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邊坡工程SlopeEngineering第二章邊坡穩(wěn)定影響因素本章主要介紹邊坡穩(wěn)定影響因素,詳細(xì)講述巖土體性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造及地應(yīng)力、巖體結(jié)構(gòu)、水、振動等因素對邊坡穩(wěn)定性的影響。了解地質(zhì)構(gòu)造、地應(yīng)力及邊坡形態(tài)對邊坡穩(wěn)定的影響,理解并掌握巖土體性質(zhì)、結(jié)構(gòu)面等內(nèi)部因素對邊坡穩(wěn)定性的影響,掌握水、振動以及人為等外部因素對邊坡穩(wěn)定性的影響。本章主要內(nèi)容學(xué)習(xí)要點目錄CONTENTS2.2地質(zhì)構(gòu)造及地應(yīng)力2.3巖體結(jié)構(gòu)2.4水的作用2.1巖土體性質(zhì)目錄CONTENTS2.6邊坡形狀及表面形態(tài)2.5振動作用2.7其他因素2.1巖土體性質(zhì)
2.1巖土體性質(zhì)邊坡巖土體的性質(zhì),是決定邊坡抗滑力的根本因素,主要包括巖石和土體的物理、化學(xué)、力學(xué)及水理性質(zhì)等。巖土體的抗剪強度是衡量邊坡穩(wěn)定的重要參數(shù);不同巖土體邊坡,其變形破壞特征有所不同。在黃土地區(qū),邊坡的變形破壞形式以滑坡為主;在花崗巖、厚層石灰?guī)r、砂巖地區(qū)以崩塌為主;在片巖、板巖、千枚巖地區(qū)易產(chǎn)生表層撓曲和傾倒等蠕動變形;在碎屑巖及松散土層地區(qū),易產(chǎn)生碎屑流或泥石流等。
2.1巖土體性質(zhì)邊坡巖土體的性質(zhì),是決定邊坡抗滑力的根本因素,主要包括巖石和土體的物理、化學(xué)、力學(xué)及水理性質(zhì)等。巖土體的抗剪強度是衡量邊坡穩(wěn)定的重要參數(shù);不同巖土體邊坡,其變形破壞特征有所不同。巖漿巖沉積巖變質(zhì)巖2.2地質(zhì)構(gòu)造及地應(yīng)力2.2.1地質(zhì)構(gòu)造2.2.2地應(yīng)力
2.2.1地質(zhì)構(gòu)造組成地殼的巖層在內(nèi)、外動力地質(zhì)作用下發(fā)生變形而形成的諸如斷層、褶皺、節(jié)理、劈理等各種面狀和線狀構(gòu)造。地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)、產(chǎn)狀及規(guī)模等,對邊坡尤其是巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的影響十分顯著。結(jié)構(gòu)面/不連續(xù)面:斷層、節(jié)理、層理、片理等。巖體:巖石塊體+結(jié)構(gòu)面。斷層褶皺節(jié)理
2.2.1地質(zhì)構(gòu)造組成地殼的巖層在內(nèi)、外動力地質(zhì)作用下發(fā)生變形而形成的諸如斷層、褶皺、節(jié)理、劈理等各種面狀和線狀構(gòu)造。地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)、產(chǎn)狀及規(guī)模等,對邊坡尤其是巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的影響十分顯著。斷層斷層降低了邊坡巖體的整體強度;斷層破碎帶不僅巖體破碎,常夾有許多斷層泥,而且斷層上下盤的巖性可能不同,易產(chǎn)生不均勻變形;沿斷層破碎帶地段易形成風(fēng)化深槽及巖溶發(fā)育帶,斷層陡坡或懸崖多處于不穩(wěn)定狀態(tài),易發(fā)生崩塌等;斷層可增大巖石的透水性和含水性,斷層破碎帶往往是地下水的良好通道,斷層露頭往往是地下水出露地段;斷層破碎帶在新的地殼運動影響下,可能發(fā)生新的移動,從而影響邊坡穩(wěn)定。
2.2.1地質(zhì)構(gòu)造褶皺核部巖層變形強烈,背斜頂部和向斜底部發(fā)育有張拉裂隙,穩(wěn)定性較差;在變形強烈時,沿褶皺核部常有斷層存在,巖石破碎或形成構(gòu)造角礫巖帶,核部的裂隙往往是地下水富集和流動的通道;在褶皺的翼部形成傾斜巖層時,容易造成順層滑動,特別是當(dāng)巖層傾向與臨空面坡向一致,且?guī)r層傾角小于坡角,或當(dāng)巖層中有云母片巖、滑石片巖等軟弱巖層存在時,位于褶皺翼部的邊坡穩(wěn)定性一般較差。褶皺組成地殼的巖層在內(nèi)、外動力地質(zhì)作用下發(fā)生變形而形成的諸如斷層、褶皺、節(jié)理、劈理等各種面狀和線狀構(gòu)造。地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)、產(chǎn)狀及規(guī)模等,對邊坡尤其是巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的影響十分顯著。
2.2.1地質(zhì)構(gòu)造節(jié)理是一種發(fā)育廣泛的裂隙,其將巖層切割成塊體,對巖體強度和穩(wěn)定性有較大影響。節(jié)理間距越小,巖體破碎程度越高,抗剪強度越低。巖層中發(fā)育的節(jié)理裂隙往往是地下水的通道,同時促進風(fēng)化作用。隨著巖層風(fēng)化程度的加劇和水對巖石的浸泡軟化,巖石質(zhì)地變軟、強度降低,邊坡穩(wěn)定性變差。節(jié)理組成地殼的巖層在內(nèi)、外動力地質(zhì)作用下發(fā)生變形而形成的諸如斷層、褶皺、節(jié)理、劈理等各種面狀和線狀構(gòu)造。地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)、產(chǎn)狀及規(guī)模等,對邊坡尤其是巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的影響十分顯著。
2.2.2地應(yīng)力地應(yīng)力是指天然狀況下地殼中的應(yīng)力狀態(tài)。與人類活動引起的應(yīng)力變化相比,地應(yīng)力又稱為初始應(yīng)力或原始應(yīng)力。地殼或地球體內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)隨空間點的變化稱為地應(yīng)力場,其包括重力場、溫度應(yīng)力場、水壓力場、氣壓力場和構(gòu)造應(yīng)力場。在地應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜的區(qū)域,構(gòu)造活動比較強烈,構(gòu)造應(yīng)力場復(fù)雜多變,巖體中裂隙高度發(fā)育,其直接導(dǎo)致巖體完整性差、強度低、滲透性強,邊坡容易失穩(wěn)。對邊坡而言,一般情況下水平應(yīng)力、近水平應(yīng)力大于豎直應(yīng)力,較高的水平應(yīng)力易使邊坡中的巖層向臨空面產(chǎn)生層間滑動,尤其存在結(jié)構(gòu)面滲水及軟弱夾層時,層間錯動較為明顯。2.3巖體結(jié)構(gòu)2.3.1結(jié)構(gòu)面類型2.3.2結(jié)構(gòu)面狀態(tài)2.3.3結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)
2.3巖體結(jié)構(gòu)被結(jié)構(gòu)面切割而成的巖石塊體稱為結(jié)構(gòu)體。結(jié)構(gòu)體有塊狀、柱狀、層狀、棱形和楔形等形態(tài),在強烈風(fēng)化或擠壓作用下,也可形成碎裂、散體等結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)面是具有一定方向、延展較大而厚度較小的面狀地質(zhì)界面。除斷層、節(jié)理、層理、片理外,結(jié)構(gòu)面還包括物質(zhì)分異面,如假整合、不整合接觸等。巖體結(jié)構(gòu):不同類型的結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體在巖體內(nèi)的組合、排列形式,包括整體結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂狀結(jié)構(gòu)和散體狀結(jié)構(gòu)等類型。在巖質(zhì)邊坡工程評價中,結(jié)構(gòu)面往往是控制邊坡穩(wěn)定的主要因素之一,應(yīng)特別注意研究巖體結(jié)構(gòu)面的特性,主要包括結(jié)構(gòu)面的類型、產(chǎn)狀、形態(tài)、連續(xù)性、密集程度、結(jié)合狀態(tài)、充填狀況及數(shù)量等。
2.3巖體結(jié)構(gòu)巖體結(jié)構(gòu)分類的目的在于為工程建設(shè)服務(wù),其分類標(biāo)準(zhǔn)與工程建設(shè)規(guī)模密切相關(guān)。一般而言,工程建設(shè)規(guī)模和尺寸不同,相應(yīng)的巖體結(jié)構(gòu)分類標(biāo)準(zhǔn)也不同。巖體結(jié)構(gòu)類型巖體地質(zhì)類型結(jié)構(gòu)體形狀結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況巖土工程特性邊坡工程問題整體狀結(jié)構(gòu)巨塊狀巖漿巖、巨厚層沉積巖、正變質(zhì)巖巨塊狀以層面和原生結(jié)構(gòu)節(jié)理為主,多呈閉合型,裂隙結(jié)構(gòu)面間距大于1.5m,一般不超過1~2組,無危險結(jié)構(gòu)面組成的落石掉塊整體性強度高,巖體穩(wěn)定,可視為均質(zhì)彈性各向同性體不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)體的局部滑動塊狀結(jié)構(gòu)厚層狀沉積巖、正變質(zhì)巖、塊狀巖漿巖、副變質(zhì)巖塊狀柱狀只有少量的貫穿性較好的節(jié)理裂隙,裂隙結(jié)構(gòu)面間距為0.7~1.5m,一般為2~3組整體性強度較高,結(jié)構(gòu)面相互牽制,巖體基本穩(wěn)定,接近彈性各向同性層狀結(jié)構(gòu)多韻律的薄層及中厚層狀沉積巖、副變質(zhì)巖層狀板狀有層理、片理、節(jié)理,常有層間錯動接近均一的各向異性體,其變形及強度特征,受層面及巖層組合控制,可視為彈塑性體,穩(wěn)定性較差可能產(chǎn)生滑塌,巖層彎張破壞及軟弱巖層的塑性變形碎裂狀結(jié)構(gòu)構(gòu)造影響嚴(yán)重的破碎巖層碎塊狀斷層、斷層破碎帶、片理、層理及層間結(jié)構(gòu)面較發(fā)育,裂隙結(jié)構(gòu)面間距0.25~0.5m,一般在3組以上完整性破壞較大,整體強度很低,并受斷裂等軟弱面控制,多呈彈塑性介質(zhì),穩(wěn)定性很差易引發(fā)規(guī)模較大的巖體失穩(wěn),地下水加劇巖體失穩(wěn)散體狀結(jié)構(gòu)構(gòu)造影響劇烈的斷層破碎帶,強風(fēng)化帶,全風(fēng)化帶碎屑狀、顆粒狀斷層破碎帶交叉,構(gòu)造及風(fēng)化裂隙密集,結(jié)構(gòu)面及組合錯綜復(fù)雜,并多充填黏性土,形成許多大小不一的分離巖塊完整性遭到極大破壞,巖體屬性接近松散介質(zhì)
2.3.1結(jié)構(gòu)面類型不同類型結(jié)構(gòu)面對邊坡穩(wěn)定的影響有所不同。一般而言,構(gòu)造結(jié)構(gòu)面的影響最大,次生結(jié)構(gòu)面次之,原生結(jié)構(gòu)面影響最小。原生結(jié)構(gòu)面是指成巖階段所形成的結(jié)構(gòu)面,按成巖作用的不同又分為火成結(jié)構(gòu)面、沉積結(jié)構(gòu)面及變質(zhì)結(jié)構(gòu)面。構(gòu)造結(jié)構(gòu)面是指在構(gòu)造運動作用下形成的各種結(jié)構(gòu)面,如斷層、節(jié)理、劈理和層間錯動面等。次生結(jié)構(gòu)面是指由外力(如卸荷、爆破、風(fēng)化、水等)作用而形成的各種界面,包括卸荷裂隙、爆破裂隙、風(fēng)化裂隙、泥化夾層等。
2.3.2結(jié)構(gòu)面形態(tài)結(jié)構(gòu)面狀態(tài)指結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀、形態(tài)(起伏程度)、連續(xù)性(延伸程度)、密集程度(結(jié)構(gòu)面間距)、結(jié)合程度、充填狀況以及數(shù)量等。結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀:結(jié)構(gòu)面的空間分布和延展方向,采用走向、傾向、傾角等結(jié)構(gòu)面幾何參數(shù)表示。結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀往往控制著邊坡巖體沿某一結(jié)構(gòu)面的滑動。結(jié)構(gòu)面形態(tài):結(jié)構(gòu)面一般是粗糙不平的,這種形態(tài)對結(jié)構(gòu)面的抗剪強度、乃至巖體的整體強度有重要影響。結(jié)構(gòu)面起伏不平的程度,常用起伏度和粗糙度來表征。結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度及充填狀況:結(jié)構(gòu)面抗剪強度有重要影響。結(jié)構(gòu)面連續(xù)性及間距:結(jié)構(gòu)面的規(guī)模不同,其延展范圍的連續(xù)性也不同。大的結(jié)構(gòu)面延展范圍大,連續(xù)性好,對邊坡穩(wěn)定性不利。結(jié)構(gòu)面數(shù)量:巖體自由變形的可能性會更大,切割面、滑動面、甚至臨空面產(chǎn)生的機會更多,因而組成可能滑動塊體的條件會更多,同時也給地下水活動提供了有利的條件。
2.3.2結(jié)構(gòu)面形態(tài)結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度及充填狀況結(jié)構(gòu)面是閉合的、干凈無充填物,相鄰結(jié)構(gòu)面直接接觸,結(jié)構(gòu)面的抗剪強度取決于結(jié)構(gòu)面壁的巖性、硬度、表面的粗糙度和起伏程度等。結(jié)構(gòu)面是閉合的、但有泥質(zhì)或礦物質(zhì)薄膜等,結(jié)構(gòu)面的抗剪強度不僅取決于面的形態(tài)(光滑、粗糙)和面壁巖性,也取決于這些薄膜礦物的類型及其親水性。結(jié)構(gòu)面是張開的,或被大量不連續(xù)巖粉、巖屑所充填或者充水充氣等,結(jié)構(gòu)面的抗剪強度顯著降低或完全喪失。結(jié)構(gòu)面間被連續(xù)的充填物所充填,兩相鄰的結(jié)構(gòu)面不直接接觸,結(jié)構(gòu)面的抗剪強度取決于結(jié)構(gòu)面表面起伏程度和充填物厚度,以及充填物的成分(硅質(zhì)、鈣質(zhì)、泥質(zhì))與其物理力學(xué)性質(zhì)。當(dāng)結(jié)構(gòu)面充填物的厚度大于起伏差的高度時,應(yīng)以充填物的抗剪強度作為計算依據(jù),不應(yīng)將結(jié)構(gòu)面起伏程度的影響考慮在內(nèi)。
2.3.3結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)結(jié)構(gòu)面的力學(xué)性質(zhì)主要包括三個方面,即:法向變形、剪切變形和抗剪強度。法向變形受結(jié)構(gòu)面的應(yīng)力路徑、抗壓強度及粗糙性等諸多因素影響;剪切變形與巖石強度、結(jié)構(gòu)面起伏程度和法向力等因素有關(guān);抗剪強度結(jié)構(gòu)面類型結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度內(nèi)摩擦角
/°黏聚力
/MPa硬性結(jié)構(gòu)面1結(jié)合好>35>0.132結(jié)合一般35~270.13~0.093結(jié)合差27~180.09~0.05軟弱結(jié)構(gòu)面4結(jié)合很差18~120.05~0.025結(jié)合極差(泥化層)<12<0.02《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》GB50330-20132.4水的作用2.4.1水的力學(xué)作用2.4.2水的物理作用2.4.3水的化學(xué)作用2.4.4降雨的影響
2.4.1水的力學(xué)作用水對邊坡的力學(xué)作用主要包括靜水壓力、浮托力、動水壓力(滲透水壓力)等。不同結(jié)構(gòu)類型的邊坡,有其自身特有的水力學(xué)模型。靜水壓力按作用于邊坡部位和方向的不同,靜水壓力主要包括兩種情況:一是邊坡坡面上的靜水壓力,二是邊坡裂隙的靜水壓力。靜水壓力對邊坡穩(wěn)定的影響可能有利,也可能不利。浮托力處于水下的透水邊坡,承受浮托力作用,坡體有效重量減輕,對邊坡穩(wěn)定不利。動水壓力動水壓力是地下水在流動(滲流)過程中施加于巖土體顆粒上的力。在土壩、基坑工程及水工建筑物中,動水壓力的大小往往是影響工程安全的重要因素之一。
2.4.2水的物理作用材料性質(zhì)材料重度:當(dāng)水在巖土體介質(zhì)中未達到飽和狀態(tài)時,介質(zhì)的重度是濕重度。當(dāng)邊坡較陡時,介質(zhì)濕重度的增大導(dǎo)致自重增大,容易造成邊坡失穩(wěn)。水位升高時,在水位線以下的巖土體介質(zhì)為浮重度,此時自重減小也有增大邊坡的失穩(wěn)可能??辜魪姸龋吼ぞ哿蛢?nèi)摩擦角是決定巖土體材料抗剪強度的重要參數(shù)。除堅硬巖石外,當(dāng)巖土體介質(zhì)特別是巖石裂隙中的泥化層及黏土材料飽和度增加時,黏聚力和內(nèi)摩擦角都將減小,巖土體抗剪強度的減小將降低邊坡穩(wěn)定性。變形模量:當(dāng)裂隙巖體由非飽和狀態(tài)進入飽和狀態(tài)后,其變形模量將不同程度地減小。若邊坡巖體內(nèi)含有此類巖石,在降雨或水庫蓄水時,隨著地下水位的上升,都可能引起邊坡坡體的沉陷,造成邊坡坡面出現(xiàn)裂隙,并產(chǎn)生新的可能滑動面。
2.4.2水的物理作用軟化作用水的軟化作用指水的浸泡使巖土體強度降低,其對巖土邊坡穩(wěn)定性的危害很大。當(dāng)邊坡巖體或較弱夾層的親水性強,有易溶于水的礦物時,如含鹽的黏土質(zhì)頁巖等,浸水后易發(fā)生變化,抗剪強度降低,巖體結(jié)構(gòu)受到破壞并發(fā)生崩解泥化現(xiàn)象,影響邊坡穩(wěn)定。一般而言,巖質(zhì)邊坡裂隙中的泥巖、泥質(zhì)巖層,干燥時強度較高,泥化軟化后,強度降低。對于土質(zhì)邊坡,浸水后的軟化現(xiàn)象則更加明顯,特別是濕陷性黃土邊坡,遇水后將急劇變形破壞。水流沖刷巖體裂隙中常常有軟弱物質(zhì)充填。當(dāng)裂隙中水流速度較大時,在滲透水流的作用下,裂隙中的充填物可能會被水流帶走。對于砂土類材料,特別是粉細(xì)砂,其滲透穩(wěn)定性很差,較小的水力梯度就可能產(chǎn)生失穩(wěn)。水流沖刷往往是河岸崩塌的主要原因。
2.4.3水的化學(xué)作用水對邊坡巖土體介質(zhì)往往有化學(xué)作用。在一定條件下,巖土體礦物因吸收或失去水分子而發(fā)生水化或脫水作用,會引起巖土體介質(zhì)中某些礦物成分的膨脹或收縮,從而導(dǎo)致巖土體的松散、破碎或化學(xué)成分的改變。若水中含有某些酸或堿等成分,可能會與巖土體介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而形成腐蝕破壞。水的化學(xué)作用和氣溫等物理作用相配合,還將加劇巖體的風(fēng)化作用,使巖體的破壞更加嚴(yán)重。與水的物理作用不同,水的化學(xué)作用是一個相對緩慢的過程,其對邊坡穩(wěn)定的影響不是突發(fā)性的。
2.4.4降雨的影響在自然因素中,降雨是誘發(fā)邊坡災(zāi)害的最主要因素。降雨主要表現(xiàn)為對邊坡巖土體力學(xué)參數(shù)的影響,使邊坡穩(wěn)定性發(fā)生變化,從而引起滑坡或泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。降雨對邊坡巖土體參數(shù)的影響,主要包括四個方面:巖土體的重度增大至飽和重度;巖土體材料抗剪強度參數(shù)的降低;邊坡應(yīng)力狀態(tài)的變化;邊坡坡面滲流、坡體滲透,產(chǎn)生動水壓力等。降雨所造成的坡面滲流,因其易帶走坡面的松散物質(zhì),可造成面狀侵蝕和溝狀侵蝕等,尤其對土質(zhì)邊坡侵蝕作用較大。降雨對巖質(zhì)邊坡的影響較小,但若巖體風(fēng)化較嚴(yán)重,降雨強度較大時,則會使巖體的風(fēng)化層受到影響,使其從基巖剝離。在地表水的流動下,會帶走被剝離的巖屑,使新鮮基巖出露,強度降低,風(fēng)化裂隙加深,產(chǎn)生惡性循環(huán)。當(dāng)降水在巖體坡面排泄受阻時,會加大巖體的重量,增加坡體的下滑力。2.5振動作用2.5.1地震作用2.5.2爆破作用
2.5.1地震作用地震對邊坡穩(wěn)定的影響較大,一是地震作用產(chǎn)生水平地震附加力,使邊坡下滑力增大,從而降低邊坡穩(wěn)定性;二是地震產(chǎn)生的地震波可能引起邊坡巖土體應(yīng)力的瞬時變化,造成邊坡巖土體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化甚至破壞。地震對邊坡穩(wěn)定性的影響,除地震的震級及震中距外,還與邊坡巖土體性質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)、坡度以及地下水等諸多因素有關(guān)。累積效應(yīng)邊坡巖土體位移量的大小不僅與震動強度有關(guān),也與經(jīng)歷的震動次數(shù)有關(guān),頻繁的小震對斜坡的累進性破壞起著十分重要的作用,其累積效果使影響范圍內(nèi)的巖體結(jié)構(gòu)松動,結(jié)構(gòu)面強度降低。觸發(fā)(誘發(fā))效應(yīng)觸發(fā)效應(yīng)可有多種表現(xiàn)形式。在強震區(qū),地震觸發(fā)的崩塌、滑坡往往與斷裂活動相聯(lián)系。對于高陡的陡傾層狀邊坡,震動可促進陡傾結(jié)構(gòu)面或裂縫的擴展,并引起陡立巖層的晃動。地震不僅可引發(fā)裂縫中的裂隙水壓力(尤其是在暴雨期)激增而導(dǎo)致破壞,也可因晃動造成巖層根部巖體破碎而失穩(wěn)
2.5.1地震作用強震觸發(fā)的斜坡失穩(wěn)類型主要有滾石、崩塌、滑坡、碎屑流以及復(fù)合形式。失穩(wěn)的斜坡與斷層、地層巖性、地形地貌、地震烈度、斷層運動方式、邊坡結(jié)構(gòu)等有密切聯(lián)系:(1)斷層。強震觸發(fā)的斜坡災(zāi)害展布明顯受活動構(gòu)造控制,86%以上的失穩(wěn)斜坡分布在斷層兩側(cè)10km以內(nèi)。在地震波強大的往復(fù)作用下,結(jié)構(gòu)面粗糙度顯著降低,結(jié)構(gòu)面退化,摩擦系數(shù)降低。(2)地層巖性。失穩(wěn)斜坡發(fā)育最多的地層依次為三疊系、元古代、志留系、泥盆系,但失穩(wěn)斜坡密度最大的地層為奧陶系地層,其次為古老的元古代地層。元古代地層失穩(wěn)斜坡分布頻率較高,主要是因為其地形高陡、同時距離發(fā)震斷層較近。松散地層分布地區(qū)由于地形平坦,幾乎無失穩(wěn)斜坡分布。汶川地震2008.05.12大光包滑坡
2.5.1地震作用(3)地形地貌。失穩(wěn)斜坡主要分布在800~2000m的坡段范圍,其中800~1200m坡段內(nèi)發(fā)育率最高。失穩(wěn)斜坡的發(fā)育率總體隨坡度增高而增大,呈明顯的指數(shù)相關(guān)。(4)地震烈度。失穩(wěn)斜坡與地震烈度之間的關(guān)系密切,地震烈度越大,越容易發(fā)生斜坡失穩(wěn)。95%以上的失穩(wěn)斜坡分布在烈度大于Ⅶ度的地區(qū),Ⅶ以下地區(qū)失穩(wěn)斜坡很少。(5)斷層運動方式。在距離發(fā)震斷層5km內(nèi),斜坡失穩(wěn)運動的方向受斷層運動方式的影響明顯。逆沖為主的區(qū)段,其兩側(cè)斜坡失穩(wěn)的方向多與斷層走向垂直;而走滑為主的區(qū)段,其兩側(cè)斜坡失穩(wěn)的方向多與斷層走向平行。(6)邊坡結(jié)構(gòu)。對于層狀邊坡而言,順層邊坡、反傾邊坡較容易失穩(wěn),而當(dāng)邊坡傾向與巖層傾向垂直時,斜坡具有較好的抗震性能。
2.5.2爆破作用爆破施工廣泛應(yīng)用于各類礦山、水利工程,其往往引起周圍巖體產(chǎn)生不同程度的破壞,從而影響邊坡巖體的穩(wěn)定性。爆破作用對邊坡穩(wěn)定的影響主要體現(xiàn)在三個方面,即爆破的動力作用、爆破對巖體的松動破壞及疲勞破壞等。爆破對巖體的松動破壞表現(xiàn)在巖體中的爆破影響帶上,巖體受影響的程度隨巖體與爆破直接破壞區(qū)的距離增加而逐漸減弱。爆破影響區(qū)的形狀與巖體的結(jié)構(gòu)類型或介質(zhì)類型密切相關(guān)。(a)直接破碎區(qū);(b)巖體崩坍區(qū);(c)松動區(qū);(d)地表變形裂縫區(qū)。2.6邊坡形狀及表面形態(tài)2.6.1邊坡外形2.6.2邊坡坡度和坡高2.6.3邊坡斷面形態(tài)
2.6.1邊坡外形邊坡外形影響邊坡的穩(wěn)定性,其走向的表面形狀影響邊坡巖土體內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)。對于凹形邊坡,邊坡巖土體表面處于二向受壓狀態(tài),穩(wěn)定性較好;對于凸形邊坡,巖土體鼓出,兩側(cè)坡體易受拉應(yīng)力,穩(wěn)定性較差。此外,凹形邊坡等高線曲率半徑越小,越有利于邊坡穩(wěn)定。
2.6.2邊坡坡度和坡高對于均質(zhì)巖土邊坡,坡度越大,坡高越大,其穩(wěn)定性越差。一般而言,當(dāng)邊坡的穩(wěn)定性受同向傾斜滑動面控制時,邊坡高度對其穩(wěn)定性的影響大于邊坡坡度。另外,邊坡坡度越大,坡頂與坡面拉應(yīng)力帶的范圍越大,坡腳應(yīng)力集中帶的最大剪應(yīng)力增加,不利于邊坡穩(wěn)定。
2.6.3邊坡斷面形態(tài)平面邊坡平面邊坡在設(shè)計中經(jīng)常采用,這種邊坡斷面的繪制和計算最簡單,但平面邊坡是按組成邊坡巖體的平均性質(zhì)考慮的。凹邊坡凹邊坡是根據(jù)松散介質(zhì)力學(xué)計算出來的邊坡,上陡下緩,邊坡斷面保持凹形可以使安全系數(shù)顯著增大。在很多情況下,由于風(fēng)化引起巖體性質(zhì)的弱化,可能需要把臺階上部的坡度放緩、而不是加陡。凸邊坡凸邊坡具有上緩下陡的外形。此類邊坡形式較符合露天礦邊坡形成的時間特點,因此適用于深凹露天礦邊坡。2.7其他因素2.7.1人為因素2.7.2風(fēng)化作用2.7.3植被影響
2.7.1人為因素爆破爆破荷載屬于邊坡的動力荷載,爆破施工易引發(fā)巖體破壞。巖體爆破損傷范圍及損傷程度與巖性、爆破方式等有關(guān),可用聲波測試來判定。施工開挖施工開挖對邊坡穩(wěn)定性的影響包括荷載和力學(xué)參數(shù)兩個方面。對于邊坡淺表層的覆蓋層、堆積體、強風(fēng)化帶等的開挖,一般只是引起坡體荷載的變化。對于開挖深度較大的邊坡,如深凹露天礦邊坡、水利工程的拱肩槽邊坡等,施工開挖引起的應(yīng)力釋放,可能會引起巖體內(nèi)裂隙的產(chǎn)生和擴展,從而使邊坡巖體力學(xué)參數(shù)降低,并最終導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。
2.7.1人為因素卸載與加載一方面,由于工程需要,需在邊坡上布置構(gòu)筑物以及堆放建筑材料,增加了邊坡的外部荷載,使邊坡穩(wěn)定性降低。工程開挖的大量棄渣需堆放于渣場,渣場一般位于緩坡平臺位置,當(dāng)下部邊坡較陡時,由堆渣引起的荷載將使邊坡失穩(wěn)。另一方面,工程需要在緩坡地帶(阻滑帶)取土、取石,減小了阻滑段的抗滑力,也有可能導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。工程荷載在水利水電工程中,工程荷載的作用影響邊坡的穩(wěn)定性。例如,拱壩壩肩承受的拱端推力、邊坡坡頂附近修建大型水工建筑物引起的坡頂超載、壓力
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