道路边坡工程第3章课件.ppt

第三章 影响边坡稳定性的主要因素 边坡岩体的稳定性受多种因素的影响，可分为内在因素和外在因素。内在因素主要包括边坡岩体的地层、组成边坡岩体的岩性、地质构造、岩(土)体结构、地应力以及水的作用等;外部因素主要指边坡形态的改造、气象变化、振动作用、工程荷载、植被作用以及人为因素的影响等。 研究分析影响边坡稳定性的因素，特别是研究影响边坡变形破坏的主要因素是稳定性分析和边坡防治的一项重要任务。 3.1 内在因素 1）地层与岩性 地层与岩性是决定边坡工程地质特征的基本因素，也是研究边坡稳定性的重要依据，因此，地层岩性的差异往往是影响边坡稳定的主要因素。 不同地层不同岩性各有其常见的变形破坏形式，古老的泥质变质岩系，如千枚岩、片岩等地层，都属于易滑地层，在这些地层形成的边坡，其稳定性必然较差。 岩性对边坡的变形破坏也有直接影响。所谓岩性是指组成岩石的物理、化学、水理和力学性质、这些性质的变化或改变，在一定程度上影响着边坡的稳定。 由于地层与岩性对边坡的形成、发展和稳定状态的控制作用，使各种变形破坏形式带有一定的区城性。在黄土地区，边坡变形破坏形式以滑坡为主;在花岗岩和厚层石灰岩风化强烈地区，往往以崩塌为主，但当岩体中节理、裂隙发育、岩体被结构面切割严重时，边坡变形破坏的形式也以滑坡为主。 2）地质构造和地应力 地质构造主要指区域构造特点、边坡地质的褶皱形态、岩层产状、断层和节理裂隙发育特征以及区域新构造运动活动特点等。它对边坡岩体的稳定，特别是对岩质边坡稳定性的影响十分显著。在区域构造比较复杂的地区，边坡的稳定性较差。 例如、在我国西南地区的横断山脉地段、金沙江地区的深切峡谷、边坡的崩塌体、滑动体极其发育，常出现超大型滑坡及滑坡群，滑坡、崩塌、泥石流等新老堆积物到处可见。 地应力是控制边坡岩体节理发育裂隙扩展以及边坡变形特征的重要因素。此外，地应力还可直接引起边坡岩体的变形甚至破坏。 在实际公路工程建设中，由于开挖使得坑壁出现临空，引起应力释放，使基坑人工边坡内的地应力重新调整，引起基坑边坡岩休的软弱夹层产生位移，使岩体沿层面发生错位，急剧变形期达3个月之久，平均每月变形约20mm，而岩体的位移错动方向和实测最大主应力方向相同，但不受岩层倾向控制，甚不沿与岩层倾向相反的方位错动。现场实测最大平应力为3Mpa，其值远大于由重力引起的水平分力，因此分析稳定性时需要对其进行分析和判断。 3）岩体结构 近年来，在岩体强度及其稳定性的研究中，证实了岩体中的断层、层理、节理和片理是边坡稳定性的控制因素。所以，结构面被认为是特别重要的影响因素，结构面强度比岩石本身强度低很多，根据岩块强度计算稳定的岩体边坡可以高达数百米，然而岩体内含有不利方位的结构面时，高度不大的边坡也可能发生破坏。其根本原因就在于岩体中有结构面存在，降低了岩体的整体强度，增大了岩体的变形性和流变性，形成岩体的不均匀性和非连续性。大量边坡的失事证明：一个或多个结构面组合边界的剪切滑移、张拉破坏和错动变形是造成边坡岩体失稳的主要原因。 从边坡稳定性考虑，要特别研究岩体结构面的下列主要特征，即:结构面的成因类型、结构面的组数和数量、结构面连续性及其间距、结构面的起伏度及粗糙度、结构面表面结合状态及充填物、结构面状况及其与边坡临空面的关系等。这些特征及其组合将对边坡稳定状态、可能的滑落类型、岩体强度等起着重要的影响。 原生结构面：为成岩阶段形成的结构面,按成岩作用可分为沉积结构面,火成结构面和变质结构面； 构造结构面：是在地质构造运动中受构造应力作用所产生的破裂面和裂隙带； 次生结构面：是在原生结构面的基础上,因风化、地下水和卸荷作用，使原有的结构面规模加大以及性质改变的结果。 不同成因的结构面对边坡稳定性的影响程度也不同，一般来说，构造结构面是影响最大的，其次是次生结构面。 （4）边坡几何形状及表面形态 a.边坡的外形 边坡的外形影响边坡的稳定性，其走向的表面形状不同，可影响边坡岩体内的应力性质。对于凸形边坡，由于岩体突出，两侧水平易受拉应力，所以稳定性较差。对于凹形边坡，由于边坡岩体表面处于二向受压状态，所以稳定性较好。同时凹形边坡，边坡等高线曲率半径越小，越有利于边坡稳定。同时圆形封闭圈的边坡比相同地质条件的矩形封闭圈的边坡稳定。 b.边坡的坡度与高度 对于均质岩土边坡，坡度越陡，坡高越大，其稳定性越不好。当边坡的稳定性受同向倾斜滑动面控制时，边坡的稳定性与边坡坡度的大小关系不大，而主要取决于边坡的高度。另外，当边坡的坡度越陡(即边坡角越大)，使坡顶与坡面拉应力带的范围也越大，坡脚应力集中带的最大剪应力增加，不利于边坡稳定. c.边坡的断面形状 c.边坡的断面形状 （a）凸形 （b）平面 （c）凹形 平面边坡：(也称直线边坡