工程地质学 中国地质大学 第5章(2) 斜坡变形破坏工程地质研究

第5章第二部分若斜坡滑动时，各土条围绕圆心O旋转，则斜坡的稳定性系数为该土条的总抗滑力矩与总滑动力矩之比：为滑弧全长。式中：：若各土条宽度相等，则LhbghtgbgLCKRhbgRtghbgLCKiiiiiiiiiiiisincossincos最危险滑面的确定：对于均质粘性土斜坡最危险滑动面应通过坡脚，圆心O的位置按以下步骤确定：（1）根据下表中坡角值查1和2，找出0点（2）按下图所示确定E点；（3）连接EO，在EO的延长线上取一系列圆心O1，O2，…,On;（4）分别计算O1，O2，…,On所对应滑动圆弧上的稳定性系数K1，K2，…，Kn，联其端点，所得曲线上最小的Kmin值所对应的Om点，即为最危险滑弧圆心。若土层复杂，则Om不一定是最危险滑动弧圆心，为此，可过点作垂直OE的线段，在该线段上取其相应的K值，用上述方法求得最小的K值。楔形体滑动•楔形体滑动的滑动面由两个倾向相反、且其交线倾向与坡面倾向相同、倾角小于边坡角的软弱结构面组成。稳定性系数计算的基本思路•首先，将滑体自重W分解为垂直交线BD的分量N和平行交线的分量T，然后将N投影到两个滑动面的法线方向，求得作用于滑动面上的法向力N1和N2，最后求得抗滑力及稳定性系数。•可能滑动体的滑动力为T=Wsinβ，垂直交线的分量为N＝Wcosβ。•将Wcosβ投影到△ABD和△BCD面的法线方向上，求得法向力N1、N2)sin(sincos)sin(sin,)sin(sincos)sin(sin21121122122121WNNWNN边坡的抗滑力BCDABDsSCSCtgNtgNF212211•边坡的稳定性系数sin212211WSCSCtgNtgNKBCDABD根据滑面纵剖面的起伏情况，取单位宽度考虑，把滑体划分成若干块段，1，2，……n第i条块的受力情况分析：折线滑面——剩余推力法滑块两侧的摩擦力和滑体自身挤压力不考虑自重Wi、水平地震力KcWi、侧水压力PW、上一条块的剩余下滑力Ei-1、本条的剩余下滑力Ei的反力、扬压力Ui、法向反力Ni、切向反力Ti基本荷载（仅考虑重力）计算如下：11αsinW1块：下滑力：第11111LCφtgαcosW抗滑力：11111111LCφtgαcosWαsinWE2222112221122LCφtg)ααsin(EαcosW)ααcos(EαsinW2抗滑力：块：下滑力：第传递系数212222222221211222222222221122211222ELCφtgαcosWαsinWφtg)ααsin()ααcos(ELCφtgαcosWαsinWLCφtg)ααsin(EαcosW)ααcos(EαsinWEi1iiiiiiiiiELCφtgαcosWαsinWE:i块第n1nnnnnnnnnELCφtgαcosWαsinWE:n块第，斜坡体稳定若，斜坡体不稳定若00nnEE有地下水时，需要考虑边界上的水压力：iwiiiLhhU)(2121底面浮托力：222121211iwiWiwiWhPhP两侧水压力：1111sin(cos)cos()sin()00iiiiiiiiiiiiiissiitgEWWtgCLEKKEE当时，取＝。考虑安全储备，减小抗滑力)sin()cos(]sin)(cos[1cos)(sin1111'1'iiiiiiiiiiWiWiiiiiiWiWiiiKstgELCPPUWtgKsPPWE系数，即为滑坡的整体稳定性这时的，直至偏小，则取，表明如果，再计算偏大，则取，表明如果迭代得的位置，，代入公式中，先假定一个计算整体稳定性系数时KEnKKKKEnEnKKKEnEnKsK00002110100稳定性计算——编程迭代过程：2.破坏概率计算法(,,,,),,,,1.0KfccKK＝其中等不是一个确定值，而是符合某种分布形式的随机变量。也是一种分布函数的累积概率即为斜坡破坏概率第八节滑坡预测预报一、预测预报的基本内容位置、规模、类型、运动速度、运动距离、发生时间区域性滑坡预测：以一个大的区域为依据对象，确定滑坡可能发生的区段范围。地段性滑坡预测：以一个地段滑坡调查资料为依据，确定将来可能发生滑坡的大致位置、可能的类型等。场地性滑坡预测：针对某一特定场址，预测滑坡可能发生的确切位置、范围大小、运动速度及类型。空间预测按照预测范围的大小可分为：时间预报按照预测的时间长短关系，可分为：滑坡长期预报：对未来滑坡运动的趋势作判断，以确定滑坡活动的可能年份。滑坡短期预报：对滑坡活动的可能季节或月份作出预测。滑坡临滑预报：对滑坡将要暴发的具体日期、乃至时分作出预报。二、滑坡空间预测空间预测：主要是通过滑坡条件分析，确定出对滑坡作用有利的因素组合，根据这些有利因素组合来预测区域上某斜坡段将来产生滑坡的可能性，圈定出可能产生滑坡变形的范围。空间预测的理论基础——工程地质类比法：类似的工程地质环境可能发生类似的滑坡。迄今见于报道的预测方法可归纳为：统计学方法、信息量法以及各种确定性模型计算。各种方法的共同之处：充分考虑各种地质环境因素的叠加作用来评价某特定地质环境中产生滑坡的可能性，以期在研究区圈出相对不安全的“危险区段”。预测结果一般都采用预测分区图的形式来表达。不同之处：预测评价过程中所采用的叠加方式不同而已。三、滑坡时间预报（1）滑坡变形前兆的现象预报法（2）位移－时间曲线变化趋势判断法（3）斋滕法和改进的斋滕法（4）统计数学模型回归模型、灰色理论模型、生物生长模、灾变理论模型等（5）黄金分割法（6）非线性动力学模型预报法（7）声发射等参数预报法岩土体蠕变（流变）理论：第1蠕变阶段－－减速蠕变阶段减速发展，斜率逐渐减小第2蠕变阶段－－稳定蠕变阶段等速发展，斜率大体不变第3蠕变阶段－－加速蠕变阶段CD段：变形迅速增大，但岩土体尚未破坏DE段：岩土体变形速率剧增，岩土体很快破坏212121213121231231223lg2.330.916lg0.59()()()rrttttttttttttAAAAAAA第Ⅱ阶段：第Ⅲ阶段：式中：、、分别为加速位移阶段的三个观测点、、所对应的观测时间，且与有相等的位移间隔。斋滕预报经验公式：例：某滑坡位移曲线上t1、t2、t3所对应的日期为：t1：1963年1月20日t2：1963年1月26日t3：1963年1月30日则：t2－t1＝6天t3－t1＝10天tr-t1=18天tr＝1963年2月7日第九节滑坡防治防治目标：是减灾、防灾、保护环。防治原则：以防为主，治理为辅。应该把防灾贯穿到工程建设的各个环节，在工程规划选址、设计、施工各阶段均应注重防灾减灾。例如灾害预测及危险性评估正体现了这一原则。防治指的是预防与治理两方面：①滑坡预防：指的是滑坡灾害没有产生以前，人们已经了解其存在的危险性和危害性，并采取相应的措施加以防范，使滑坡损失降至最小程度。预防是以勘察分析、预测预报、动态监测为基础，同时提出有效的预防措施及相应的设计施工工作。②滑坡治理：指的是对潜在不稳定体采取有针对性的工程措施，确保其稳定，从根本上消除隐患。治理是一项工程，它包括对灾害体的勘察、评价，提出经济合理的工程措施，并付之实施。1防预措施：（1）绕避：改线架桥跨越隧道穿越（2）拦截：拦石墙拦栅网（3）排水：地表排水：排水沟、坡面防渗地下排水：盲沟、排水洞、排水孔（4）监测预警12治理措施：（1）排水措施：（同上）（2）削方、堆：格栅（室）护坡（3）支挡工程：挡土墙：砌置挡墙加筋土挡墙锚固：单一锚杆（索）挂网+喷浆+锚杆（索）构+锚杆（索）抗滑桩：钢管桩钢筋+砼桩砼桩结合形式：桩+锚桩+墙（板、梁）（4）坡面防护：横向护坡植基绿色护坡（5）其它：固结灌浆阻滑键（栓）绕、避工程