各部位产生不同力学性质的裂隙。
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3 . 与主应力迹线偏转相联系,坡 体内最大剪应力迹线由原来 的直线变成近似圆弧线,弧的 下凹方向朝着临空方向。
4 . 坡面处由于侧向压力趋于零, 实际上处于两向受力状态,而向坡 内逐渐变为三向受力状态。
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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 初始应力场、尤其水平剩余应力使坡体中主应力迹线的分布形
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远安盐池河 磷矿崩塌
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第二节 斜 坡 应 力 分 布 特 征
原始应力状态：
＝
1
H
＝
3
1－
H
一 重分布应力的特点：
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。
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第三节 斜坡变形破坏的基本形式
一、斜坡变形
斜坡受到侵蚀卸荷作用和开挖卸荷等作用所产生的应力释放效应，而引起的斜坡 表层岩土体的弹塑性回弹和蠕变位移。
形式：
(1) 卸荷回弹 卸荷、初始应力释放
侧应力减弱
产生张裂面
(2) 拉裂
斜坡形成过程中，在坡面和坡顶形成的张力带中拉应力集中形成拉张裂缝。 (3) 蠕滑
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(3) 坡底宽度：当W<0.8H时,坡脚最大剪应力随底宽 而急剧 。当W>0.8H 时，则保持为一常值（称为“残余坡角应力”）
(4) 坡面形态：平面上的凹形坡，应力集中明显减缓。
圆形和椭圆形边坡，坡脚最大剪应力仅为一般斜坡的1/2。
当水平应力坡形于椭圆形矿坑长轴时，应力集中较缓和。
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面张力带的影响最大。
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2. 坡形的影响
（1） 坡高：不改变应力等值线图象，应力随坡高而增高。
(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。
按坡角 大小
陡坡 >=300 中坡150<= <300
低坡
岩坡H< 8m 土坡H< 5m
B
A
缓坡 <150
坡面形态：内凹型，外凸型
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 2021/(37/)7坡体M
MH
C
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。
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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：——
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第四节 滑 坡
一、滑坡的基本要素
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3. 斜坡岩土体特性和结构特征的影响:
岩土体的变形模量对均质坡体的应力分布无明显影响. 泊松比可改变主应力和剪应力的分布,引起张力带变化。随着 增高，坡 面和 坡顶的张力带逐渐 扩展；而在坡底则反之， 增高，张力带收缩。 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或发生应力阻滞。
斜坡岩土体在自重应力为主的长期作用下,向临空面方向的缓慢而持续的变形。
A. 表层蠕滑：斜坡浅层岩土体在重力的长期作用下，向临空面方向缓慢变形
构成一个剪变带，其位移由坡面向坡内逐渐降低直至消失。
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B .深层蠕滑：主要发育在斜坡下部或坡体内部。
按其形成机制特点可分为两种：
① 软弱基座蠕滑 ② 坡体蠕滑（受软弱结构面控制）
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H
1
3
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2. 在坡脚及坡肩附近形成应力集中区
(1) 坡脚附近最大主应力显著增高,且愈近表 面愈高;最小主应力显著降低。 这一带是坡体中应力差或最大剪应力最高 的部位，形成最大剪应力增高带，往往产 生与坡面或坡底面平行的压裂面。
(2) 在坡顶面和坡面的某些部位,坡面的径 向应力和坡顶面的切向力可转化为拉应力, 形成张力带,易形成与坡面平行的拉裂面。
(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～。
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二、斜坡破坏
崩塌
滑坡
表层流动 落石
1. 崩塌
陡坡上的岩土体产生以下落运动为主（移动、滚动、跳跃）的破坏现象。（土 崩、岩崩）