8斜坡变形破坏工程地质研究xin
斜坡岩体变形的基本地质力学模式
*斜坡岩体变形的基本地质力学模式王兰生张倬元（成都地质学院）提要大量现场观测资料表明，斜坡变形按其地质特征和力学机制可划分为5种基本模式，即（1）滑移（或蠕滑）一拉裂；（2）滑移一压致拉裂；（3）弯曲一拉裂；（4）滑移一弯曲和（5）塑流一拉裂等。
文中讨论了各变形模式的形成条件、演进图式和阶段划分依据，并讨论了各模式的空间结合和发展过程中的转化。
这种模式有助于确定斜坡可能的变形形式、判断其发展阶段和预测它的发展趋势，也有助于设计合理可行的物理模拟和稳定性计算方案，并且还可期望应用于其它类型的岩体稳定性问题和区域构造稳定性分析评价中。
六十年代初瓦依昂水库巨型崩滑事件预测失误一事，在国际工程地质、岩石力学界引起了极大震动。
人们认识到把滑动体作为刚性体按极限平衡条件分析其稳定性的传统方法，由于未能考虑到斜坡破坏之前的变形全过程、割断了历史，因而难干对它的稳定性的现状和发展趋势作出符合实际的评价和预测。
近年来，斜坡岩体的变形和蠕变已成为国际工程地质界主要关注的课题之一。
斜坡在达到最终破坏前总要经历或长或短的变形阶段，其中包含有卸荷回弹和蠕变这两个过程。
已有文献中讨论过多种蠕变形式，但尚无一套较完整的斜坡变形分类方案。
根据大量现场观测资料，我们将斜坡变形归纳为六种基本类型。
由于这种变形类型与斜坡岩体的物质组成和地质结构密切相关，并且反映了斜坡形成和演变的力学机制，所以称之为斜坡岩体变形的地质力学模式。
这类模式有助于认识斜坡变形、破坏的机制和发展演变全过程，据此可以鉴别和判定斜坡所处演变阶段和发展趋势，并且是物理、数值模拟研究和定量评价斜坡稳定性的重要依据。
一、变形地质力学模式的组成单元和形成条件地质观察和模拟试验表明，斜坡岩体变形过程中，必将出现一系列新的表生结构面和褶皱，它们可以由原有的结构发展而成，也可以是新产生的。
这类表生结构随着变形的发展而进一步得到改造变得更加复杂。
它们既是斜坡岩体变形的产物，也是斜坡变形的标志和佐证。
第02章 斜坡稳定性研究 (上)
岩
第二章
土
体
工
程
斜坡变形破坏工程地质研究
第1节 概述
相关实例 全国每年发生滑坡数万起、崩塌数十万处；长江、黄 河中上游发育密度0.4~1.0处/km； 重灾区-甘肃，体积大于50万方的滑坡5470处，密集成 群。其中，巴谢河流域面积432km2，有滑坡224个；渭 河-天水240km长河段，仅北岸有大型滑坡74处，甘谷 四十里铺滑坡，长8km，面积17km2； 道路受滑坡影响最严重，成昆线铁西大滑坡，体积220 万立方，掩埋铁路，堵塞涵洞，中断行车40天之久。
岩 土 体 工 程 上 篇
工程地质分析原理
岩 土 体 工 程
绪论
第一章
区域稳定性问题
第二章
第三章
斜坡稳定性问题
硐室围岩稳定性问题
第四章
地基稳定性问题
岩 土 体 工 程
第二章 斜坡稳定性问题
第1节 概述 第2节 斜坡中的应力分布特征 第3节 斜坡变形破坏的类型 第4节 崩塌 第5节 滑坡 第6节 斜坡稳定性影响因素 第7节 斜坡稳定性评价 第8节 滑坡的预测预报 第9节 斜坡变形破坏的防治
发育在中-陡倾外层
状体斜坡中，尤以簿
层状岩体多见。
a-仅出现局部压碎，坡 面微隆； b-弯曲显著增强； c-滑移面贯通并发展为 滑坡，具崩滑特性。 雅垄江霸王山滑坡形成过程示意图
岩
土
体
工
程
第 二 章
斜 坡 稳 定 性 问 题
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。
斜坡变形破坏的防治措施
斜坡变形破坏的防治措施由于斜坡变形破坏，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，必须对斜坡的变形破坏采取防治措施。
具体措施可归纳为以下几个方面。
1降低下滑力，提高斜坡抗滑能力；2消除、削弱或改变使斜坡稳定性降低的各种因素；3防御和绕避措施。
以下将重点介绍降低下滑力，提高斜坡抗滑能力，包括刷方减载和抗滑工程。
1刷方减载降低下滑力主要通过刷方减载，在刷方时必须正确设计刷方断面遵循“砍头压脚”的原则（如图1）。
特别注意不要在滑移—弯曲变形体隆起部位刷方，否则可能加速深部变形的发展。
图1 边坡“砍头压脚”2抗滑工程抗滑工程是提高斜坡抗滑力最常用措施，主要有挡墙、抗滑桩、锚杆（索）和支撑工程。
2.1挡墙挡墙也称挡土墙，是防治滑坡常用的有效措施之一，并与排水等措施联合使用（如图2）。
它借助于自身的重力以支挡滑体的下滑力。
挡墙是目前整治中小斜坡滑动应用最广泛的措施之一。
根据斜坡滑动性质、类型和挡墙的受力特点、材料和结构的不同，挡墙可分为重力式抗滑挡墙、锚杆式抗滑挡墙、加筋土抗滑挡墙、板桩式抗滑挡墙。
图2 挡墙2.2抗滑桩抗滑桩是穿过滑坡体深入于滑床的桩柱，用以支挡滑体的滑动力，起稳定边坡的作用，适用于浅层和中厚层的滑坡，是一种抗滑处理的主要措施（如图3）。
抗滑桩通过桩身将上部承受的坡体推力传递给桩下部的侧向土体或岩体，依靠桩下部的侧向阻力来承担边坡的下推力，从而使边坡保持平衡或稳定的工程结构。
抗滑桩按材质分为木桩、钢筋混凝土桩、钢桩；按结构形式分普通桩、单锚点桩(即目前通常称的预应力锚索抗滑桩)；按截面形式分圆形桩、矩形桩等。
通常所说的抗滑桩为钢筋混凝土桩，抗滑桩是我国铁路部门20世纪60年代开发、研究的一种抗滑支挡结构。
抗滑桩的出现是抗滑结构工程的一大发展，由于抗滑桩有施工量小，施工安全可靠，布置灵活便利，适应性强，可抵抗较大的滑坡推力等优点，很快在滑坡整治工程中得到广泛的应用和发展。
8边坡工程地质问题
1、名词解释（5道）1、岩质边坡得变形:就是指边坡岩体只发生局部位移或破裂,没有发生显著得滑移或滚动,不致引起边坡整体失稳得现象。
P1702、松动：边坡边坡形成初始阶段，坡体表部往往出现一系列与坡向近于平行得陡倾角张开裂隙，被这种裂隙切割得岩体便向临空方向松开、移动、P 1 703•边坡卸荷带：发育有松动裂隙得坡体部位、P1 704。
剥落：边坡岩体在长期风化作用下，表层岩体破坏成岩屑与小块岩石，并不断向坡下滚落，最后堆积在坡脚，而边坡岩体基本上就是稳定得。
P1 715。
蠕动：边坡岩体在重力作用下长期缓慢得变形。
P1 7 16。
表层破坏：岩质边坡得表层破坏主要就是地表应力释放、物理风化等原因引起得，其破坏深度一般为几cm~几m,主要表现为松动与剥落。
P 1 717。
深层蠕动：主要发育在边坡下部或坡体内部，按其形成机制特点，深层蠕动有软弱基座蠕动与坡体蠕动两类。
P1718•松驰张裂：指边坡岩体由卸荷回弹而出现得张开裂隙得现象。
9。
倾倒：也称崩塌落石。
P17 310。
顺层边坡：发育在单斜岩层地区得天然斜坡或人工边坡，坡面与层面一致，被称为顺层边坡、P 174H、单项选择题（在下列各题中选最佳答案，将其代码填在括号中）（1 8道）1•松动裂隙，张开程度及分布密度由坡面向深处（）。
P170A。
减小 B .增大C。
不变D、先增大后减小2、当（）时风化剥落可能引起崩塌。
P171A。
在软硬互层边坡上B、岩层倾向与坡向相同C、岩层倾向与坡向相反D。
岩层倾角与坡脚相差很大3、下列边坡最易发生蠕动变形得就是（）。
P1 7 1A。
页岩B .砂岩C。
灰岩D、花岗岩4、下列能产生剪切裂隙得就是（）。
A.松弛张裂 B .卸荷裂隙C。
滑坡后壁D。
边坡坡脚5、边坡格构加固起到了（）作用。
P1 8 5A.提高抗滑力B.减小下滑力C.传力结构D、美观6、土质边坡发生表层滑塌得主要因素就是（）。
P16 9A。
日照B.地下水C、人类耕作D、地震7、当边坡（），且层间接触面得倾向与边坡方向一致，有时由于水得下渗使接触面润滑，造成上部土质边坡沿接触面滑走得破坏。
关于斜坡岩体工程地质的探讨
关于斜坡岩体工程地质的探讨摘要：天然斜坡或人工边坡形成过程中，岩(土)体内部甄有的应力状态将随着过程的进行丽发生变化，引起应力的重分布和应力集中等效应。
斜坡岩体为适应这种新的应力状态，将发生不同形式和不同规模的变形与破坏，使斜坡日趋变缓。
本文结合斜坡岩体变形破坏机制及类型浅要介绍防治斜坡失稳的一些主要措施。
关键词：斜坡岩体；稳定性；防治措施Abstract: The natural slopes or artificial slope formation process of the stress state of the rock (soil) within Zhen As the process progresses Korea change, causing heavy stress distribution and stress concentration effects. To adapt to this new stress state, the slope rock will occur in different forms and sizes of deformation and failure, the slope increasingly slowed. In this paper, the slope rock mass deformation and failure mechanisms and the type of light to introduce some of the key measures against slope instability.Keywords: rock slopes; stability; control measures 中图分类号：U442.2 文献标识码：A文章编号：一、斜坡岩体稳定性基本概念及研究意义在各种自然或人为的内、外营力作用下，斜坡的外形、内部结构以及应力状态都在不段变化。
第6章 斜坡变形破坏PPT课件
11 10
1.簸箕形；2.舌形；3.椭圆形；4.长椅形；5.倒梨形；6.牛角形； 7.平行四边形；8.菱形；9.树叶形；10.叠瓦形；11.复合形
兰州大学土木工程与力学学院
地质灾害学
纵断面特征（滑坡勘察中纵剖面如何选择？）
a
b
c
d
e
a.圆弧形；b.平面形；c、d.折线形；e.软岩挤出形
兰州大学土木工程与力学学院
兰州大学土木工程与力学学院
地质灾害学
三、斜坡变形破坏地质力学机制模式与典型演进图式
模式类型
典型演进图示及阶段划分 a.初期 b.中期 c.晚期（加速蠕变→破坏）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
判据
A 蠕滑拉裂
B 滑移压致拉裂
C1 滑移拉裂
C2 旋转滑移拉裂
D1 滑移弯曲（平面）
D2 滑移弯曲（椅型面）
根据潜在滑动面扰动贯通程度按弧形滑面验算
当 1 sin( j ) sin j
2sin cj cos j
3 sin(2 j ) sin j 3[sin(2 j ) sin j ]
时，有变形可能；进入c可按弧形面考虑
按滑移体在后缘拉裂带（缝）拉应力值判断，旋转式
β＞β0时启动
增大滑体重量和下滑力；减少滑带土强度和抗滑力；灌入裂缝产生静水压力；提 高地下水位
自 然 因 素
地下水变化
增加滑带土孔隙水压力减小抗滑力；增大动水压力和下滑力；潜蚀或溶蚀滑带减 小抗滑力
河流冲刷 增大斜坡高度和坡脚陡度和应力；减小抗滑支撑力
地震
增大下滑力；减小抗滑力；滑带土液化
崩塌加载 增大坡体重量和下滑力；增大地表水下渗
域达40分钟。
斜坡倾倒变形的工程地质分析赵开朗
斜坡倾倒变形的工程地质分析赵开朗发布时间：2021-10-18T02:06:12.142Z 来源：《防护工程》2021年20期作者：赵开朗[导读] 倾倒变形是指层状岩质边坡的弯曲变形，其走向与坡面方向几乎平行于边坡方向。
随着人类活动范围的扩大，在许多大型工程建设及地质灾害事件中，揭露了大量倾倒变形斜坡。
基于此，本文详细探讨了斜坡倾倒变形的工程地质。
赵开朗中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北省武汉 430000摘要：倾倒变形是指层状岩质边坡的弯曲变形，其走向与坡面方向几乎平行于边坡方向。
随着人类活动范围的扩大，在许多大型工程建设及地质灾害事件中，揭露了大量倾倒变形斜坡。
基于此，本文详细探讨了斜坡倾倒变形的工程地质。
关键词：斜坡倾倒变形；工程地质；地质模型近年来，在山区特别是西部山区的工程建设及防灾实践中，发现以“倾倒”为特征的岩质边坡变形破坏和稳定问题越来越多，它比传统的“滑动”破坏具有更大的频度及危害性，已成为困扰地质工程师与岩石力学工作者的又一难题。
一、斜坡倾倒变形倾倒变形常见于反倾层状结构岩体中，特别是边坡山梁和前缘突出部位较易发生，其本质是板状岩体在自重弯矩作用下向临空方向发生悬臂梁弯曲，变形特征表现为板梁相互错动并伴有拉裂，后缘出现显著的拉裂缝。
二、边坡倾倒的工程地质模型及其评价1、边坡深层倾倒的工程地质模型1)边坡深层倾倒的基本模型。
某水电站浅表层堆积体开挖后，裸露坡体实际上是一个变形体。
以变形体范围内最典型的开挖剖面地质调查为基础，分析变形体岩层倾角和岩体结构于地表的变化特征。
①A区-倾倒坠覆区。
当岩层倾角转动大时，岩体将发生强烈折断张裂变形，在陡坡外形成张性破裂带。
岩体内部张裂变形显著，松弛性强，架空现象明显，裂缝充填砾石、角砾、岩屑。
变形严重时，破裂带上方岩体几乎与下伏基岩分离，局部发生重力坠覆位移。
这种破裂属于极强的倾倒变形，发生在倾倒变形岩体浅表面。
②B区-强烈倾倒区a.B1区-倾倒-错动区。
地质灾害-斜坡稳定工程地质分析
叠溪较场滑坡堰塞湖（小海子）
2.2斜坡的变形与破坏
• 2.2.1斜坡岩(土)体应力应变场特征 • （1）斜坡含有平缓的或倾向坡外的软弱结构面时，在成坡
过程中有利于上覆岩体中水平构造剩余应力的释放和结构调 整，使其应力状况由重力场和剩余应力叠加型向重力场转化。 拉应力区有所扩大，易形成拉张破裂。 • （2）软弱结构面倾向坡内，往往可约束部分剩余应力，随 斜坡继续变形而逐渐释放。 • （3）坡内含有软弱层(带)，其影响与它在成坡过程中，压 缩变形或塑性流变程度有关，可使上覆岩体中拉应力区和可 能的破坏区明显增加，更易被拉裂解体。 • （4）由于斜坡的变形破裂或风化等原因，在斜坡坡面或临 空面附近形成一应力降低带；而应力增高带则分布在一定深 度以内。在河谷地区，由于斜坡不同部位经历变形的历史和 表生改造程度不同，应力增高带的分布深度也有所差异。
（参照原水电部成勘院资料，1965年） a.剖面图；b.a.图中①处细部放大；k1.缓
倾角裂隙；k2.陡倾角裂隙
图2-13 黄土塬边斜坡中可见滑 移—压致拉裂变形现象
重庆黔江大河口水电站坝肩压致拉裂变形破裂
2.3.2.2起动机制及判据 • n= 1 sin(1 i ) sin i
• 这四个变形破裂单元中，后三者具有明显的时间
岩体变形破坏的地质力学模式
• 变形破裂单元
（1） 拉裂（fracturing)－拉裂（tensile cracking);压致拉裂 （compression cracking)
（2） 蠕滑 （creep sliding)－（剪切）蠕滑（creep shearing);滑移 （sliding)
2-7
图
扩 剖离 面（ 典或 型块 示状 意滑 图坡
第五章 斜坡变形破坏解析
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：