类土质边坡破坏的链式机理及对策研究_ppt

类土质边坡破坏的链式机理及对策研究演讲人：xx指导老师：xx类土质边坡破坏的链式机理及对策研究引言类土质边坡破坏的机理类土质边坡的防护工程实例结论引言按照边坡的构成介质，现今主要把边坡分为岩质边坡、土质边坡及二元边坡，边坡的防护措施也主要按单纯岩质边坡或单纯土质边坡的加固防护理论进行，随着高等级公路向山区的纵身发展，许多地方都出现了性质介于岩质边坡和土质边坡之间的过渡性边坡――类土质边坡，及其引起的工程地质问题。这种过渡性边坡的性质比一般岩质边坡和土质边坡都复杂，所以研究类土质边坡破坏的链式机理有重要的理论意义和现实意义。引言本文主要解决的问题有：1.重新归纳和总结了类土质边坡的定义2.提出了类土质边坡破坏的主要原因是由于边坡卸荷作用3.证明用传统土力学理论分析类土质边坡稳定性是不准确的4.对类土质边坡的断链减灾提出建议类土质边坡的破坏机理一、一般土体的破坏特征二、类土质边坡特性三、类土质边坡的破坏形式四、类土质边坡的工程地质模式五、类土质边坡的卸荷效应一般土体的破坏特征1.土体中任意一点的应力状态式中，—与大主应面成a角的截面上的法向应力—同一截面上的剪应力1313cos22213sin22σ1313aσσσσ31adsds.cosads.sinaσσσ2.摩尔库仑理论1776年，库仑总结出土的抗剪强度规律：砂土：粘性土：莫尔应力圆与库仑抗剪强度线相切时的应力状态，破坏状态—称为莫尔－库仑破坏准则，它是目前判别土体(土体单元)所处状态的最常用或最基本的准则。tanftanfc″′1σ1σ1σ3σФAσOCf类土质边坡特性1.类土质边坡的定义类土质边坡的认识目前尚处于起步阶段，2002年，西南交通大学杨明、胡厚田教授给出了类土质边坡的定义：“由花岗岩熔岩等火山岩风化而成的具有岩体结构特征的土体物质或破碎岩体物质组成的边坡，包括残积土边坡、强风化和全风化软岩边坡等。”本人认为类土质边坡的定义应为：由岩体风化或坡体堆积而成的保留或部分继承了原岩结构面的破碎岩土体物质，无法准确应用传统土力学理论进行求解的边坡，主要包括坡残积土边坡、风化土边坡、崩滑流堆积边坡等。2.类土质边坡的主要特征相比纯岩质边坡和纯土边坡，类土质边坡主要有以下特征：（1）.边坡介质不能视为均匀介质（2）.坡体中存在软弱结构面或使其呈现各向异性力学性质的不连续面（3）.土体的物理性质一般介于粘性土和砂性土之间（4）.土体的抗剪强度指标主要受Ф值影响较大，而受C值影响一般较弱类土质边坡的破坏形式1..边坡破坏的链式机理一类是外界力的作用破坏了岩土体原有的平衡状态。如路堑或基坑开挖、路堤填筑或边坡顶面上作用外荷载，以及岩土体内水的渗透力、地震力的作用等改变原来的应力平衡状态，边坡垮塌。另一类是岩土体的抗剪强度受外界各种因素的影响而降低促使边坡失稳破坏，如气候等自然条件使岩土收缩膨胀、冻结融化等，软化效应、地震引起沙土液化均将造成强度降低。岩土体粘聚力C值降低内摩擦角φ值降低土体容重增大外部环境的作用，如降雨、冻结融化、软化效应等剪切破坏边坡失稳土体正应力变化土体剪应力增加人为开挖、坡顶堆载、动水压力等类土质边坡的破坏形式2.类土质边坡的破坏模式（1）.沿坡体中结构面的破坏（2）.崩塌破坏（3）.坡面冲刷沿坡体中结构面的破坏包括平面滑动和溜坍。该类破坏主要受边坡坡体中风化后仍残留或隐藏的层面、节理面控制。坡体中残留或隐藏的结构面崩塌破坏当类土质边坡中结构面倾向坡体临空面且倾角很大、近于直立时，边坡的开挖便容易引起崩塌破坏。这类破坏在类土质边坡破坏中极为常见，是类土质边坡破坏的主要方式.卸荷张力沿结构面张开的裂隙坡体中残留或隐藏的结构面坡面冲刷坡面冲刷是指坡面表层土体在降雨坡面冲刷是指坡面表层土体在降雨及其形成的面流作用下破坏流失的现象。分类标准冲刷的形态特征类型片蚀沟蚀溅蚀面蚀细沟浸蚀浅沟浸蚀切沟浸蚀冲沟浸蚀类土质边坡的工程地质模式1.坡残积土边坡2.风化土边坡3.崩滑流堆积边坡坡残积土边坡残积层堆积层边坡开挖线原地面线基岩残积层堆积层边坡开挖线原地面线风化基岩残积层堆积层边坡开挖线原地面线坡体结构由上覆坡积土层和下伏残积土层所组成，坡体变形和破坏一般体现上覆坡积层沿下伏残积层的坍滑变形和破坏边坡坡面地层为坡残积层，其下基座为基岩（边坡刷方线以下），组成坡体的坡残积土层，常常发生沿基岩顶面的变形和破坏边坡主体由坡残积土层及下部风化土层组成，如果设计坡率较陡，或者因为持续暴雨作用，在防护工程不及时的情况下，容易产生局部台阶坍塌变形和破坏，甚至有可能在地下水的长期作用和影响下产生较大规模的滑动变形和破坏，风化土边坡基岩风化壳边坡开挖线原地面线基岩中风化层坡残积层边坡开挖线原地面线强风化层边坡开挖切削风化壳，一般为全强风化土层，经常发生风化壳土层依附其下伏相对风化轻微岩层表面的滑动变形和破坏边坡主体由坡残积层及强风化土层组成，局部夹强至中风化岩体，由于地质构造作用和影响，常见一些强烈风化软弱带，如果其产状倾向坡面，在边坡开挖切削坡脚支撑并致使其软弱带临空暴露的情况下，极易产生上覆风化岩土体沿其下伏基岩顶面产生较大规模的滑动变形和破坏边坡主体由坡残积土层及砂土状强风化层组成，由于其原岩结构面发育，常见一组或多组陡倾角和缓倾角裂面长大贯通，并存在倾向临空的缓倾角结构面，在各不利结构面的组合作用下，经常发生陡缓裂面切割块体沿其下伏缓倾角裂面的变形和破坏残积层边坡开挖线原地面线强风化层堆积层陡结构面缓结构面崩滑流堆积边坡基岩崩坡积体边坡开挖线原地面线基岩滑坡堆积体边坡开挖线原地面线泥石流堆积体边坡开挖线原地面线基岩边坡主体由崩坡积体组成，根据崩塌地质现象的特点与规律，崩坡积体的自然稳定坡角一般为35°～38°，在路堑边坡的开挖过程中，常见其沿稳定坡角面的变形和破坏；或者依附其堆积界面产生更大规模的滑动变形和破坏边坡主体由滑坡堆积体组成，结合滑坡地质现象的特点与规律，在路堑边坡的开挖过程中，常因路堑开挖滑坡中下部，致使滑坡坡脚失去支撑，破坏坡体力学平衡，从而导致滑坡中前部的复活变形和破坏，如不及时采取有效的治理工程措施，甚至引起更大规模的滑动变形和破坏边坡主体由泥石流堆积体组成，基于泥石流地质现象的特点，在路堑边坡的开挖过程中，由于泥石流堆积体一般含水量普遍较高，地下水丰富，岩土强度较低，较易产生堑坡变形和破坏，如不及时采取有效的治理工程措施，甚至引起大规模的滑动变形和破坏，即滑坡地质灾害类土质边坡的卸荷效应1.卸荷裂隙产生的机理2.卸荷裂缝特性卸荷裂隙产生的机理σσσσ{}{}{}{}fB0Bf为边坡开挖后的总应力场为边坡开挖前的原始应力场为由于弹性开挖卸荷而引起的调整应力场为非线性卸荷引起的调整应力场s卸荷裂隙产生的机理3σAf′3σσ1σOCФ边坡的开挖所引起的弹性调整应力场为，实质上就是坡体应力状态中的围压得到一定程度的释放，不考虑边坡开挖过程中的垂向卸荷，即不变，这样就相当于在土体中施加了一个沿方向的拉力。Bf313卸荷裂缝特性(1).裂隙深度越大，其变形也越大(2).裂隙倾角越大，其变形亦越大(3).裂隙变形量受结构面与卸荷方向夹角的影响较为明显FBA°()a90S/S1.00.80.60.40.2908070605040302010001020304050607080900.20.40.60.81.0Ei/E0a()°类土质边坡的防护一、一般边坡防护二、类土质边坡防护一般边坡防护1.圬工防护2.生态防护圬工防护1.喷锚防护2.护面墙防护3.框格防护4.护坡5.封面生态防护1.人工种草护坡；2.平铺草皮护坡；3.液压喷播植草护坡；4.土工网植草护坡；5.OH液植草护坡；6.行栽香根草护坡；7.蜂巢式网格植草护坡；8.客土植生植物护坡；9.喷混植生植物护坡。类土质边坡防护防护原则总的来说就是根据公路等级、降雨强度、地下水、地形、土质、材料来源等情况综合考虑，合理布局，因地制宜地选择实用、合理、经济、美观的工程防护措施，确保边坡的稳定和行车安全，同时达到与周围环境的协调，保持生态环境的相对平衡。类土质边坡的防护类土质边坡坡体卸荷裂隙横向围压σ3减小，剪应力增大卸荷土体容重增加，抗剪强度降低积水沿结构面破坏或崩塌破坏粘土抹面防护（本人推荐）抹面防护的粘土中合理掺加草籽，既能起到建设初期的防护作用，又能起到运营期的防护与绿化作用。工程实例1.工程概况2.滑坡的地质条件3.滑坡基本特征4.滑坡稳定性分析〕5.小结工程概况xx路是xx市xx县与xx省xx县的主要二级省际公路通道，线路K11+835～K11+970段处于滑坡地质带，滑坡介质属典型的崩塌堆积土滑坡地质条件滑坡区原地貌为一斜坡地形，总体南侧高、北侧低，原线路右侧斜坡自然坡度角30～35°，原路线左侧斜坡较缓，自然坡度角为10～15°，坡向为约20°滑坡区构造上位于xx山北西向构造带，xx～xx复式褶皱一次级向斜的北东翼，根据现场观测，坡体中存在单个体积在10ｍ３左右的孤石，表明该滑坡属典型的崩滑体堆积坡。滑坡的基本特征据访问，在建公路施工前，该斜坡土体整体稳定，未出现变形迹象。xx年xx月10日在斜坡前缘按设计坡率1：0.50进行切坡开挖后，前缘形成了坡度为63°，高为30.00～35.00m的土质边坡，开挖后对主要的裂缝进行了定点观测主要裂缝一览表裂缝编号裂缝位置基本特征长(m)宽（cm）形态变形状态延伸方向(度)T1开挖线右侧3320～30不规则锯齿状张开、地面座落约为20～30cm70～75T2开挖线左侧1820～30不规则锯齿状闭合、地面座落为20～30cm60～80T3开挖线上方约10ｍ6750～80锯齿状张开、地面座落为50～100cm80～90T4开挖线上方约30ｍ3250～100锯齿状张开、地面座落为30～40cm80～90T5开挖线上方约50ｍ2020～30锯齿状张开、地面座落为15～20cm40～60滑坡稳定性分析滑坡体物质组成主要为块石土，滑坡体中后缘滑动面主要为岩土界面的软弱带，中前部主要为原地面，呈折线形，根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001），采用基于极限平衡理论的传递系数法对滑坡进行稳定性及剩余下滑力进行计算。滑坡稳定计算结果计算阶段剖面号计算工况稳定系数Ks剩余下滑力Fs（KN/m）（Kf取1.05、1.10、1.15、1.20）评价结果1.051.101.151.20现状滑坡1-1′天然状态1.3560000稳定饱和状态1.0171054.85欠稳定饱和＋地震状态0.932930.53不稳定注：1)Fs＜1不稳定，1≤Fs＜1.05欠稳定，1.05≤Fs＜1.15基本稳定，1.15≤Fs稳定.2）1-1′剖面是指K11+000断面小结通过对具体的崩塌堆积体边坡用传统的土力学理论分析其稳定性，得出的结论和现场实际有较大出入，这说明对于像崩塌堆积体这一类的边坡用传统的土力学理论分析是不准确的。类土质边坡（土石混合边坡）结论本位通过分析边坡介质特性重新归纳和总结了类土质边坡的定义，通过分析工程实例说明用传统土力学理论分析类土质边坡的稳定性是不准确的，并通过研究类土质边坡破坏的链式机理，提出了卸荷是影响类土质边坡稳定的主要原因。针对类土质边坡破坏的特性，提出了早期断链减灾的治理措施。类土质边坡介质的复杂性决定了其破坏规律的复杂性，因此对该类型边坡的破坏机理还有待进一步研究。谢谢大家！！！