第五章斜坡工程.ppt

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第五章第五章斜坡工程斜坡工程nn5.25.2斜坡岩体应力分布特征斜坡岩体应力分布特征5.2.15.2.15.2.15.2.1斜坡中应力状态的变化斜坡中应力状态的变化斜坡中应力状态的变化斜坡中应力状态的变化

（1）

（1）由于应力的重分布，斜坡周围主应力迹由于应力的重分布，斜坡周围主应力迹线发生明显偏转。

无论是在重力场条件下，还线发生明显偏转。

无论是在重力场条件下，还是在以水平应力为主的构造应力场条件下，其是在以水平应力为主的构造应力场条件下，其总的特征表现为愈靠近临空面，最大主应力愈总的特征表现为愈靠近临空面，最大主应力愈接近平行于临空面，最小主应力则与之近于正接近平行于临空面，最小主应力则与之近于正交。

交。

nn

（2）

（2）由于应力分异的结果，在临空面附近造成由于应力分异的结果，在临空面附近造成应力集中带。

但坡脚区和坡线应力集中带。

但坡脚区和坡线（斜坡面与坡顶面的斜坡面与坡顶面的交线交线）区情况有所不同。

区情况有所不同。

nn坡脚附近最大主应力坡脚附近最大主应力（相当于临空面的切向应相当于临空面的切向应力力）显著增高，且愈近表面愈高显著增高，且愈近表面愈高（图图5522下下）；最小；最小主应力主应力（相当于径向应力相当于径向应力）显著降低，于表面处降显著降低，于表面处降为零，甚至转为拉应力。

因而，这一带是斜坡中为零，甚至转为拉应力。

因而，这一带是斜坡中应力差或最大剪应力最高的部位，形成一最大剪应力差或最大剪应力最高的部位，形成一最大剪应力增高带，通常是斜坡中最容易发生变形和破应力增高带，通常是斜坡中最容易发生变形和破坏的部位，往往因此而产生与坡面或坡底面平行坏的部位，往往因此而产生与坡面或坡底面平行的压致拉裂面。

的压致拉裂面。

图52用有限元解出的位移迹线图（上）和主应力迹线图（下）（a）重力场条件（N0.33）；（b）以水平应力为主的构造应力场条件下（N3）nn坡缘附近，在一定条件下，按面的径向应力坡缘附近，在一定条件下，按面的径向应力和按顶面的切向应力可转为拉应力，形成一张力和按顶面的切向应力可转为拉应力，形成一张力带带（图图553）3）。

因此，坡肩附近最易拉裂破坏。

斜。

因此，坡肩附近最易拉裂破坏。

斜坡坡度愈陡，则此带范围愈明显。

坡坡度愈陡，则此带范围愈明显。

nn（3）（3）坡面处由于径向压力实际等于零，所以实坡面处由于径向压力实际等于零，所以实际上处于单向应力状态际上处于单向应力状态（不考虑斜坡走向方向不考虑斜坡走向方向22时时），向内渐变为两向或三向，向内渐变为两向或三向（考虑考虑22时时）状态。

状态。

nn（4）（4）与主应力迹线偏转相联系，坡体内最大剪与主应力迹线偏转相联系，坡体内最大剪应力迹线由原先的直线变为近似圆弧线，弧的下应力迹线由原先的直线变为近似圆弧线，弧的下凹面朝着临空方向。

凹面朝着临空方向。

nn5.2.25.2.25.2.25.2.2影响斜坡应力分布的因素影响斜坡应力分布的因素影响斜坡应力分布的因素影响斜坡应力分布的因素nn5.2.2.15.2.2.15.2.2.15.2.2.1岩体初始应力的影响岩体初始应力的影响岩体初始应力的影响岩体初始应力的影响nn岩体的原始应力状态对坡脚应力集中带和张岩体的原始应力状态对坡脚应力集中带和张力带的影响最大，不仅加剧斜坡应力的集中程度，力带的影响最大，不仅加剧斜坡应力的集中程度，也加剧应力分异现象。

水平应力越大，影响越大。

也加剧应力分异现象。

水平应力越大，影响越大。

nn5.2.2.25.2.2.25.2.2.25.2.2.2坡形的影响坡形的影响坡形的影响坡形的影响nn在坡脚区，根据图在坡脚区，根据图5555可见，坡底的切向应可见，坡底的切向应力最大值约相当于原始水平应力的三倍左右。

当力最大值约相当于原始水平应力的三倍左右。

当有侧向水平应力时，该值成倍增高，如当有侧向水平应力时，该值成倍增高，如当LL3gh3gh时，该值可达时，该值可达7-10gh7-10gh，与，与LL=0=0的情况相的情况相比，相差十分悬殊。

比，相差十分悬殊。

图5-5斜坡张力带分布状况及其与水平构造应力（L）、坡角（）关系示意图（据Stacey，1970）坡角最大剪应力与坡脚和坡底宽（W）关系图解（据Stacey，1970）nn5.2.2.35.2.2.35.2.2.35.2.2.3斜坡岩体性质和结构特征的影响斜坡岩体性质和结构特征的影响斜坡岩体性质和结构特征的影响斜坡岩体性质和结构特征的影响nn岩土体的的变形模量对坡体的应力分布并无影响岩土体的的变形模量对坡体的应力分布并无影响泊松比对坡体的应力有一定程度影响泊松比对坡体的应力有一定程度影响nn结构面对坡体应力分布的影响十分显著结构面对坡体应力分布的影响十分显著nn5.35.35.35.3斜坡浅表改造现象斜坡浅表改造现象斜坡浅表改造现象斜坡浅表改造现象以斜坡岩体为代表的处在地壳浅表圈层部位的以斜坡岩体为代表的处在地壳浅表圈层部位的岩体，在地貌形成演化过程中，其表生改造过程与岩体，在地貌形成演化过程中，其表生改造过程与地貌形成演化过程密切联系的，实质上是一个地貌形成演化过程密切联系的，实质上是一个卸荷卸荷过程过程，可称为浅表生改造。

，可称为浅表生改造。

表生改造表生改造地壳浅表圈层由于岩体卸荷回弹和在地壳浅表圈层由于岩体卸荷回弹和在自身重力场条件及外界影响因素的作用下而发生变自身重力场条件及外界影响因素的作用下而发生变形破坏形破坏浅生改造浅生改造地壳浅表圈层中因区域性卸荷引起岩地壳浅表圈层中因区域性卸荷引起岩土体应力场的变化和应变能的释放而形成的变形的土体应力场的变化和应变能的释放而形成的变形的破坏过程。

破坏过程。

nn卸荷作用在斜坡形成过程中引起临空面附近岩体卸荷作用在斜坡形成过程中引起临空面附近岩体内应力应变场重新分布内应力应变场重新分布局部应力集中局部应力集中nn卸荷引起的变形卸荷引起的变形应力分异破裂面应力分异破裂面差异回弹破裂面差异回弹破裂面见图见图5-75-7nn斜坡经改造后的应力场斜坡经改造后的应力场应力降低区应力降低区卸荷、风化带卸荷、风化带应力增高区应力增高区紧密挤压紧密挤压原岩应力区原岩应力区nn5.45.45.45.4斜坡破坏基本类型斜坡破坏基本类型斜坡破坏基本类型斜坡破坏基本类型nn斜坡破坏的分类，国内外已有许多不同的方斜坡破坏的分类，国内外已有许多不同的方案。

近年来，国际工程地质协会案。

近年来，国际工程地质协会（IAEG）（IAEG）滑坡委员滑坡委员会建议会建议（D（DMMCrudenCruden，1989）1989）采用瓦思斯的滑坡采用瓦思斯的滑坡分类分类（D（DVarnesVarnes，1978）1978）作为国际标准方案。

分类作为国际标准方案。

分类综合考虑了斜坡的物质组成和运动方式。

按物质综合考虑了斜坡的物质组成和运动方式。

按物质组成分为岩质和土质斜坡；按运动方式划分为崩组成分为岩质和土质斜坡；按运动方式划分为崩落落（塌塌）（faIls）（faIls）、倾倒、倾倒（topples）（topples）、滑动、滑动（落落）（slides）（slides）、侧向扩离、侧向扩离（1ateralspreads）（1ateralspreads）和流动和流动（flows）（flows）等等55种基本类型。

还可组合成多种复合类种基本类型。

还可组合成多种复合类型，如崩塌型，如崩塌碎屑流、滑坡碎屑流、滑坡泥石流等。

泥石流等。

nn鉴于以上原因，可将崩落鉴于以上原因，可将崩落（塌塌）（falls）（falls）、滑落、滑落（坡坡）（s1iding）（s1iding）和和（侧向侧向）扩离扩离（1ateral（1ateralspreading）spreading）作为三种基本破坏方式作为三种基本破坏方式（图图9-7）9-7），也是，也是斜坡失稳的基本方式。

就岩体破坏机制而言斜坡失稳的基本方式。

就岩体破坏机制而言（参见参见图图3-2）3-2），崩塌以拉断破坏为主、滑坡以剪切破坏，崩塌以拉断破坏为主、滑坡以剪切破坏为主、扩离则主要是由塑性流动破坏所致。

为主、扩离则主要是由塑性流动破坏所致。

nn分类：

分类：

按演化过程按演化过程拉裂、蠕滑、和弯曲倾倒等拉裂、蠕滑、和弯曲倾倒等按破坏形式按破坏形式崩塌、滑坡等崩塌、滑坡等大规模的斜坡变形破坏都是上述一种或多种的组合大规模的斜坡变形破坏都是上述一种或多种的组合崩塌崩塌滑坡滑坡nn5.4.15.4.15.4.15.4.1斜坡变形斜坡变形斜坡变形斜坡变形nn5.4.1.15.4.1.15.4.1.15.4.1.1拉裂拉裂拉裂拉裂斜坡岩土体在局部拉应力集中的部位和张力带内，斜坡岩土体在局部拉应力集中的部位和张力带内，形成的张裂隙变形型式称为拉裂形成的张裂隙变形型式称为拉裂nn常见部位常见部位高都斜坡坡肩高都斜坡坡肩多与坡面近于平行，尤其易沿坡体中陡倾构造节多与坡面近于平行，尤其易沿坡体中陡倾构造节理发育。

理发育。

nn空间特点空间特点上宽下窄，坡面向坡里逐渐减少上宽下窄，坡面向坡里逐渐减少nn5.4.1.25.4.1.25.4.1.25.4.1.2蠕滑蠕滑蠕滑蠕滑nn斜坡岩土体沿局部滑移面向临方向的缓慢剪切变斜坡岩土体沿局部滑移面向临方向的缓慢剪切变形称为蠕滑形称为蠕滑nn蠕滑的的三种形式：

蠕滑的的三种形式：

受最大剪应力面控制的剪切蠕滑。

受最大剪应力面控制的剪切蠕滑。

常见于常见于均质岩土体均质岩土体受软弱结构面控制的滑移受软弱结构面控制的滑移受控于受控于节理、断层软弱夹层等节理、断层软弱夹层等受软弱基座控制的蠕滑受软弱基座控制的蠕滑塑流塑流常见于常见于侵蚀河谷和挖方地段。

不是沿统一的侵蚀河谷和挖方地段。

不是沿统一的结构面，而是受控于整个软弱基座层。

结构面，而是受控于整个软弱基座层。

软弱基座倾向坡内的陡崖变形过程软弱基座倾向坡内的陡崖变形过程软弱基座倾向坡内的陡崖变形过程软弱基座倾向坡内的陡崖变形过程

（1）

（1）卸荷回弹陡立裂缝的形成卸荷回弹陡立裂缝的形成（a）（a）在陡在陡崖形成过程中，由于应力分异形成由崖形成过程中，由于应力分异形成由坡缘拉应力带向纵深扩展的一系列陡坡缘拉应力带向纵深扩展的一系列陡立拉裂缝。

立拉裂缝。

（2）

（2）前缘塑流前缘塑流拉裂变形拉裂变形（b）（c）（b）（c）软弱基软弱基座被切露，改变了其原有的封闭状态，座被切露，改变了其原有的封闭状态，并在上覆岩层的强大压力作用下而被并在上覆岩层的强大压力作用下而被压结和向临空方向挤出，使上覆岩体压结和向临空方向挤出，使上覆岩体产生自坡面向内其值递减的不均匀沉陷，因而造成上覆硬岩被拉裂，产生自坡面向内其值递减的不均匀沉陷，因而造成上覆硬岩被拉裂，或使原已形成的拉裂缝得以进一步扩展。

拉裂缝首先出露于陡崖坡或使原已形成的拉裂缝得以进一步扩展。

拉裂缝首先出露于陡崖坡缘附近，自上而下地扩展。

被拉裂缝分割出来的板粱或岩柱，可因缘附近，自上而下地扩展。

被拉裂缝分割出来的板粱或岩柱，可因基座软岩挤出的进一步发展而倾倒崩落。

基座软岩挤出的进一步发展而倾倒崩落。

（3）（3）深部塑流一拉裂变形深部塑流一拉裂变形（d）（f）（d）（f）随基座软层塑流的发展，拉裂缝出现随基座软层塑流的发展，拉裂缝出现部位由坡缘向后侧推移。

某些高陡斜坡中，这种拉裂缝发育深度可部位由坡缘向后侧推移。

某些高陡斜坡中，这种拉裂缝发育深度可达达200m200m以上。

被分割的高大岩柱或板梁，其根部可因此而被剪裂或以上。

被分割的高大岩柱或板梁，其根部可因此而被剪裂或压碎，使变形向蠕滑压碎，使变形向蠕滑拉裂方式转化。

一旦后缘拉裂面转而闭合，拉裂方式转化。

一旦后缘拉裂面转而闭合，则预示进入潜在滑移面贯通阶段，变形将发展为崩滑或滑塌则预示进入潜在滑移面贯通阶段，变形将发展为崩滑或滑塌nn5.4.1.35.4.1.35.4.1.35.4.1.3弯曲弯曲弯曲弯曲倾倒倾倒倾倒倾倒主要发育在陡立或陡倾内层