斜坡变形破坏工程地质研究.ppt
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1、第四章斜坡变形破坏工程地质研究,边坡中的应力分布特征 边坡的变形与破坏 边坡稳定性分析方法 边坡变形破坏的防治措施,斜坡(slope)统指地表一切具有侧向临空面的地质体,包括天然斜坡和人工边坡。天然斜坡(简称斜坡)是指自然地质作用形成未经人工改造的斜坡。人工边坡(简称边坡)是指经人工开挖或改造形成的斜坡。斜坡的变形与破坏,第一节 概述,唐古拉山北的断坡滑塌(镜头向南,2001.3),宁东盆中的断坡滑塌(镜头向南,2001.7),江、河、湖、海岸坡,挖方:沟、渠、坑、池,露天矿,填方:堤、坝、路基、堆料,小浪底土石坝,山坡上方有崩落和滑动危险的巨石,鹰嘴岩滑坡,汉口新华下路一建筑工地发生基坑滑坡
2、事故,造成工地旁一条道路塌陷,出现约20米长的裂缝,部分地下管线移位。(2005.7),地铁隧道坍塌(2007.3),研究目的:研究边坡变形破坏的机理(包括应力分布及变形破坏特征)与稳定性,为边坡预测预报及整治提供岩体力学依据。其中稳定性计算是边坡稳定性分析的核心。,第二节 斜坡中的应力分布特征,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。,一、应力状态的变化,边坡面附近的主应力迹线发生偏转。最大主
3、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。坡面上径向应力为零,为双向应力状态,向坡内逐渐转为三向应力状态。,坡面附近产生应力集中带。在坡脚附近,最大剪应力增高,最易发生剪切破坏。在坡肩附近,常形成拉应力带。边坡愈陡,则此带范围愈大,因此,坡肩附近最易拉裂破坏。最大剪应力迹线为凹向坡面的弧线。,二、影响边坡应力分布的因素,(1)天然应力 水平天然应力使坡体应力重分布作用加剧。(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,但改变主应力的大小。坡角影响边坡岩体应力分布图象。坡底宽度对坡脚岩体应力有较大的影响。坡面形状对重分布应力也有明显的影响。,(3)
4、岩体性质岩体变形模量对边坡应力影响不大,泊松比对边坡应力影响较大。这是由于泊松比的变化,可以使水平自重应力发生改变。(4)结构面结构面的存在使坡体中应力发生不连续分布,并在结构面周边或端点形成应力集中带或阻滞应力的传递,这种情况在坚硬岩体边坡中尤为明显。,第三节 边坡的变形与破坏,边坡的变形与破坏是边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,它们形成一个渐进性破坏过程。,一、边坡变形的基本类型二、边坡破坏的基本类型三、影响边坡变形破坏的因素,一、边坡变形的基本类型,1、卸荷回弹(拉裂)在成坡过程中,由于荷重不断减少,边坡岩体在减荷方向(临空面)产生伸长变形,即卸荷回弹
5、。天然应力越大,向临空方向的回弹变形量也越大。往往会伴随产生一系列的张性结构面。,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。,3、弯折倾倒由陡倾片状岩石组成的斜坡,当走向与坡面平行时,在重力作用下发生向临空面方向同步弯曲的现象。机制:相当于悬臂梁在弯矩作用下所发生的弯曲。发展下去
6、,可形成崩塌、滑坡;在天然边坡和人工边坡中均存在。,二、边坡破坏的基本类型,边坡破坏的基本类型,滑坡:斜坡岩土体沿着贯通的剪切破坏面(带),产生以水平运动为主的现象,称为滑坡。,崩塌:斜坡岩土体被结构面分割的块体,突然脱离母体以垂直运动为主、翻滚跌跃而下的现象与过程。特点:突然脱离母体,发生在高陡边坡的坡肩部位,质点位移SySx,在垂直方向运动为主;其无依附面,飞跃而下,规律复杂,爆发突然;,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SxSy;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,197
7、7年成立土力工程署港岛1972 Po Shan 滑坡(20,000 m3)(67 死、20 伤),Po Shan Road,Conduit Road,Notewell Road,清江隔河岩水库茅坪滑坡、白岩危岩体,三、影响边坡变形破坏的因素,1、岩性 决定岩土体边坡稳定性的物质基础。2、岩土体结构 岩土体结构及结构面的发育特征是边坡破坏的控制因素。3、水的作用 使岩土体的质量增大、滑动面的滑动力增大;岩土体软化、抗剪强度降低;对岩土体产生动水压力和静水压力。4、风化作用 使岩土体内裂隙增多、扩大,透水性增强,抗剪强度降低。,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
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