工程地质学岩质边坡
坡脚的现象,称做崩塌。其规模大小悬殊,大规模的岩体崩塌也 称山崩,其体积可达数千万甚至上亿立方米。小规模的崩塌称坠 石,一般其体积仅数立方米或数十立方米。在坚硬岩体中发生的 崩塌也称岩崩,而在土体中发生的则称土崩。此外,尚有坍方或 塌方一词,这是泛指边坡的各种破坏现象,包括崩塌、滑坡以及 其过渡类型塌滑等,是铁路和公路工程的常用语。 ❖ 崩塌下来的岩块、碎石,大小混杂堆积于坡脚或山麓斜坡上,称 为崩积物,有时形成倒锥体形的堆积称做岩堆,或倒石堆。 ❖ 岩崩的形成机理,一般有下列三种。 ❖ (1)边坡被陡倾裂隙深切,在外力及自重力的作用下逐渐向坡 外倾斜、弯曲,陡倾裂隙被拉开,岩体下部因弯曲而被拉裂、折 断,进而倾倒崩塌。 ❖ (2)在坚硬岩层的下部存在有软弱岩层,当它发生塑性蠕变 (塑性流动或剪切蠕变)时,则可导致上部岩层深陷、下滑、拉裂 以至倾倒崩塌。 ❖ (3)下部有洞穴或采空,岩体沉陷、陷落,将边部岩体挤出, 倾倒崩塌。
特征为愈接近边坡,最大主应力愈接近平行于斜坡 临空面;而最小主应力则愈与坡面近正交。 ❖ (2)在坡脚与河谷底部形成应力集中带。 ❖ (3)与主应力偏转相联系,最大剪应力迹线也发生 偏转,呈凹向临空面的弧线。在最大、最小主应力 差值最大的部位(一般在坡脚附近),相应形成一个 最大剪应力区,因而在这里容易发生剪切变形破坏 。 ❖ (4)在坡顶和坡面的靠近表面部位,由于垂直于河 谷的水平应力显著减小,甚至可出现拉应力,因而 可形成一个拉应力带。其范围随坡角和平行于河谷 的水平应力的增加而增大。
崩塌过程示意图
❖ 四、滑坡
❖ 边坡岩体主要在重力作用下沿贯通的剪切破坏 面发生滑动破坏的现象,称为滑坡。
❖ 滑坡的危害还表现在不仅是将要发生的滑坡会 给建筑物造成危害,而且表现在已经发生过的滑坡 地段,对兴建水利水电工程也十分不利。
❖ 这是因为已发生过滑坡的地段,常常有再次发 生的可能,而滑动过的岩体即滑坡体往往疏松破碎、 杂乱无章,强度低、透水性强、稳定性差,无论是 做为坝肩岩体、水库岸坡、隧洞围岩,还是做为道 路路基和码头等都是不利的。
表层蠕动多发生在陡倾层状岩层或陡倾结构面发育的岩体 中,层面或结构面走向与斜坡面走向平行或交角很小。一般反 坡向倾斜或倾角大于60º者更易发生。
深层蠕动,是由于坚硬岩层组成的边坡底部存在较厚的软弱 岩层时,由软弱岩层发生塑性流动而引起的长期缓慢的边坡蠕 动变形。
❖ 三、崩塌 ❖ 高陡的边坡岩体突然发生倾倒崩落,岩块翻滚撞击而下,堆积于
❖ (3)坡底宽度。 ❖ (4)边坡的平面形态对应力也有明显影响,凹形
边坡,应力集中程度明显减弱。因此,凹形坡有利 于坡体稳定,而凸形坡则相反。
❖ 3、岩体结构的影响 ❖ 岩体结构特征对边坡应力分布的影响主要表现
在因岩体的不均性和不连续性,使其沿软弱面的周 边出现应力集中或应力阻滞现象。 ❖ (1)软弱面与坡体主压应力轴平行时,将在软弱面的 端点部位或应力阻滞部位出现拉应力集中和剪应力 集中,使之出现软弱面两侧的张裂和剪切破裂。 ❖ (2)软弱面与坡体主压应力垂直时,将发生平行于软 弱面的拉应力或于端点部位出现垂直软弱面的压应 力,这将有利于软弱面的压密或稳定。 ❖ (3)软弱面与坡体主压应力轴斜交时,沿软弱面主要 为剪应力集中,并于端点部位或应力阻滞部位出现 拉应力,致使斜坡极易沿结构面发生剪切滑动。 ❖ (4)在软弱面交汇处,应力受到阻滞,压应力和拉应 力强烈集中,容易发生变形和破坏。在一定条件下, 可逐步扩展为滑动面,使斜面破坏
这种裂隙多呈层状向坡体内发育,形成松弛张裂带或 称卸荷带,其宽度和深度均可达百米以上,它主要取 决于河谷下切深度、地应力及岩体结构等。在河谷底 部也可出现卸荷裂隙,形成大致平行于谷底的松弛张 裂带,深也可达数十米。
❖ 二、蠕动变形 ❖ 蠕动变形,是指边坡岩体
主要在重力作用下向临空方 向发生长期缓慢的塑性变形 的现象,有表层蠕动和深层 蠕动两种类型。 ❖ 表层蠕动主要表现为边坡 表部岩体发生弯曲变形,多 是从下部未经变动的部分向 上逐渐连续向临空方向弯曲, 甚至倒转、破裂、倾倒。
第六章 岩质边坡稳定性分析
6.1概述 6.2边坡岩体应力分布的特征 6.3边坡岩体变形破坏的类型及特征 6.4 影响边坡稳定性的因素 6.5岩质边坡稳定性的评价方法 6.6不稳定边坡的防治措施
6.1概述
பைடு நூலகம்
在山区进行的各种工程
建筑常常是在天然斜坡
岩体上兴建,或是在兴
建中需要开挖出高陡的
边坡。
例如,依山傍水开 凿运河渠道、穿山越岭
6.3边坡岩体变形破坏的类型及特征
边坡变形破坏形式分类
岩土体运动方式分类示意图
❖ 一、松弛张裂
❖ 在边坡形成过程中,由于在 河谷部位的岩体被冲刷侵蚀 掉或人工开挖,使边坡岩体 失去约束,应力重新调整分 布,从而使岸坡岩体发生向 临空面方向的回弹变形及产 生近平行于边坡的拉张裂隙, 一般称作边坡卸荷裂隙。
边坡岩体中常存在有这样那样的软弱结构面。 它们在岩体重力和各种自然营力的长期作用下
修筑道路、桥梁、高峡 或人为的影响下,常常会发生变形破坏,使岩体突
建坝、深谷修库以及露 然崩倒或下滑,大量土石岩块涌向坡脚或河谷,冲
天采矿等。
垮道路、桥梁,掩埋厂矿房屋以及破坏施工现场,
其中尤其是水利水 从而造成中断施工、延长工期、改变设计、增加投
电工程,为要多蓄水多
资等危害。 大规模的边坡破坏事故甚至可堵塞江河、中断
发电就要选择在具有高 航运、毁坏大坝、水电站,并危及下游人民生命财
陡斜坡的深山峡谷中筑 产的安全。
坝建库。
部分水电工程高边坡
岩质边坡按结构分类
6.2边坡岩体应力分布的特征
❖ 一、边坡形成后应力状态的变化 ❖ (1)斜坡岩体的主应力迹线发生明显的偏转,总的
❖ 二、影响边坡岩体应力分布的主要因素
❖ 1.原始应力状态的影响 ❖ 岩体中的原始应力对边坡应力分布有很大影响,
尤其是垂直于河谷方向的水平构造应力的影响更为 显著。
❖ 2.坡形的影响 ❖ (1)随着坡高的增加,坡内应力值也随着呈线性
增大,但不改变应力等值线的图像。
❖ (2)坡角变陡,拉应力的范围随之增大,切向应 力值增高,坡脚附近最大剪应力值也随着加大。