第九章 斜坡巖(土)體穩(wěn)定的工程地質(zhì)041125

1、第九章斜坡巖(土)體穩(wěn)定性的工程地質(zhì)分析,工程地質(zhì)分析原理,9.1 基本概念及研究意義 斜坡巖(土)體穩(wěn)定性的工程地質(zhì)分折涉及兩個方面的任務(wù)。 一方面要對斜坡的穩(wěn)定性作出評價和預(yù)測；另一方面要為設(shè)計合理的人工邊坡以及制定有效整治措施提供依據(jù)。,表9－1 我國80年代重大崩、滑災(zāi)害事件,①斜坡結(jié)構(gòu)類型分類原則相見9.3節(jié)。,9.2 斜坡巖體應(yīng)力分布特征,9.2.1 斜坡應(yīng)力場的基本特征 (1)由于應(yīng)

2、力的重分布，斜坡周圍主應(yīng)力跡線發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)。無論是在重力場條件下，還是在以水平應(yīng)力為主的構(gòu)造應(yīng)力場條件下，其總的特征表現(xiàn)為愈靠近臨空面，最大主應(yīng)力愈接近平行于臨空面，最小主應(yīng)力則與之近于正交(圖9—2下)。,(2)由于應(yīng)力分異的結(jié)果，在臨空面附近造成應(yīng)力集中帶。但坡腳區(qū)和坡線(斜坡面與坡頂面的交線)區(qū)情況有所不同。 坡腳附近最大主應(yīng)力(相當于臨空面的切向應(yīng)力)顯著增高，且愈近表面愈高(圖9—2下)；最小主應(yīng)力(相當于徑向應(yīng)力)顯

3、著降低，于表面處降為零，甚至轉(zhuǎn)為拉應(yīng)力。因而，這一帶是斜坡中應(yīng)力差或最大剪應(yīng)力最高的部位，形成一最大剪應(yīng)力增高帶，通常是斜坡中最容易發(fā)生變形和破壞的部位，往往因此而產(chǎn)生與坡面或坡底面平行的壓致拉裂面(參見圖3—29)。,圖9－2 用有限元解出的位移跡線圖（上）和主應(yīng)力跡線圖（下）（a）重力場條件（N＝0.33）；（b）以水平應(yīng)力為主的構(gòu)造應(yīng)力場條件下（N＝3）,坡緣附近，在一定條件下，按面的徑向應(yīng)力和按頂面的切向應(yīng)力可轉(zhuǎn)為拉應(yīng)力，形成

4、一張力帶(圖9—3)。因而，這些部位的巖體容易被拉裂形成與波面近于平行的拉裂面(參見圖3—29)。 (3)與主應(yīng)力跡線偏轉(zhuǎn)相聯(lián)系，坡體內(nèi)最大剪應(yīng)力跡線由原先的直線變?yōu)榻茍A弧線，弧的下凹面朝著臨空方向。 (4)坡面處由于徑向壓力實際等于零，所以實際上處于單向應(yīng)力狀態(tài)(不考慮斜坡走向方向的σ2時)，向內(nèi)漸變?yōu)閮上蚧蛉?考慮σ2時)狀態(tài)。,9.2.2 影響斜坡巖體應(yīng)力分布的主要因素 9.2.2.1 原始應(yīng)力狀態(tài)的影

5、響 巖體的原始應(yīng)力狀態(tài)中，水平剩余應(yīng)力的大小對坡體應(yīng)力狀態(tài)的影響尤為顯著。它不但使主應(yīng)力跡線的分布形式有所不同(圖9—2下)，而且明顯地改變了各應(yīng)力值的大小，尤其對坡腳應(yīng)力集中帶和張力帶的影響最大。 在坡腳區(qū)，根據(jù)圖9—2可見，坡底的切向應(yīng)力最大值約相當于原始水平應(yīng)力的三倍左右。當有側(cè)向水平應(yīng)力時，該值成倍增高，如當σ L＝3ρgh時，該值可達7-10ρgh ，與σL=0的情況相比，相差十分懸殊。,,圖9－3 斜坡張力

6、帶分布狀況 及其與水平剩余應(yīng)力（σL）、 坡角（β）關(guān)系示意圖 （據(jù)Stacey，1970）,圖9－4 坡角最大剪應(yīng)力與坡腳和坡底寬（W）關(guān)系圖解（據(jù)Stacey，1970）,9.3 斜坡的變形與破壞 斜坡形成過程中，由于應(yīng)力狀態(tài)的上述變化，斜坡巖(土)體特發(fā)生不同方式、不同規(guī)模和不同程度的變形，并在一定條件下發(fā)展為破壞。斜坡破壞系指斜坡巖(上)體中已形成貫通性破壞面時的變動。而在貫通性破壞面

7、形成之前，斜坡巖體的變形與局部破裂，稱為斜坡變形。斜坡中已有明顯變形破裂跡象的巖體，或已查明處于進展性變形的巖體，稱為變形體。,被貫通性破壞面分割的斜坡巖體，可以多種運動方式失穩(wěn)破壞，如滑落、崩落等。破壞后的滑落體(滑坡)或崩落體等被不同程度地解體。但在特定的自身或環(huán)境條件下，它們還可繼續(xù)運動，演化或轉(zhuǎn)化為其他運動方式，稱為破壞體的繼續(xù)運動。 斜坡變形、破壞和破壞后的繼續(xù)運動，分別代表了斜坡變形破壞的三個不同演化階段。,9.3

8、.1 斜坡變形的主要方式 斜坡變形實際上在其形成過程中即已發(fā)生，表現(xiàn)為卸荷回彈和蠕變兩種主要方式。 卸荷回彈(unloading rebund)是斜坡巖體內(nèi)積存的彈性應(yīng)變能釋放而產(chǎn)生的。在高地應(yīng)力區(qū)的巖質(zhì)斜坡中尤為明顯。成坡過程中斜坡巖體向臨空方向回彈膨脹(參見圖9—2上)，使原有結(jié)構(gòu)松弛；同時又可在集中應(yīng)力和剩余應(yīng)力作用下，產(chǎn)生系列新的表生結(jié)構(gòu)面(參見圖3—29)，或改造一些原有結(jié)構(gòu)面。,在此過程中當然也包含有蠕變

9、，但是它是由巖體中積存的內(nèi)能作功所造成的，所以一旦失去約束的那一部分內(nèi)能釋放完畢，這種變形即告結(jié)束，大多在成坡以后于較短時期內(nèi)完成。 斜坡中經(jīng)卸荷回彈而松弛，并含有與之有關(guān)的表生結(jié)構(gòu)面的那部分巖體，通常稱為卸荷帶。它的發(fā)育深度與組成斜坡的巖性、巖體結(jié)構(gòu)特征、天然應(yīng)力狀態(tài)、外形以及斜坡形成演化歷史等因素有關(guān)。卸荷帶也是斜坡中應(yīng)力釋放的部位，相當于應(yīng)力的降低帶。一般情況下，卸荷帶愈深，應(yīng)力集中帶也分布得愈探。,斜坡的蠕變是在坡體壓

10、力(以自重應(yīng)力為主)長期作用下發(fā)生的一種緩慢而持續(xù)的變形，這種變形包含某些局部破裂，并產(chǎn)生一些新的表生破裂面。坡體隨蠕變的發(fā)展而不斷松弛。瓦伊昂滑坡失事前三年開始的長期觀測，已發(fā)現(xiàn)該區(qū)有蠕變跡象。1963年春季以前，大致保持等速蠕變，同年春季、夏季測得的位移速率為0.14cm／d左右。9月18日連續(xù)大雨后，位移速度逐日迅速增大直至滑坡發(fā)生。蠕變波及范圍可以相當大，,9.3.2 斜坡破壞基本類型 斜坡破壞的分類，國內(nèi)外已有許

11、多不同的方案。近年來，國際工程地質(zhì)協(xié)會(IAEG)滑坡委員會建議(D．M．Cruden，1989)采用瓦思斯的滑坡分類(D．Varnes，1978)作為國際標準方案。分類綜合考慮了斜坡的物質(zhì)組成和運動方式。按物質(zhì)組成分為巖質(zhì)和土質(zhì)斜坡；按運動方式劃分為崩落(塌)(faIls)、傾倒(topples)、滑動(落)(slides)、側(cè)向擴離(1ateral spreads)和流動(flows)等5種基本類型。還可組合成多種復(fù)合類型，如崩塌—

12、碎屑流、滑坡—泥石流等。,瓦恩斯的分類實際上是將斜坡變形、破壞和破壞后的繼續(xù)運動三者綜合在一起。如分類中的“流動”包括了斜坡巖體的蠕變(creep)，又包括了碎屑流(debris flow)和泥流(mud flow)等。前者屬斜坡變形，實際上斜坡發(fā)生滑坡、崩塌等破壞之前，都可能經(jīng)歷過蠕變；后者作為一種與斜坡破壞相聯(lián)系的現(xiàn)象，則大多是由崩塌或滑坡體在繼續(xù)運動過程中發(fā)展而成的運動方式。又如分類中的“傾倒”，實際上也是一種變形方式，其最終破壞

13、可表現(xiàn)為崩塌或滑坡。,鑒于以上原因，可將崩落(塌)(falls)、滑落(坡)(s1iding)和(側(cè)向)擴離(1ateral spreading)作為三種基本破壞方式(圖9-7)，也是斜坡失穩(wěn)的基本方式。就巖體破壞機制而言(參見圖3-2)，崩塌以拉斷破壞為主、滑坡以剪切破壞為主、擴離則主要是由塑性流動破壞所致。(1)崩塌 崩塌包括了小規(guī)模塊石的墜落(free fall)和大規(guī)模的山(巖)崩(rock avalanches)

14、． 崩塌體通常破碎成碎塊堆積于坡腳，形成具有一定天然休止角的巖堆(圖9—71)。在一定條件下，可在繼續(xù)運動過程中發(fā)展為碎屑流。,(2)滑坡 滑坡可按滑動面或破壞面(surface of rupture)縱剖面形態(tài)劃分為平滑型(順層)(translational sliding)和弧形或轉(zhuǎn)動型(切層)滑(slump或rotational sliding)兩種類型。(3)擴離 擴離是由于斜坡巖(土)體中下伏平

15、緩產(chǎn)狀的軟弱曾塑性破壞或流動引起的破壞，軟層上覆巖(土)體或做整體，或被解體為系列塊體向坡前方向“漂移”。這種破壞方式與塊狀滑坡類似。但由于呈塑性流動狀態(tài)的軟巖，可因塊體重力壓縮而被擠入被解體的塊體之間，造成塊體“東倒西歪”，這是它區(qū)別于一般滑坡的重要特征。,崩塌,滑坡,,滑坡的表面形態(tài)及結(jié)構(gòu)(國際滑坡編目小組),,（1）       冠（2）  

16、0;    主斷壁（3）       頂（4）       頭（5）       次斷壁（6）       主滑體（7）   &#

17、160;   足（8）       趾尖（9）       趾（10）   破壞面（11）   破壞面趾（12）   滑覆面（分隔面）（13）   滑移體（14）   減損帶（15）&

18、#160;  加積帶（16）   減損坳陷（17）   減損體（18）   加積體（19）   側(cè)翼（20）原始地面,a: 后緣環(huán)狀拉裂縫,b: 滑坡斷壁,c：橫向裂縫及滑坡臺階,d: 滑坡舌及縱張裂縫后緣,e：滑坡側(cè)壁及羽狀裂縫,表9－4 斜坡巖體結(jié)構(gòu)類型與變形破壞方式對照表,注： φr 、φp軟弱面的殘余（或起動）和基本摩擦角；

19、 α 軟弱面傾角，β斜坡坡角。,9.4 斜坡變形破壞機制與演化 本節(jié)分別討論各類變形破壞地質(zhì)力學(xué)模式的形成與演化，以及它們在空間上的復(fù)合與過程中的轉(zhuǎn)化方式。 9.4.1蠕滑—拉裂 這類變形導(dǎo)致斜坡巖體向坡前臨空方向發(fā)生剪切蠕變，其后緣發(fā)育自坡面向深部發(fā)展的拉裂。主要發(fā)育在均質(zhì)或似均質(zhì)體斜坡(I類)中，侵內(nèi)薄層狀層狀體坡(II5類)中也可發(fā)生。一般發(fā)生在中等坡度(β＜40。)斜坡中。,變形發(fā)展過程中，坡內(nèi)有一可能發(fā)展為

20、破壞面的潛在滑移面，它受最大剪應(yīng)力面分布狀況的控制。該面以上實際上為一自坡面向下遞減的剪切蠕變帶(參見圖3—50中的1、2）,圖9－12 致密粘土邊坡蠕滑－拉裂變形圖示,這類變形，以圖9-14為例，演變過程可劃分為三個階段。 (1)表層蠕滑。巖層向坡下彎曲，后緣產(chǎn)生拉應(yīng)力(圖9—14左)； (2)后緣拉裂。通常造成反坡臺階(圖9-14中)。當坡體后緣發(fā)育有陡傾坡內(nèi)的軟弱結(jié)構(gòu)面時，拉裂更易發(fā)育，這種破裂也可能在地震或人工

21、爆破的觸發(fā)下突然產(chǎn)生。美國阿拉斯加山區(qū)一實例非常典型。如圖9一15所示，被陡傾坡內(nèi)的一組結(jié)構(gòu)面分割的巖體，在一次地震后形成一系列反坡臺坎和串珠狀洼地，臺坎最大高差達3.8m。,這與地震在界面處造成的瞬時拉應(yīng)力，或飽水裂面在被壓縮的“瞬間”空隙水壓力的急劇增高等效應(yīng)有關(guān)，它促進陡傾結(jié)構(gòu)面張性破裂，或在抗剪強度瞬時突然降低時，陡面上積存的殘余剪應(yīng)力使裂面產(chǎn)生“瞬時”剪動，其結(jié)果就造成了上述現(xiàn)象。后緣被拉裂后，造成潛在剪切面上剪應(yīng)力集中，促進

22、了最大剪應(yīng)力帶的剪切變形。 (3)潛在剪切面剪切擾動。隨剪變進一步發(fā)展，中部剪應(yīng)力集中部位可被擾動擴容，使斜坡下半部分逐漸隆起。,隨著變形體開始發(fā)生轉(zhuǎn)動，后緣明顯下沉，拉裂面由開初的張開轉(zhuǎn)為漸趨閉合，裂面互錯方向與前一階段恰好相反。這些跡象預(yù)示變形進入累進性破壞階段，一旦潛在剪切面被剪斷貫通，則發(fā)展為滑坡。 這類變形體發(fā)展為滑坡，由于潛在破壞面呈弧形，共起動條件可采用圓弧滑面試算加以確定，而潛在滑移面處巖(土)體被擾動

23、的程度和貫通率，決定了斜坡的穩(wěn)定狀況。,9.4.2 滑移—壓致拉裂 9.4.2.1 形成條件與演變過程 這類變形主要發(fā)育在坡度中等至陡的平緩層狀體斜按(II2)中。坡體沿平緩結(jié)構(gòu)面向坡前臨空方向產(chǎn)生緩慢的蠕變性滑移?；泼娴逆i固點或錯列點附近，因拉應(yīng)力集中生成與滑移面近于垂直的拉張裂隙，向上(個別情況向下)擴展且其方向漸轉(zhuǎn)成與最大主應(yīng)力方向趨于一致(大體平行坡面)并伴有局部滑移。這種拉裂面的形成機制與壓應(yīng)力作用下格里菲斯裂

24、紋的形成擴展規(guī)律近似，所以它應(yīng)屬壓致拉裂?；坪屠炎冃问怯尚逼聝?nèi)軟弱結(jié)構(gòu)面處自下而上發(fā)展起來的(圖9—16)。,據(jù)實例分析和模擬研究，這類變形演變過程可分為三個階段(圖9—17)。 (1)卸荷回彈階段[圖9一17(a)],,圖9－16 大渡河龔咀前震旦紀花崗巖斜坡中滑移－壓致拉裂變形跡象（參照原水電部成勘院資料，1965）（a）剖面圖；（b）（a）圖中①處細部放大；K1——緩傾角裂隙；K2——陡傾角裂隙,圖9－17 滑

25、移－壓致拉裂變形演說圖（a）、（b）、（c）、（d）發(fā)展階段，說明見正文,(2)壓致拉裂面自下而上擴展階段[圖9一17] 隨著變形的發(fā)展，裂面可擴展至地面。其破裂過程與圖3—9所示巖體剪斷破壞模式十分相似，斜坡巖體結(jié)構(gòu)隨變形發(fā)展而松動，并伴有輕微的轉(zhuǎn)動，仍處于穩(wěn)定破裂階段。圖9—16所示為一典型實例?；◢弾r體中十分發(fā)育的席狀裂隙產(chǎn)狀近于水平，另有兩組陡傾裂隙，其中一組走向與坡面近于平行。平洞內(nèi)巖體蠕變松動跡象明顯，平行被面陡傾

26、裂隙普遍被拉開，并出現(xiàn)多條滑移面與陡傾裂斷面交替的階狀裂隙。,在平洞約60m深處見有一條階狀裂面，陡面張開達2.5cm，由其中涌出大量黃泥漿水。與此同時鄰近鉆孔水位普遍降落，表明與洽移相伴的壓致拉裂面已與地表貫通。在陡緩交界處見有如圖9-15(b)所示羽狀裂面，說明變形體已有輕微轉(zhuǎn)動。 (3)滑移面貫通階段[圖9－17(d)] 變形進入累進性破壞階段。變形體開始明顯轉(zhuǎn)動，陡傾的階狀裂面成為剪應(yīng)力集中帶，陡緩轉(zhuǎn)角處的嵌合體

27、逐個被剪斷、壓碎，并伴有擴容，使坡面微微隆起。待陡傾裂面與平緩滑移面構(gòu)成一貫通性滑移面．則將導(dǎo)致破壞。,9.4.3滑移—拉裂9.4.3.1 形成條件與演變過程 主要發(fā)生在II2、III等類型斜坡中。斜坡巖體沿下伏軟弱面向坡前臨空方向滑移，并使滑移體拉裂解體(圖9—20)。,圖9－20 滑移－拉裂變形圖示（參照Zaruba，1965）①——原地面線；②——變形前；開挖坡面；③——頁巖夾層（滑移面）,受已有軟弱面控制的

28、這類變形，其進程取決于作為滑移面的軟弱面的產(chǎn)狀與特性。當滑移面向臨空方向傾角已足以使上覆巖體的下滑力超過該面的實際抗剪阻力時，則在成坡過程中該面一經(jīng)被揭露臨空，其后緣拉裂面一出現(xiàn)即迅速滑落，蠕變過程極為短暫。一般情況下，當“α ＞φp時，即可出現(xiàn)這種情況。而當“α＝φr時，變形可向滑動逐漸過渡發(fā)展為由坡前向頂緣逐步解體的塊狀(又稱迷宮式)滑坡，其外觀與圖9-10所示擴離體相似。,9.4.4 滑移—彎曲 9.4.4.1 形成條件與演

29、變過程 主要發(fā)育在中—陡傾外層狀體斜坡(II3，、II4)中，尤以簿層狀巖體及延性較強的碳酸鹽類層狀巖體中為多見。這兩類斜坡的滑移控制面傾角已明顯大于該面的峰值摩擦角，上覆巖體具備沿滑移面下滑條件。但由于滑移面未臨空，使下滑受阻，造成坡腳附近順層板梁承受縱向壓應(yīng)力，在一定條件下可使之發(fā)生彎曲變形。,根據(jù)實例分析和模擬研究，這類變形演變過程可分為三個階段(以平面滑面為例)。 (1)輕微彎曲階段（圖9—24(a)]。

30、彎曲部位僅出現(xiàn)順層拉裂面、局部壓碎，坡面輕微隆起，巖體松動。前述金龍山實例屬此階段。彎曲隆起通常發(fā)生在近坡腳而又略高于坡腳的部位，這可能是由于該處順層壓應(yīng)力與垂直層面的壓應(yīng)力之間壓力差較大所致。此外，層狀巖體原始起伏彎曲部位，也是有利于發(fā)生彎曲的部位。 (2)強烈彎曲、隆起階段[圖9—24(b)]。彎曲顯著增強，并出現(xiàn)剖面X型錯動，,圖9－23 瓦伊昂水庫滑坡滑動前位移觀測資料（a）和地質(zhì)剖面圖（b）（據(jù)L.Muller，1

31、974）①——灰?guī)r；②——含粘土夾層的薄層灰?guī)r（侏羅系）；③——含燧石的厚巖灰?guī)r（白堊系）；④——泥灰質(zhì)灰?guī)r（白堊系）；⑤——老滑坡；⑥——滑移面； ⑦——滑動后地面線,其中一組逐漸發(fā)展為滑移切出面。由于彎曲部位巖體強烈擴容，地面顯著隆起，巖體松動加劇，往往出現(xiàn)局部的崩落或滑落，這種坡腳附近的“卸荷”也更加促進了深部的變形與破壞。 (3)切出面貫通階段?；泼尕炌úl(fā)展為滑坡，具崩滑特性，有的表現(xiàn)為滑塌式滑坡。

32、 “椅”形滑移面情況與平直滑移面的有所不同，其強烈彎曲部位發(fā)生在滑移面轉(zhuǎn)折處，且不需形成切出面而沿原有靠椅形面滑動。 此外，巖層傾角大于斜坡坡角(α ＞ β)時，也可發(fā)生類似變形。圖9—25所示鐵西滑坡即為一典型實例。,滑坡發(fā)生在強烈彎曲隆起的滑移—彎曲體之上。由圖可見，滑移—彎曲體的上部沿層面下滑，擠壓下部巖層使之撓曲，并形成一弧形潛在滑移面(圖9—25中2—2割面)，而彎曲最強烈的部位發(fā)生在滑移面轉(zhuǎn)緩部位[與椅狀滑面

33、情況類似)?；碌陌l(fā)生正是由于恰好在強烈彎曲部位采石所致。,圖9－24 雅壟江霸王山滑坡形成過程示意圖,在高山峽谷區(qū)，尤其在高地應(yīng)力地區(qū)，這類變形的發(fā)育深度可以很深。圖9一22所示為雅壟江二灘金龍山斜坡中的變形體。經(jīng)勘探發(fā)現(xiàn)斜坡中上覆二疊紀玄武巖和陽新灰?guī)r，沿與下伏粘土巖的接觸帶發(fā)生滑移(部分沿玄武巖與陽新灰?guī)r接觸面滑移)，并在坡腳附近造成彎曲，使巖層產(chǎn)狀出現(xiàn)異常(圖9—22中⑤)，產(chǎn)生一系列破裂跡象。近幾年來的觀測資料也表明，變形

34、仍在緩慢進展。,9.4.5 彎曲—拉裂(傾倒) 9.4.5.1 形成條件與演變過程 主要發(fā)育在陡立或陡傾內(nèi)層狀體(II4、II5類)組成的中—極陡坡中。主要發(fā)生在斜坡前緣，陡傾的板狀巖體在自重彎矩作用下．于前緣開始向臨空方向作懸臂梁彎曲，并逐漸向坡內(nèi)發(fā)展。彎曲的板梁之間互相錯動并伴有拉裂，彎曲體后緣出現(xiàn)拉裂縫，形成平行于定向的反坡臺階和槽溝。板梁彎曲劇烈部位往往產(chǎn)生橫切扳梁的折裂(圖9—27)。,硬而厚的板粱，其變形的發(fā)展

35、可劃分為如圖9—28所示各階段。 (1)卸荷回彈陡傾面拉裂階段。 (2)板梁彎曲，拉裂面向深部擴展并向坡后推移階段。如果坡度很陡，此階段大多伴有坡緣、坡面局部崩落。 (3)板梁根部折裂、壓碎階段。巖塊轉(zhuǎn)動、傾倒，導(dǎo)致崩塌。 由于隨板梁彎曲發(fā)展．作用于板梁的力矩也隨之而增大，所以這類變形一旦發(fā)生，通常均顯示累進性破壞特性。,圖9－27 彎曲－拉裂變形實例（a）石英片巖斜坡中的變形跡象（岷江上游耽達）

36、；（b）陡立厚層灰?guī)r斜坡中的變形跡象（峨嵋）,圖9－28 彎曲－拉裂（厚層板梁）變形演進圖,薄而較軟的層狀巖體，由于彎曲變形角度可以很大，最大彎折帶常形成傾向坡外斷續(xù)的拉裂面，巖層中原有的垂直層面的裂隙轉(zhuǎn)向坡外傾斜(圖9—29)。在這種情況下，繼續(xù)變形將主要受這些傾向坡外的破裂面所控制，實際上已轉(zhuǎn)為滑移(或蠕滑)—拉裂變形，最終發(fā)展為滑坡(圖9—29)，這一演化過程已為再現(xiàn)模擬所證實(固9—30)。值得指出的是，傾內(nèi)層狀體斜坡演

37、化過程中具有雙重潛在滑移面特征，可分別形成表層滑場和深部滑坡(圖9—30)。,9.4.6塑流—拉裂 這類變形主要發(fā)生在軟弱基座體斜坡(IV類斜坡)中。下伏軟巖在上段巖層壓力作用下，產(chǎn)生塑性流動并向臨空方向擠出，導(dǎo)致上覆較堅硬的巖層拉裂、解體和不均勻沉陷。風(fēng)化作用以及地下水對軟弱基座的軟化或溶蝕、潛蝕作用，是促進這類變形的主要因素。 在軟弱基座產(chǎn)狀近于水平的斜坡(IV1)中，通常可見如圖9—3l所示變形跡象，上覆硬巖的拉

38、裂起始于軟弱層的接觸面，這是由于軟巖的水平變形遠遠超過硬巖所致。,斜坡前緣可出現(xiàn)局部墜落。隨著上覆坡體的拉斷解體，則發(fā)展為側(cè)向擴離，或塊狀(迷宮式)滑坡(見圖9一10)。當上覆巖層也具有一定塑性時，被下伏呈塑流狀的軟巖載馱的坡體可整體向臨空方向漂移，并于其后緣某處產(chǎn)生拉裂造成陷落帶，形成整體式的側(cè)向擴離，其演進過程如（圖9—32）所示。上述兩種形式的變形體，也可在特大暴雨作用下產(chǎn)生平推式滑坡。,圖9－31 塑流－拉裂變形體（實例據(jù)Z

39、aruba，1971）,圖9－32 塑流－拉裂發(fā)展為整 體式側(cè)向擴離的過程示意圖（實例據(jù)J.Rabar，1971）黑色層為褐煤層，其它為粘土層,軟弱基座傾向坡內(nèi)的陡崖(IV2)，變形過程表現(xiàn)為另一種方式(圖9—33)： (1)卸荷回彈陡立裂縫的形成[圖9—33中(a)] 在陡崖形成過程中，由于應(yīng)力分異形成由坡緣拉應(yīng)力帶向縱深擴展的一系列陡立拉裂縫。 (2)前緣塑流—拉裂變形（圖9—33(b)一(c)]

40、 軟弱基座被切露，改變了其原有的封閉狀態(tài)，并在上覆巖層的強大壓力作用下而被壓結(jié)和向臨空方向擠出，使上覆巖體產(chǎn)生自坡面向內(nèi)其值遞減的不均勻沉陷，因而造成上覆,硬巖被拉裂，或使原已形成的拉裂縫得以進一步擴展。拉裂縫首先出露于陡崖坡緣附近，自上而下地擴展。被拉裂縫分割出來的板粱或巖柱，可因基座軟巖擠出的進一步發(fā)展而傾倒崩落。 (3)深部塑流一拉裂變形[圖9－33中(d)－(f)] 隨基座軟層塑流的發(fā)展，拉裂縫出現(xiàn)部位由坡緣向

41、后側(cè)推移。某些高陡斜坡中，這種拉裂縫發(fā)育深度可達200m以上。被分割的高大巖柱或板梁，其根部可因此而被剪裂或壓碎，使變形向蠕滑—拉裂方式轉(zhuǎn)化。一旦后緣拉裂面轉(zhuǎn)而閉合，則預(yù)示進入潛在滑移面貫通階段，變形將發(fā)展為崩滑或滑塌。,圖9－33 軟弱基座陡崖塑流－拉裂演化過程示意圖（a）卸荷回彈拉裂；（b）前緣塑流－拉裂；（c）前緣傾倒崩落；（d）深部塑流－拉裂；（e）轉(zhuǎn)化為蠕滑－拉裂；（f）崩滑,9.4.7 斜坡變形模式的復(fù)合9.

42、4.7.1 變形模式的空間組合(1)斜坡前、后不同變形模式的組合 如圖9一35所示為坡前的彎曲—拉裂與后側(cè)滑移—壓致拉裂組合的實例。(2)淺部、深部不同變形模式的組合 前述金龍山斜坡變形體為一典型實例(見圖9—22)。其深部為滑移—彎曲變形，而在坡腳臨空面影響范圍之內(nèi)的淺部，玄武巖沿一組向坡外傾斜的似層面蠕滑，后緣陡傾坡內(nèi)的一組裂隙被顯著拉開，屬典型的滑移—拉裂變形。深部彎曲造成的表層巖石隆起與松動必然會促進淺部變

43、形的發(fā)展，如果淺部巖體因變形發(fā)展而滑落，減小彎曲部分的垂向壓力，,9.4.7.2 變形模式的轉(zhuǎn)化,圖9－37 彎曲－拉裂轉(zhuǎn)化為蠕滑－拉裂（參照霍夫曼，1973）,轉(zhuǎn)化具有多種形式。根據(jù)本章前述實例，彎曲—拉裂——滑移(或蠕滑)—拉裂，彎曲—拉裂——滑移—壓致拉裂；塑流—拉裂——蠕滑—拉裂；滑移—彎曲——蠕滑(滑移)—拉裂。,,查納滑坡,貴陽沙沖路滑坡,龍羊峽庫岸滑坡,2003年5月11日貴州省三穗縣平溪特大橋滑坡致使3

44、5人死亡，毀壞橋墩,2003年7月13日 三峽庫區(qū)沙鎮(zhèn)溪發(fā)生千將坪滑坡，致使24人失蹤。,滑坡壁,滑坡周界,西藏易貢特大崩滑災(zāi)害,雞扒子滑坡全貌,鹽池河崩塌,新灘滑坡全貌,9.5 斜坡破壞后的運動學(xué)9.5.1 滑落體運動速度9.5.2 崩(墜)落塊石的運動特征 其運動方式隨接受塊石斜坡的坡度、坡形和性能不同而不同。研究表明(只有在坡度小于某一臨界值(約27。)時，崩落體才停積于崖腳：隨坡度增大，可分別表現(xiàn)為滑動、滾

45、動、跳躍和自由崩落等方式，大部或全部被搬運至坡腳(圖9—40)。 9.5.3運動狀態(tài)的“流體”化 一定條件下，滑坡體或崩塌休可在繼續(xù)運動過程中轉(zhuǎn)化為“流體”狀態(tài)，稱“流體”化。主要表現(xiàn)為碎屑流、泥流或土爬、泥石(洪)流和濁流等。,碎屑流(debris flows)和泥流或土爬(earthJl珊)系指由滑坡體或崩塌體自身轉(zhuǎn)化而成的流體。前者是一種高速散體狀流體，后者則是一種速度不太大的塑性粘滯流。 泥石(洪)流(debr

46、js flows)按其定義應(yīng)屆一種洪流。它總是與暴雨或山洪相聯(lián)系，是在有足夠酌外部水流(或降雨)參與下形成的一種高密度“流體”。我國1981、1982四川暴雨滑坡發(fā)生期間，有不少這樣的實例。 濁流(turbidity current)系指水下的高密度流或異重流，見于水下滑坡(見圖9—11)?；胨械幕禄虮浪w，也可部分轉(zhuǎn)化為濁流。,泥石型,水石型,泥流型,坡面型泥石流,溝谷型泥石流,云南蔣家溝泥石流,,,,,9.6 斜坡變

47、形破壞與內(nèi)外應(yīng)力的關(guān)系 斜坡之所以能發(fā)展為最終破壞，又總是和一定的內(nèi)外應(yīng)力對斜坡的改造作用相聯(lián)系的。這些作用對斜坡穩(wěn)定性造成的影響有的是可逆的，有的是不可逆的。它們主要通過以下幾方面來改變斜坡的穩(wěn)定性。 (1)改變斜坡的外形，實際上是改變了斜按的臨空狀況及應(yīng)力場。屬于這方面的作用包括流水、海、湖(包括人工湖泊)的蝕淤，泥石流的侵蝕刨蝕和堆填以及人工開挖、堆放等： (2)改變斜坡巖體的結(jié)構(gòu)特征和力學(xué)性質(zhì)，,即降低斜坡的抗

48、變形、抗破壞能力。屬于這方面的作用包括風(fēng)化作用、凍融作用和地下水的作用等不可逆因素(水的浸濕軟化作用等可逆因素)。 (3)改變斜坡巖體的應(yīng)力狀況。屬于這方面的作用包括地下水動水壓力和空(孔)隙水壓力的作用、區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的變化、地震力、人工爆破震動力以及開挖斜坡、工程荷載等。這些動力如果已使斜坡造成變形或破壞，其影響則為不可逆的，否則為可逆的。 在影響某一斜坡穩(wěn)定性的諸多因素中，往往可以確定其中起關(guān)健性作用的主導(dǎo)因素，,

49、它是在斜坡演變歷史中不斷降低斜坡穩(wěn)定性的動力因素。某些可逆因素，如降雨、洪水、地震及氣溫的變化等，可以使穩(wěn)定性已接近失穩(wěn)狀態(tài)的斜坡突然破壞，它并不一定是促使斜坡穩(wěn)定性降低的主導(dǎo)因素，稱為觸發(fā)或誘發(fā)因素(圖9—45)。 與地下水作用的關(guān)系 地下水作用活躍帶及水動力模型 斜坡巖(土）體中地下水作用活躍帶可有多種形式。強烈的溶蝕作用、滲透變形以及軟化、泥化作用等，可在斜坡中形成對斜坡演變起重要控制作用的活躍帶(如圖

50、9—48所示)。,經(jīng)歷過強烈風(fēng)化的某些斜坡巖體(如巖漿巖等)，在強風(fēng)化帶或殘積土層與弱風(fēng)化帶間，也可形成一為承壓特征的地下水活躍帶(如圖9—49所示)。此外某些滑坡或崩坡積物與基巖接觸面，也?？沙蔀榈叵滤饔玫幕钴S帶。如圖9—50所示，當覆蓋物的透水性能低于下伏基巖時，使斜坡巖體中原來的潛水水流變?yōu)槌袎核鳎@樣接觸面處不僅成為地下水滲透變形的活躍帶，并且對上覆堆積物底面可形成明顯的空隙水揚壓力。,斜坡巖體在變形發(fā)展過程中，將不斷產(chǎn)生一

51、系列新的破裂面，從而改變了巖體的水動力學(xué)特征，也可形成一些新的地下水活躍帶。以傾向?qū)訝铙w斜坡為例，可劃分為圖9—51所示幾種主要水動力學(xué)模型。 地下水的溶蝕和滲透變形等作用的分析評價，屬其它有關(guān)章節(jié)討論內(nèi)容。這里著重討論地下水壓力造成的影響。,圖9－51 順向?qū)訝铙w斜坡水動力學(xué)基本模型左：包氣帶－季節(jié)變動帶水動力型：（a）（b）間歇裂隙充水承壓型（陰影曲線代表空隙水壓力分布狀況），（c）間歇下滲－潛水型，（d）間歇潛水型；

52、右：層間含水層水動力型:（a）弱循環(huán)承壓型，（b）、（c）強循環(huán)承壓型,1 動水壓力和空隙水壓力起動機制 斜坡巖(土)體中水動力條件的劇變，通常是由于地下水補給的激增(如特大暴雨、山洪等)或排泄水位異常變動(如河、庫水位波動或排泄通道堵塞等)所引起?？赏ㄟ^以下方式造成斜坡失穩(wěn)。 1．動水壓力驅(qū)動型 主要發(fā)生在具間歇性(下滲)潛水型水動力特征(圖9—511(c)、I(d)型)的斜坡或滑坡體中?？砂串惓Ｋμ荻扔嬎?/p>

53、穩(wěn)定性。前述1982年長江雞扒子滑坡和1986年香溪馬家壩滑坡(見表9—1)，均為老滑坡體的局部和整體復(fù)活，并且都是由暴雨引發(fā)的異常動水壓力的驅(qū)動所致。經(jīng)計算，雞扒子滑坡,起動時水力梯度高達0.19倍，穩(wěn)定系數(shù)陡降0.2左右，導(dǎo)致滑坡體復(fù)活。 2．空隙水壓力起動型 (1)平推式滑坡 主要發(fā)生在平緩層狀體斜坡的滑移—壓致拉裂或塑流—拉裂變形體中。斜坡巖體具有間歇裂隙充水承壓型水動力特征[圖9—51左(a)]。在

54、特大暴雨條件下，巖體在裂隙中充水的靜水壓力和滑移面空隙水揚壓力的聯(lián)合作用下，有可能被平推滑出。其起動機制如圖9—52所示。可以后緣拉裂縫(假定垂直分布)中充水臨界高度(hcr)作為起動判據(jù)，在滑面緩傾外(或內(nèi))時：,（9－23） 式中：W——滑坡單寬重量（t/m）；α——滑移面順

55、滑坡方 向傾角（傾向坡外為正值，反之為負）；L——滑塊底 面沿滑動方向長；φ——滑面摩擦角，不考慮內(nèi)聚力C；γw 為水的容量（ γw ＝ρwg）。 當α＝0時，上式可簡化為：（9－22）,(2)傾倒失穩(wěn) 發(fā)生在厚扳梁彎曲—拉裂(傾倒)變形體中?？障端畨毫ψ饔梅绞脚c前者相似，但以塊體繞支撐軸作轉(zhuǎn)動傾倒墜落方式失穩(wěn)(圖9—53)。,9.6.2.3 超空隙水壓力激發(fā)機制 斜坡巖(

56、土)體的變形與破裂，也可引起斜坡內(nèi)部空隙水壓力的激變．從而促進其變形與白破壞。可有以下幾種方式。 1．架空、擴容帶突然壓密激發(fā)機制 2．水擊激發(fā)機制9.6.3 與氣候條件的關(guān)系 氣候條件通過多種作用方式改變斜坡的穩(wěn)定狀況。如風(fēng)化作用、降雨(暴雨)作用，風(fēng)蝕作用以及高寒地區(qū)的凍融作用等。9.6.4 與人工開挖的關(guān)系,9.7 斜坡穩(wěn)定性評價與預(yù)測9.7.1過程機制分析法 這種方法的實質(zhì)就是應(yīng)用前述斜坡

57、變形、破壞的基本規(guī)律，通過追溯斜坡演變的全過程，對斜坡穩(wěn)定性發(fā)展的總趨勢和區(qū)域性特征作出評價和預(yù)測。主要包括以下幾個方面。9.7.1.l 根據(jù)階段性規(guī)律預(yù)測斜坡所處演變階段和發(fā)展趨勢 這方面的預(yù)測大致有以下一些內(nèi)容： (1)確定斜坡可能的變形形式和破壞方式,如前所述，斜坡可能具有的變形形式和破壞方式與斜坡外形特征、地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及所處環(huán)境之間是密切相關(guān)的。對于一個具一定外形和結(jié)構(gòu)特征的斜坡，可以應(yīng)用赤平投影方法綜合分析坡

58、體中起控制作用的結(jié)構(gòu)面或軟弱帶的空間組合狀況，對照表9—4，即可大致確定斜坡的類型和可能的變形機制及破壞方式。 (2)根據(jù)斜坡變形跡象判定斜坡演變階段通過現(xiàn)場調(diào)研，查明某一具體斜坡已有的變形跡象，闡明其形成演變機制，即可參照前述各類變形模式演變圖式和階段劃分的地質(zhì)依據(jù)，,確定斜坡所處演變階段。例如圖9—16所示某壩左岸平洞中所揭示變形跡象和岸坡外形特征等，可以判定變形已進入“壓裂面擴展”階段．這是當時放棄該壩址的重要原因之一。

59、又如魯龐水庫古壩肩的地面和平洞資料(參見圖9一18)，清楚顯示變形已進入“滑移面貫通”階段．并可大致固定必須加以清除的范圍。 分析中應(yīng)特別注意變形模式的轉(zhuǎn)化標志。例如前述黃崖斜坡(參見圖9—34)，長期位移觀測資料表明，陡立拉裂面目前仍在緩慢拉開，且拉裂面外測相對上錯，說明其變形仍屬塑流一拉裂的繼續(xù)。,若轉(zhuǎn)化為蠕滑一拉裂，必然引起后線拉裂面閉合和錯動方式的改變，這是“轉(zhuǎn)化”的標志，也是這類變形體即將產(chǎn)生深層大規(guī)模破壞的預(yù)兆。

60、 此外，還可以根據(jù)推算蠕變速率等方法來確定演變階段(參見9·4·5．6)。 (3)演化全過程再現(xiàn)模擬分析9.7.l.2 根據(jù)周期性規(guī)律判定促進斜坡演變的主導(dǎo)因素 促進斜坡變形破壞的各種因素，在地質(zhì)歷史進程中部有其各自的周期性變化規(guī)律。,例如河流由侵蝕變?yōu)橛俜e、由淤積再轉(zhuǎn)為侵蝕；地震的周期性出現(xiàn)以及氣象、水文動態(tài)的季節(jié)性變化和多年變化等。因而斜坡演變也會具有周期性變化規(guī)律，并且必然受主導(dǎo)因素的周

61、期性變化規(guī)律所制約。這樣，追溯斜坡演變過程中的周期性規(guī)律，也就可以判定不同時期促進斜坡演變的主導(dǎo)因素。9.7.1.3 根據(jù)區(qū)域性規(guī)律闡明斜坡穩(wěn)定性分區(qū)特征 (1)地區(qū)近期的升降特征 地區(qū)近期的升降狀況，決定了區(qū)域斜坡穩(wěn)定狀況的演化趨勢。,在評價河谷斜坡穩(wěn)定性時，應(yīng)注意河谷發(fā)育史中曾出現(xiàn)過的強烈下切期。這些時期也就是斜坡變形破壞的活躍期，常?？赡鼙４嬷鄳?yīng)時期造成的古滑坡、崩塌殘體。這種現(xiàn)象在我國西南山區(qū)河流中十分普通

62、，往往是水庫庫岸穩(wěn)定性研究的重點地段，(2)地區(qū)構(gòu)造最大主壓應(yīng)力方向及其變化(3)活斷層斷面特征及活動方式,9.7.2 理論計算(量化)分析法9.7. 2.I 理論計算(量化分析)及其與過程機制分析的關(guān)系 (1)力學(xué)模型和數(shù)學(xué)模型：必須根據(jù)地質(zhì)和演變機制模式建模。潛在破壞面的位置和形態(tài)特征、坡體中的變形破裂跡象，以及水動力學(xué)模式等，均要通過變形破壞機制分析加以確定。 (2)主導(dǎo)因素和敏感因素：根據(jù)斜坡形成演化全過

63、程與各環(huán)境動力因素的相關(guān)分析加以確定。,不僅是單體斜坡穩(wěn)定性計算中建立動力作用模型的依據(jù)，而且也是群體斜坡穩(wěn)定性評價時確定權(quán)值和隸屬度等有關(guān)參數(shù)的重要信息。 (3)計算參數(shù)的選?。浩麦w各種強度參數(shù)和物理、水理等參數(shù)，那是隨斜坡演化的變量，因而只有判明斜坡的演變機制和發(fā)展階段，才能正確選定。例如進入滑移面貫通階段的變形體，滑移面強度已接近殘余值；緩慢變形的蠕變體，可采用流變試驗確定有關(guān)參數(shù)。此外在采用反演分折推定參數(shù)時，也必須對變

64、形破壞機制和(或)破壞后運動學(xué)特征作出正確判斷。,(4)計算方法的選擇：方法選擇也要建立在機制分析基礎(chǔ)上。破壞判據(jù)計算法，可以更充分地反映斜坡演變的實際情況，得進一步探索完善的分析方法。9.7.2.2斜坡穩(wěn)定性計算（略）,9.8 防治斜坡變形破壞的原則及主要措施9.8.1 斜坡變形破壞的防治原則 防治原則應(yīng)以防為主，及時治理，并應(yīng)根據(jù)工程的重要性制訂具體整治方案。 以防為主就是要盡量做到防患于未然。所謂防主要包括

65、兩方面內(nèi)容。 第一，要正確地選擇建筑場地，合理地制訂人工邊坡的布置和開挖方案。例如在高地皮力區(qū)開拍人工邊按時，應(yīng)注意合理布置邊墳方向，盡可能使邊坡走向大致與地區(qū)最大主應(yīng)力方向一致，露天采礦宜采用橢圓形礦坑(參見圖9—5)，其長軸應(yīng)平行于最大主應(yīng)力方向。,對于那些穩(wěn)定性極差，而治理又難度高、耗資大的斜坡地段(例如；有可能發(fā)生或再次活動的大型滑坡區(qū)、崩塌區(qū))，應(yīng)以繞避為宜。 第二，查清可能導(dǎo)致天然斜坡或人工邊坡穩(wěn)定性下降的因

66、素，事前采取必要措施消除或改變這些因素，并力圖變不利因素為有利國親，以保持斜坡的穩(wěn)定性，甚至向提高穩(wěn)定性的方向發(fā)展。,及時處理就是要針對斜坡已出現(xiàn)的變形破壞的具體狀況，及時采取必要的增強穩(wěn)定性的措施。當斜坡變形跡象已十分明顯或已進入加速短變階段時，僅采取消除或改變主導(dǎo)因素的措施已不足以制止破壞發(fā)生，在這種情況下，必須及時采取降低斜坡下滑力，增強斜坡抗滑能力的有效措施，迅速改善斜坡的穩(wěn)定性。 考慮工程的重要性是制訂整治方案必須遵循

67、的經(jīng)濟原則。對于那些威脅到重大永久性工程安全的斜坡變形和破壞，應(yīng)采取較全面的、嚴密的整治措施，以保證斜坡具有較高的安全系數(shù)。對于一般性工程或臨時性工程，則可采取較簡易的防治措施。,9.8.2 斜坡變形破壞的防治措施 根據(jù)上述防治原則，措施可歸納為以下幾個方面。9.8.2.l 消除、削弱或改變使斜坡穩(wěn)定性降低的各種因素 這方面的措施可分為兩類。一類是針對導(dǎo)致斜坡外形改變的因素而采取的措施。主要是保證斜坡不受地表水的

68、沖刷或海、湖、水庫水波浪的沖蝕。如修筑導(dǎo)流堤(順壩或丁壩)、水下防波堤(破浪堤)等(參見第十四、十五兩章)。另一類措施是針對改變斜坡巖體強度和應(yīng)力狀態(tài)的因素采取的。為了防止易風(fēng)化的巖石表層由于風(fēng)化而產(chǎn)生剝落可以在邊坡筑成之后,用灰漿抹面，或在坡面上用漿砌片石筑一層護墻。在護墻腳處一定要設(shè)排水措施，排除坡內(nèi)積水。為了防止墜石，可在坡面上鋪設(shè)鋼絲網(wǎng)，或增設(shè)阻擋落石的鐵鏈攔柵。對于脹縮性較強的土質(zhì)斜坡，可在邊坡面上種植草皮，使坡面土層保持一定

69、的濕度．防止坡面開裂，減小降水沿裂縫滲入的可能性，避免土層性能惡化而發(fā)生土爬或滑坡。 調(diào)整坡面水流、排除斜坡內(nèi)的地下水、截斷進入坡內(nèi)的地下水流，對于防止坡體軟比、消除滲透變形作用、降低空隙水壓力和動水壓力，都是極為有效的。這些措施在滑坡區(qū)和可能產(chǎn)生滑坡的地區(qū)尤為重要。,為了不讓外圍地表水進入滑坡區(qū)，可沿滑坡邊界修筑天溝（圖9－78a）溝壁應(yīng)不透水，否則反而起到向斜坡內(nèi)輸水的作用。在滑坡區(qū)內(nèi)，為了減少降雨滲入，可在坡面修筑排水溝。

70、在巖質(zhì)斜坡中還可采用灰漿溝縫等措施。,圖9－78 排除滑坡區(qū)地表和地下水的措施,排除地下水的措施很多，應(yīng)根據(jù)斜坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征和水文地質(zhì)條件加以選擇。通常在土質(zhì)斜坡內(nèi)修筑支撐盲溝能收到良好效果（圖9－78b）。截斷地下水流對于防止深層滑動或治理較大型的滑坡是很有效的，一般采用地下排水坑道（圖9－79）。斜坡若有含水層時，水平坑道設(shè)在含水層與隔水層之間效果較好。,圖9－79 截斷地下水流的地下排水坑道