《邊坡工程》ppt課件

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1、邊坡工程資源環(huán)境學(xué)院第3節(jié)、斜坡變形破壞的基本類型第2節(jié)、斜坡中的應(yīng)力分布特征第1節(jié)、概述第5節(jié)、斜坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)評價(jià)方法第4節(jié)、影響斜坡穩(wěn)定性的因素斜坡統(tǒng)指地表一切具有側(cè)向臨空面的地質(zhì)體，包括天然斜坡和人工邊坡。天然斜坡(簡稱斜坡）是指自然地質(zhì)作用形成未經(jīng)人工改造的斜坡（山體斜坡、河谷岸坡、海岸陡崖等）。人工邊坡(簡稱邊坡）是指經(jīng)人工開挖或改造形成的斜坡（道路工程中的路塹、路堤邊坡，房屋、橋梁工程的基坑邊坡，露天礦山的邊坡，水電工程中的運(yùn)河渠道邊坡，船閘、溢洪道邊坡、飲水水洞進(jìn)、出口邊坡、土石壩邊坡及壩肩邊坡等）。第1節(jié)概述唐古拉山北的斷坡滑塌（鏡頭向南，2001.3）寧東盆中的斷坡滑

2、塌（鏡頭向南，2001.7）江、河、湖、海岸坡挖方：溝、渠、坑、池露天礦填方：堤、壩、路基、堆料小浪底土石壩山坡上方有崩落和滑動(dòng)危險(xiǎn)的巨石地鐵隧道坍塌（2007.3）(1)通過勘察對斜坡的穩(wěn)定性做出評價(jià)和預(yù)測；(2)為設(shè)計(jì)合理的工程邊坡和制定有效的防治措施提供地質(zhì)依據(jù)。斜坡穩(wěn)定性的工程地質(zhì)分析意義：2010年地質(zhì)災(zāi)害類型構(gòu)成圖巖體中應(yīng)力的分布特征決定了斜坡變形破壞形式和機(jī)理，對斜坡為穩(wěn)定性評價(jià)、預(yù)測預(yù)報(bào)及整治提供巖體力學(xué)依據(jù)。第2節(jié)斜坡中的應(yīng)力分布特征原始應(yīng)力狀態(tài)：H?1?3在巖土體中進(jìn)行開挖，形成人工邊坡后，由于開挖卸荷，在近邊坡面一定范圍內(nèi)的巖土體中，發(fā)生應(yīng)力重分布作用，使邊坡巖土體處于

3、重分布應(yīng)力狀態(tài)。邊坡巖土體為適應(yīng)重分布應(yīng)力狀態(tài)，將發(fā)生變形和破壞。因此，研究邊坡巖土體重分布應(yīng)力特征是進(jìn)行穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)。一、應(yīng)力狀態(tài)的變化1、邊坡面附近的主應(yīng)力跡線發(fā)生偏轉(zhuǎn)。最大主應(yīng)力σ1與坡面近于平行，最小主應(yīng)力σ3與坡面近于正交，向坡體內(nèi)逐漸恢復(fù)初始應(yīng)力狀態(tài)。2、坡面附近產(chǎn)生應(yīng)力集中帶。在坡腳附近，最大剪應(yīng)力增高，最易發(fā)生剪切破壞。在坡肩附近，常形成拉應(yīng)力帶。邊坡愈陡，則此帶范圍愈大，因此，坡肩附近最易拉裂破壞。3、與主應(yīng)力偏轉(zhuǎn)相聯(lián)系，最大剪應(yīng)力跡線也發(fā)生偏轉(zhuǎn)，呈凹向臨空面的弧線。4、坡面上徑向應(yīng)力為零，為雙向應(yīng)力狀態(tài)，向坡內(nèi)逐漸轉(zhuǎn)為三向應(yīng)力狀態(tài)。巖體初始應(yīng)力的影響初始應(yīng)力場、尤其水

4、平剩余應(yīng)力使坡體中主應(yīng)力跡線的分布形式有所不同，明顯改變了各應(yīng)力值的大??；使應(yīng)力分異現(xiàn)象加劇,尤其對坡腳應(yīng)力集中帶和坡面張力帶的影響最大。二、影響邊坡應(yīng)力分布的因素2.坡形的影響(1)坡高：不改變應(yīng)力等值線圖象，應(yīng)力隨坡高而增高。(2)坡角：坡角變化明顯改變了應(yīng)力分布圖象。隨坡角變陡，張力帶的范圍有所擴(kuò)大，坡腳應(yīng)力集中帶最大剪應(yīng)力值也隨之增高。(4)坡面形態(tài)：平面上的凹形坡，應(yīng)力集中明顯減緩。圓形和橢圓形邊坡，坡腳最大剪應(yīng)力僅為一般斜坡的1/2。當(dāng)水平應(yīng)力坡形于橢圓形礦坑長軸時(shí)，應(yīng)力集中較緩和。(3)坡底寬度：當(dāng)W<0.8H時(shí),坡腳最大剪應(yīng)力隨底寬增大而急劇減小。當(dāng)W>0.8H時(shí)，則保持為一

5、常值（稱為“殘余坡角應(yīng)力”）(3)巖體性質(zhì)巖體變形模量對邊坡應(yīng)力影響不大，泊松比對邊坡應(yīng)力影響較大。這是由于泊松比的變化，可以使水平自重應(yīng)力發(fā)生改變。(4)結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面的存在使坡體中應(yīng)力發(fā)生不連續(xù)分布，并在結(jié)構(gòu)面周邊或端點(diǎn)形成應(yīng)力集中帶或阻滯應(yīng)力的傳遞，這種情況在堅(jiān)硬巖體邊坡中尤為明顯。第3節(jié)邊坡變形破壞的基本類型邊坡變形：指坡體只產(chǎn)生局部部位的位移和微破裂，巖塊只出現(xiàn)微量的腳變化，沒有顯著的剪切位移或滾動(dòng)，因而邊坡不至引起整體失穩(wěn)。邊坡破壞：指坡體以一定的速度出現(xiàn)較大的位移，邊坡巖體產(chǎn)生整體滑動(dòng)、滾動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。二者在邊坡變化過程中是相互密切聯(lián)系的。邊坡破壞前，邊坡巖體總要經(jīng)歷一個(gè)從徐變到巨變

6、的變形過程。常見的邊坡變性破壞主要類型有：松弛張裂、蠕動(dòng)變形、傾倒、崩坍和滑坡。一、斜坡變形的基本類型深層蠕動(dòng)表層蠕動(dòng)斜坡變形的基本類型彎曲傾倒松弛張裂蠕動(dòng)變形松弛張裂是邊坡的側(cè)向應(yīng)力削弱后，由于卸荷回彈而在斜坡上出現(xiàn)張裂的現(xiàn)象。隨著河谷的進(jìn)一步深切，卸荷裂隙向深部發(fā)展，還可以產(chǎn)生與坡面大角度相交或近于垂直的剪切裂隙，卸荷裂隙由坡面向深部有時(shí)呈多層發(fā)育，在邊坡形成松弛張裂——卸荷裂隙帶。1.松弛張裂砂巖中的柱狀節(jié)理（松弛張裂）卸荷張裂峽谷地區(qū)卸荷發(fā)育示意圖發(fā)育深度：河谷谷坡卸荷帶的發(fā)育寬度和深度與邊坡的巖性及巖體結(jié)構(gòu)有關(guān)，此外還受邊坡形態(tài)和原始應(yīng)力狀態(tài)控制，邊坡愈高愈陡，水平殘余構(gòu)造應(yīng)力愈大

7、，則卸荷裂隙愈發(fā)育。在深切河谷和高水平殘余構(gòu)造應(yīng)力區(qū)，谷坡的發(fā)育寬度及自地表向下的發(fā)育深度可達(dá)到數(shù)十米甚至上百米。形成機(jī)制：巖體初始應(yīng)力釋放后卸荷回彈。原因：人工開挖邊坡、河流下切侵蝕、坡腳軟弱層的蠕變、震動(dòng)(地震或爆破)、邊坡體壓應(yīng)力集中而產(chǎn)生壓致拉裂等，均可引起邊坡張裂變形。后果：巖體原有整體性受到破壞，強(qiáng)度降低，有利于水的滲入，逐漸發(fā)展為崩塌、滑坡等。2.蠕動(dòng)變形蠕動(dòng)變形是指邊坡巖體主要在重力作用下向臨