工程地质学教程 教学课件 ppt 作者 姜晨光 主编 唐平英 方绪华 范千 副主编第14章 斜坡稳定问题.pptVIP

第14章 斜坡稳定问题 14.1 概述 斜坡是指地壳表部一切具有侧向临空面的地质体，是地表广泛分布的一种地貌形式。斜坡一般可分为天然斜坡和人工边坡，所谓天然斜坡是指未经人工破坏改造的斜坡（比如沟谷岸坡、山坡、海岸、等），而人工边坡则是指经人工开挖或改造了形状的斜坡（比如渠道边坡、基坑边坡、路堑边坡和露天矿边坡、等）。斜坡具有坡面、坡顶、坡肩、坡脚、坡角和坡高等形态要素。斜坡的临空斜面称为坡面，斜坡顶部的缓坡面或水平面称为坡顶面，坡面与坡顶面的转折部位称为坡肩，斜坡最下部与水平地面相接的部位称为坡脚，坡面与水平地面间的夹角称为坡角，坡肩与坡脚间的垂直高度一般称为坡高。斜坡变形破坏是指在内、外动力地质作用下斜坡岩土体处于不稳定状态或失稳的一种现象。随着时间的推移，在各种地质营力作用下，斜坡岩土体将会经历各种不同的发展演化阶段，与此同时，坡体内的应力也会发生新的变化，由此而可能引起斜坡岩土体的位移并产生不同形式和规模的变形破坏。由于斜坡变形破坏释放了应力，变形破坏后的斜坡会趋于新的平衡而逐渐稳定下来，当应力调整打破了这种新的平衡斜坡又会出现新的变形破坏。由此可见，斜坡变形破坏实质上是由斜坡岩土体应力与强度间的矛盾关系所决定的。斜坡变形破坏给工程建筑带来的危害非常广泛，斜坡变形破坏常引起灾难性后果，甚至会造成生命财产的巨大损失，全世界各种典型实例不胜枚举。今天斜坡变形破坏已成为工程地质学研究最重要的任务之一，也是环境地质学，灾害地质学等新兴学科的主要研究内容之一。 14.2 斜坡的应力分布特征 斜坡岩土体内的应力分布是决定斜坡变形破坏形式和了解其形成机制的基本依据。虽然目前大多斜坡都被假设为均质各向同性的弹性体，用有限单元法来计算仍与实际情况有一定出入，但是这方面的分析却有助于了解斜坡应力分布的一般规律。 14.2.1 斜坡应力的分布特点 ? 在斜坡形成过程中，表层岩土体会发生卸荷回弹并随之引起应力的重新分布，其应力状态可归纳为以下5个主要方面的变化，即1）由于应力的重新分布，斜坡中主应力迹线会发生明显偏转。2）在坡脚附近会形成一个明显的应力集中带。3）在斜坡顶面和坡面的某些部位，由于水平应力显著降低，最小主应力有一些是张应力并形成张力带。4）坡面处的岩土体由于应力解除，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。5）与主应力迹线偏转相联系，坡体内最大剪应力迹线变为近似圆弧形，弧的下凹面朝着临空方向（这也正是均质岩土体中斜坡破坏面常呈圆弧状的原因）。以上为典型的斜坡应力简化分布特点。实际上，在各种因素影响下斜坡应力的情况要复杂得多。 14.2.2 影响斜坡应力分布的主要因素 斜坡应力分布受多种因素的影响，岩体中的初始应力状态、坡形、岩土体特征和结构特征、等都不同程度地起着某种作用，其中以初始应力状态的影响最为显著。 14.3 斜坡变形破坏的基本形式及特征 ?? 斜坡应力状态的变化使原有的平衡被打破，当局部应力集中超过了该部位岩体的容许强度就会引起局部剪切错动、拉裂并出现小位移，但还没有造成整体性的破坏，这就是斜坡的变形。当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分分离开来，发生较大位移，这就是斜坡的破坏。斜坡变形和破坏是斜坡失稳的两个阶段，它们互相联系又有所区别，前者以坡体中未出现贯通性的破裂面为特点，而后者则已在坡体中出现贯通性的破裂面且使斜坡的一部分岩土体以一定的加速度发生位移。由于斜坡变形破坏过程为一累进性破坏过程，因此，虽然变形本身还不会造成斜坡的失稳但却说明斜坡已趋向于破坏。可以说斜坡变形是斜坡破坏的准备，而斜坡破坏则是斜坡变形的结果。只有在斜坡变形阶段就注意研究并及早采取合理的对策才可收防患于未然之效。斜坡变形破坏的形式多种多样，变形的基本形式有拉裂、蠕动、弯曲倾倒、等，破坏的基本形式有崩塌和滑坡。大规模的斜坡变形破坏都是上述基本形式中的一种或多种的组合。斜坡岩土体中的局部变形滑移会使分裂面逐渐发展、互相连接并与外界贯通，使部分岩土体沿一连续的分离面与坡体分离，分离的岩土体在连续降雨、地震或坡脚掏空、等触发因素影响下会以一定的加速度运动，此时斜坡就完成了变形至破坏的转变。斜坡破坏（Slope Failure）的形式很多，主要有崩塌和滑坡这两种常见的形式。研究斜坡变形破坏的地质模型主要是利用典型的斜坡变形破坏实例，以地质背景为基础，考虑各种人为及天然动力因素的影响，分析斜坡的变形形式及其相应的破坏方式。 14.4 崩塌灾害 崩塌是斜坡破坏的一种形式。它对崖壁下的房屋、道路和其它土木工程结构常带来威胁，对各种线性工程的危害尤其严重（比如我国成昆线、宝成线、襄渝线等铁路沿线崩塌就很发育）。因此，研究崩塌的形成条件、运动学特点并进行合理的分类，制订出评价和预测崩塌威