公路工程地質第一編動力地質作用與不良地質現象

第一章地殼與地質作用

第二章活斷層與地震防災規劃

第三章滑坡與泥石流

第四章巖溶

第五章滲透變形與地面沉降

第六章河流侵蝕與淤積

第七章地裂縫與采空區塌陷滑坡與泥石流及其防治負荷地質作用的原理和類型斜坡要素與崩塌的形成條件潛移作用的特點與分類滑坡的形成因素與發育過程泥石流的形成條件與地質作用泥石流的分類與防護措施負荷地質作用的原理：地表的松散堆積物和巖塊等由于自身的重量，并在各種外因觸發下產生運動所引發的地質作用過程。自重外界觸發力據運動特點，劃分為4個類型：1.崩落作用:是運動塊體快速的、突然的墜落。運動塊地開始并不是沿著固定斜面滑落，而是先短暫地離開其連結的基巖向下墜落，然后再沿山坡滾落下去。2.潛移作用:是一種長期緩性的物質運動，無法確切地找到滑動面，但存在一個潛移面。3.滑動作用:是先較緩慢然后快速的運動，粘結塊體內部及其與基巖之間發育著一個或幾個切變滑動面。4.流動作用:是泥土、沙、石塊與水分攪和成粘稠體的運動。

負荷地質作用EXITFGNFf斜坡系指地殼表部一切具有側向臨空面的地質體。它包括自然斜坡和人工邊坡兩種。斜坡具有坡體、坡高、坡角、坡肩、坡面、坡腳、坡頂面、坡底面等各要素。斜坡要素與崩塌形成條件坡頂面坡底面坡面坡體坡肩坡腳坡高坡角斜坡要素圖思考題1崩塌

是指陡峻斜坡的巨大巖塊，在重力作用下突然而猛烈地向下傾倒、翻滾、崩落的現象。（1）山坡坡度大于450可形成崩塌。（2）節理發育的塊狀或層狀巖石，如石灰巖、花崗巖、砂巖、頁巖等；厚層硬巖覆蓋在軟弱巖層之上的陡壁均可形成崩塌。（3）各種構造面，如巖層層面、斷層面、錯動面、節理面等，軟弱夾層傾向臨空面且傾角較陡時，便構成崩塌的依附面。（4）在暴雨或久雨之后，水分沿裂隙滲入巖層，降低了巖石裂隙間的粘聚力和摩擦力，增加了巖體的重量，就促進崩塌的產生。（5）水流沖刷坡腳，削弱了坡體支撐能力，使山坡上部失去穩定。（6）地震會使土石松動，引起大規模的崩塌。（7）工程活動造成的崩塌，如在山坡上部增加荷重，大爆破的震動等。（一）崩塌和巖堆的成因EXITEXIT巖層潛移的幾種典型代表軟巖層的表層潛移向深部發展軟巖層的表層潛移向深部發展下部軟巖層潛移引起上層巖塊分離與沉陷谷底軟巖層向上擠出滑坡斜坡上巖體或土體在重力作用下沿一定的滑動面（或滑動帶）整體地向下滑動的現象叫滑坡，俗稱“走山”、“垮山”、“地滑”等。滑坡是山區公路的主要病害之一。由于山坡或路基邊坡發生滑坡，常使交通中斷，影響公路的正常運輸。大規模滑坡能堵塞河道、摧毀公路、破壞廠礦、掩埋村莊，對山區建設和交通設施危害很大。

①后緣環狀拉裂隙；②滑坡后壁；③拉張裂隙及滑坡臺階；④滑坡舌及鼓張裂隙；⑤滑坡側壁及羽狀裂隙；⑥滑坡體；⑦滑坡床；⑧滑坡面（帶）一、滑坡要素1.滑坡體

2.滑動面

3.滑坡后壁

4.滑坡臺階6.滑坡裂隙5.滑坡舌形成條件巖土體粘土：地表裂隙發育，遇水后呈軟塑或流動狀態，抗剪強度急劇降低。黃土：遇水不穩定，垂直節理發育，具濕陷性。堆積層：坡積、洪積及其它重力堆積層中，滑坡面一般是基巖頂面巖石：軟質巖石、軟硬相間巖層或淺變質巖（千枚巖、片巖）地區。地質構造結構面形成滑動面：滑動面常發生在順坡的層面（巖層傾向與斜坡傾向一致）、節理面、不整合面、斷層面（帶）等軟弱結構面上。地形地貌具備臨空面和滑動面，多在丘陵、山坡和河谷地貌發生。斜坡坡度超過邊坡休止角（允許邊坡傾角最大值）易產生滑動。影響因素水地表水：側向侵蝕斜坡或掏空斜坡坡腳。地下水：降低巖、土體強度；潛蝕巖、土；增大巖、土容重等。降雨：大部分滑坡發生在降雨之后，俗有“大雨大滑、小雨小滑”。人為活動開挖坡腳、坡體堆載、爆破、水庫蓄水、礦山開采等都可誘發滑坡。地震-地震產生的加速度使斜坡巖土體承受巨大的慣性力，并使地下水位發生強烈變化，在高山區極易誘發地震。（震級5-6級以上的易引起）二、滑坡的形成條件三、滑坡發育過程（一）潛移形變階段斜坡發育初期，常是緩慢的蠕變過程，由于土石強度逐漸降低使斜坡的穩定狀況受到破壞，在斜坡內部產生微小的滑動。以后，形變繼續進行，坡頂出現裂隙，滲水作用加強，開始出現規模不大的錯距，滑動體與基巖完全分離，滑動規模越來越大。（二）滑移破壞階段滑坡體繼續向下滑落時滑坡后壁的出露面積越來越大，滑坡體內部由于新的滑動面形成而進一步分裂，地面出現一個或數個階梯狀滑坡階。（三）漸趨穩定階段

滑坡體在向下滑動時具有強大的動能，常超過平衡位置而滑到更遠的地方。滑坡產生過程圖例滑坡先兆現象識別邊坡變形特征在滑坡體前緣土石零星掉落，坡腳附近土石被擠緊，并出現大量鼓張裂縫。水文地質特征在滑坡前緣坡腳處，有堵塞多年的泉水復活現象，或者泉水（水井）突然千枯、等異常現象古滑坡外貌特征識別地貌特征圈椅狀地形雙溝同源河岸反向突出地物特征馬刀樹樹木歪倒醉漢林水文地質特征在滑體兩側坡面洼地和上部常有喜水植物茂盛生長四、滑坡的野外識別和穩定性判斷滑坡出現時的現象識別在野外，從宏觀角度觀察滑坡體，可根據一些外表跡象和特征，粗略地判斷它的穩定性。相對穩定的滑坡地貌特征不穩定的滑坡地貌特征后壁較高，長滿樹木找不到擦痕，且十分穩定。滑坡平臺寬、大、且已夷平，土體密實無沉陷現象。滑坡前緣的斜坡較緩，土體密實，長滿樹木。前緣迎河部分有被河水沖刷過的跡象。目前的河水已遠離滑坡舌部，甚至在舌部外已有漫灘、階地分布。滑坡體兩側的自然沖刷溝切割很深，甚至巳達基巖。滑坡體較干燥，地表一般沒有泉水或濕地，坡腳有清晰的泉水流出。滑坡后壁高、陡，未長草木常能找到擦痕和裂縫。有滑坡平臺，面積不大，未夷平，地表有裂縫，且沉陷不均。滑坡前緣的斜坡較陡，土體松散，未長草木，并不斷產生小型的坍塌。滑坡兩側多為新生的溝谷，切割較淺，溝底多為松散堆積物。滑坡表面有泉水、濕地，舌部泉水流量不穩定。滑坡前緣正處在河水沖刷的條件下。勘探方法：遙感信息地面地質測繪勘探實驗方法滑坡勘探線布置平面圖剖面圖A---B剖面圖C---DABCD（2）排水（3）減荷反壓這一方法在滑坡防治中應用廣泛。五、防治（1）支檔工程支檔工程是改善斜坡力學平衡條件，提高斜坡抗滑力最常用的措施，主要有檔墻、抗滑樁、錨桿和支撐工程等。（4）其它措施護坡、改善巖土性質、防御繞避等措施。EXIT抗滑樁錨桿滑坡體123滑移面拉裂滑移面泥石流泥石流是山區特有的一種不良地質現象，我國的山地面積約占國土總面積的2/3，是世界上泥石流災害最嚴重的國家之一。主要分布在西南、西北及華北地區。（一）泥石流的主要危害方式泥石流可在很短的時間內運出幾十萬至數百萬立方米固體物質和成百上千噸巨石，摧毀前進途中的一切，掩埋村鎮、農田，堵塞江河，造成巨大生命財產損失。其危害方式主要有堵塞、淤埋、堵河阻水、擠壓河道，使河床劇烈淤高、沖刷對岸，使山體失穩，淤塞涌洞，掩埋道路，直接危害工程穩定和使用壽命。一、泥石流的特征泥石流是一種含大量泥砂、石塊等固體物質的特殊洪流。（1）密度大，在1420-2440kg/m3之間。（2）突然性的山區地質災害。（3）破壞性。

泥石流通常發生在地形復雜的山區。一條典型的泥石流，從上游到下游一般可以分為三個階段，象一條頭大腰細尾巴散開的金魚。上游叫形成區，是一個面積巨大的三面環山一面出口的圈椅形凹地；中游叫流通區，多為一個深切的狹窄溝谷，溝床發育陡坎及瀑布，坡度很陡，斷面是“v”形或“U”形；下游叫堆積區，多位于山口平緩開闊地帶，泥、沙、石塊在這里堆積成為扇狀、壟崗狀等亂石堆。泥石流域示意圖泥石流的特征（1）密度大（2）泥石流的結構：懸浮、支撐、沉底。（3）泥石流的流態：似賓漢體（泥漿），以賓漢體流變方程為基礎。（與牛頓流體區別）（4）泥石流的直進性。（5）泥石流的脈動性。ABCDA－形成區B－流通區C－堆積區D－泥石流阻塞河道形成湖泊

1.地形地貌條件：具備山高溝深、地勢陡峻、溝床縱坡降大。上游形成區的地形多為三面環山、一面出口的瓢狀或漏斗狀；中游流通區的地形多為狹窄陡深的峽谷，谷床縱坡降大；下游堆積區為地勢開闊平坦的山前平原。3.水文氣象條件：當堆積物內水份充分飽和后，減小了內摩擦力和粘結度，增加了滑動能力。泥石流的水源有強度較大的暴雨、冰川積雪的強烈消融等。4.人為因素濫伐亂墾、山坡失去保護、土體疏松、沖溝發育，水土流失，山坡穩定性破壞，很容易產生泥石流，甚至那些已退縮的泥石流又有重新發展的可能。修建鐵路、公路、水渠以及其它建筑的不合理開挖，不合理的棄土、棄渣、采石等也可能形成泥石流。2.松散物質條件為泥石流的形成提供了豐富的固體物質來源的，一是地表巖層破碎，滑坡、崩塌、錯落等不良地質現象發育；二是巖層結構疏松軟弱、易于風化、節理發育，或軟硬相間成層地區。泥石流的地質作用：（一）剝蝕與搬運粘性泥石流中，水不是搬運介質，而是流動體的組成部分。水和泥沙、石塊凝聚成一個粘稠的整體，并以相同的速度作整體運動，因此粘流具有令人難以置信的承托能力。巨大的石塊象帆船一樣地漂浮而下。(二）泥石流的堆積物粘性泥石流停積后，粘稠的流動體并不分散，仍然基本保持流動時的形狀，兩側呈較陡的斜坡，前緣呈陡坎，大石塊主要停積在堆積體的前緣或兩側。在剖面中，大石塊常呈透鏡狀集結，層次不明顯，分選性差，石塊在流動中互相撞擊和摩擦，常在表面留有擦痕或擊痕，使表面毛糙，在堆積物中還雜有“泥包礫”或泥球。總觀這些堆積物的外表形態，常呈舌狀、壟崗狀和孤島狀，或由于“龍頭”的陣陣退縮形成階坎狀。EXIT泥石流的分類：（1）按泥石流流域形態分標準型、河谷型、山坡型。（2）按泥石流物質組成分類分為：水石流型、泥石流型、泥水流型。（3）按泥石流流體性質分類分為：粘性泥石流、稀性泥石流。（1）泥石流流域形態：標準型：典型的泥石流，流域呈扇形，面積較大，能明顯的劃分出形成區、流通區和堆積區。河谷型：流域呈狹長條形，形成區多為河流上游的溝谷，溝谷明顯。山坡型：主要沿山坡坡面上的沖溝發育，流程短，面積一般小于1平方公里，無明顯流通區。河谷型泥石流流域示意圖山坡型泥石流流域示意圖河流（2）物質組成分類：水石流型：一般含有粗顆粒成分，粘土含量很少。堆積物常常是很粗大的碎屑物質。由水和大小不等的砂粒、石塊組成，是石灰巖、大理巖、白云巖和玄武巖分布地區常見的類型，如華山、太行山、北京西山等地區分布。

泥石流型：既含有相當多的粗碎屑物質，又含有相當多的粘土，堆積物常是連結較牢固的土石混合物。由大量粘性土和粒徑不等的砂粒、石塊組成，西藏波密、四川西昌、云南東川和甘肅武都等地區的泥石流，均屬于此類。

泥(水)流型：固體物質主要是粘土物質和細粒泥砂。以粘性土為主，含少量砂粒、石塊，粘度大，呈稠泥狀，這種泥流主要分布在我國西北黃土高原地區。水石流型泥石流型泥流型（3）流體性質分類：粘性泥石流：密度大于1800kg/m3，粘度大于0.3Pa·S，體積濃度大于50%，整體呈層流狀態，堆積物無明顯分選性，流速快，破壞性強，彎曲處有截彎取直作用。含大量粘性土，固體物質占40%~60%，最高達80%。水不是搬運介質而是組成物質。稠度大，石塊呈懸浮狀態，爆發突然持續時間短,破壞力大。稀性泥石流：密度小于1800kg/m3，粘度小于0.3Pa·S，體積濃度小于50%