邊坡工程ppt總結

1、邊坡工程中的主要問題Ø 邊坡經常會遇到坡體的穩(wěn)定問題。Ø 作為全球性三大地質災害（地震、洪水、崩塌滑坡泥石流）之一的邊坡失穩(wěn)滑塌嚴重危及到國家財產和人民的生民安全。Ø 我國邊坡地質災害分布廣泛，活動強烈，危害嚴重。Ø 邊坡變形破壞對人類工程、經濟活動和生命財產的危害較大，它是工程地質學的主要課題之一，也是環(huán)境地質學和災害地質學研究的重要內容。Ø 隨著我國基礎建設的大力發(fā)展，在礦山、水利、交通等部門都涉及到大量的邊坡問題。邊坡與滑坡的關系水電建設部門的觀點p 把坡體稱為邊坡，而把邊坡（或斜坡）的滑動現象稱為滑坡。p 研究的重點是邊坡穩(wěn)定性，邊坡可

2、以處在潛在滑動狀態(tài)，也可以處在滑動狀態(tài)。o 這種定義也沒有涉及邊坡與滑面是如何形成的，而這些與邊（滑）坡工程防治休戚相關，因而這一定義也不適用于工程防治。邊坡與滑坡的關系o 從工程防治觀點出發(fā)，對邊坡防治工程與滑坡防治工程進行區(qū)分，由于邊坡與滑坡成因、滑面形成、失穩(wěn)機理、穩(wěn)定分析方法及其防治措施等不同而形成了兩種不同的防治工程，簡言之可稱為邊坡工程與滑坡工程。o 邊坡與滑坡雖有明顯的區(qū)別，卻又缺少嚴格的區(qū)別標準。邊坡與滑坡的關系o 一般來說，邊坡是指由于工程行為而人工開挖或填筑的斜坡，坡體中滑面是新形成的，開挖與填筑前沒有變形與滑動跡象。o 滑坡多數指由于自然因素而引起坡體變形或滑動的自然斜坡

3、，坡體中的滑面是自然存在的，坡體正處于蠕動或滑動階段。o 少數滑坡指工程開挖形成的斜坡，坡體中存在自然形成的滑面（如古老滑坡），開挖前坡體可以處在蠕動或滑動狀態(tài)，也可以處在靜止狀態(tài)。但這種滑坡含義已與滑坡的真實含義有所不同。本課程對邊坡與滑坡的區(qū)別的規(guī)定o 邊坡是涉及工程建設中的人工斜坡，即使是自然邊坡也必須與工程建設有關；o 邊坡坡體的滑面是由于人工開挖與填筑后才形成的，原先并不存在，且坡體無蠕動與滑動跡象；o 滑坡是由自然原因引發(fā)的自然斜坡，只有工程滑坡才與工程建設有關。o 滑坡具有自然的滑面，且坡體有蠕動和滑動跡象。邊坡與滑坡的關系o 一般來說，邊坡是指由于工程行為而人工開挖或填筑的斜坡

4、，坡體中滑面是新形成的，開挖與填筑前沒有變形與滑動跡象。o 滑坡多數指由于自然因素而引起坡體變形或滑動的自然斜坡，坡體中的滑面是自然存在的，坡體正處于蠕動或滑動階段。o 少數滑坡指工程開挖形成的斜坡，坡體中存在自然形成的滑面（如古老滑坡），開挖前坡體可以處在蠕動或滑動狀態(tài)，也可以處在靜止狀態(tài)。但這種滑坡含義已與滑坡的真實含義有所不同。本課程對邊坡與滑坡的區(qū)別的規(guī)定o 邊坡是涉及工程建設中的人工斜坡，即使是自然邊坡也必須與工程建設有關；o 邊坡坡體的滑面是由于人工開挖與填筑后才形成的，原先并不存在，且坡體無蠕動與滑動跡象；o 滑坡是由自然原因引發(fā)的自然斜坡，只有工程滑坡才與工程建設有關。o 滑坡

5、具有自然的滑面，且坡體有蠕動和滑動跡象。5. 風化作用的影響，主要體現為風化作用將減弱巖土的強度，改變地下水的動態(tài)；6. 氣候作用的影響，氣候引起巖土風化速度、風化厚度以及巖石風化后的機械、化學變化，同時引起地下水（降水）作用的變化；7. 地震作用除了使巖土體增加下滑力外，還常常引起孔隙水壓力的增加和巖土體的強度的降低；8. 人類活動的開挖、填筑和堆載等人為因數同樣可能造成邊坡的失穩(wěn)。邊坡的破壞形式l 滑坡斜坡部分巖土體在重力作用下，沿一定的軟弱面，緩慢地整體向下移動，具有蠕動變形、滑動破壞和漸趨穩(wěn)定三個階段，有時也具有高速急劇移動現象；l 滑塌因開挖、填筑、堆載引起斜坡的滑動或塌落，一般較突

6、然，粘性土類邊坡有時也會出現一個變形發(fā)展過程；l 崩塌整個巖土體塊脫離母體，突然從較陡的斜坡上崩落、翻轉、跳躍、堆落在坡腳，規(guī)模巨大的稱為山崩，規(guī)模較小的稱為塌方；l 剝落斜坡巖土長期遭受風化侵蝕，在沖刷和重力作用下，巖（土）屑（塊）不斷沿斜坡滾落堆積在坡腳。建筑邊坡安全等級建筑邊坡工程技術規(guī)范GB50330-2013中邊坡安全等級的劃分依據：Ø破壞后造成的損失的嚴重性；Ø邊坡的類型；Ø邊坡高度等因素建筑邊坡安全等級土質邊坡的自然特征o 人工邊坡是將自然地質體的一部分改造成為人工構筑物，因此其特征和穩(wěn)定性很大程度上取決于自然斜坡的地形地貌特征、地質結構和構造特征。

7、o 土質邊坡由于土體強度低，都在20m以下，只有黃土邊坡因其特殊的結構特征，可保持較高陡的邊坡。o 較高陡的邊坡必須設置支擋工程才能保持其穩(wěn)定，由于坡面容易被沖刷，常需要設置坡面防護工程。o 當不同土層的分界面傾向臨空面且傾角較大，相對隔水時，容易沿此面發(fā)生滑塌。o 邊坡底部有軟弱土層分布時也易發(fā)生沿軟弱土層的滑動。巖質邊坡的自然特征o 由于巖體強度較高，?？杀３州^高陡的邊坡，高邊坡幾乎都是巖質邊坡。o 邊坡的穩(wěn)定性主要取決于巖體結構、坡體結構，特別是軟弱結構面的分布位置、產狀、組合及其與邊坡走向、傾向和傾角之間的關系。o 邊坡的穩(wěn)定性還受控于其風化破碎程度。o 地下水對邊坡的穩(wěn)定性有重要影響

8、。地下水的分布、水量、水力坡度及其變化，以及自然斜坡的匯水條件都對邊坡穩(wěn)定有重要影響。邊坡的滑面特征與坡體特征o 無論土坡還是巖坡，開挖或填筑之前坡體中不存在滑面，即使坡體中存在軟弱土夾層或軟弱結構面，也不能視作滑面，因為它們沒有滑動的趨勢。o 邊坡開挖或填筑前，坡體上沒有滑動與滑動趨勢，因而坡體上不會出現變形與滑動跡象。但開挖與填筑后，坡體就可能出現變形與滑動跡象。因開挖或填筑引起其滑動的范圍有限，所以邊坡滑塌的規(guī)模與滑坡相比通常較小。由于工程開挖引發(fā)的大規(guī)模山體滑坡，如古滑坡復活等，一般稱為工程滑坡，不再列入邊坡范圍之內。邊坡的施工特征o 巖土工程的一個特點是與施工過程密切相關，即使設計合

9、理，如果施工過程不當，也會導致巖土失穩(wěn)坍塌，造成工程失敗。o 為減少工程事故，邊坡的開挖或填筑、支護等施工程序必須科學地規(guī)劃。o 只有十分穩(wěn)定的坡體，允許在不支護情況下開挖；對比較穩(wěn)定的坡體采取開挖一段、支護一段的辦法。o 施工過程采用由上往下的逆作法，對很不穩(wěn)定的坡體需要邊開挖邊支護，支護緊跟開挖或在開挖前就預先進行支護。邊坡穩(wěn)定分析方法發(fā)展的五個階段 借助于古典土力學的穩(wěn)定性分析階段； 50 年代偏重于穩(wěn)定性描述與分析的地質歷史分析階段； 60 年代考慮時效過程的穩(wěn)定性分析階段； 80 年代后期以數值模擬、模型試驗為主的半定量分析階段； 90 年代以后的現代邊坡工程學階段。地震極限平衡方法

10、的發(fā)展Ø1916 年由Prantle提出了圓弧滑動法；ØFellenius 和Taylor (1922）發(fā)展了圓弧滑動法，提出了條分法；Ø1955 年Bishop提出了條分法；Ø1954年Janbu提出了條分法；Ø20世紀70年代王復來提出了王復來條分法。巖質邊坡的穩(wěn)定分析 巖質邊坡發(fā)生破壞是一種復雜的地質災害過程，由于邊坡內部結構的復雜性和組成巖石物質成分的不同，造成邊坡破壞具有不同破壞模式。對于不同的破壞模式就存在不同的滑動面，因此應采用不同的分析方法和計算公式來分析其穩(wěn)定狀態(tài)。1.5 邊坡整治技術的發(fā)展Ø 邊坡治理是一項技術復雜

11、、施工困難的災害防治工程。Ø 50 年代主要采用地表排水、清方減載、填土反壓、抗滑擋墻及漿砌片（塊）石防護處治等措施。Ø 60年代末期，在鐵路建設中首次采用抗滑樁技術，抗滑樁技術的誕生，使一些難度較大的邊坡工程問題的處理成為現實。Ø 強調支擋為主、綜合整治，抗滑樁作為一種主要措施被推薦。邊坡整治技術的發(fā)展Ø 80年代末期，我國開始采用錨噴防護技術。Ø 以排水為主、結合抗滑樁、預應力錨索支擋綜合整治。Ø 90年代，壓力注漿加固手段及框架錨固結構越來越多地用于邊坡處治，尤其是用于高邊坡的處治防護工程中。它是一種邊坡的深層加固處治技術，能解

12、決邊坡的深層加固及穩(wěn)定性問題，達到根治邊坡的目的。1.6 邊坡設計的基本原則和程序1.6.1 設計基本資料l）工程地質勘察報告；2）水文條件；3）地震資料；4）土質調查試驗報告；5）相關工程資料；6）同類邊坡工程的經驗資料；7）邊坡工程環(huán)境資料。1.6.2 常用設計參數o 土體物理力學指標天然容重、飽和容重、孔隙率、水頭梯度、粘聚力、內摩擦角等。o 巖石物理力學指標巖石的密度、容重、空隙比、含水量、吸水性，抗拉、抗壓強度，粘聚力、內摩擦角以及變形參數等。1.7.3 邊坡整治的常用措施o 放緩邊坡o 支擋抗滑片石垛、抗滑擋土墻、錨桿擋土墻、抗滑樁o 加固注漿、錨桿加固、土釘加固、錨索加固o 防護

13、植物防護和工程防護o 排水地表防排水、地下排水支護結構形式選擇時需專門論證的特殊邊坡o 高邊坡，如，巖質邊坡高度超過30m、土質邊坡高度超過15-20m的挖方邊坡，以及高度超過20m（填方材料為砂、礫時為12m）的道路與鐵路填方邊坡工程。o 地質和環(huán)境條件很復雜、穩(wěn)定性極差的邊坡工程。o 邊坡鄰近有重要建（構）筑物、地質條件復雜、破壞后果很嚴重的邊坡工程。o 已發(fā)生過嚴重事故的邊坡工程。o 采用新結構、新技術的安全等級為一、二級邊坡工程。1.6.7 邊坡設計的程序 現場考察并分析邊坡工程地質勘察資料。 初步判斷邊坡的穩(wěn)定狀態(tài)，并根據邊坡服務的工程情況和相關規(guī)范規(guī)定，確定邊坡的穩(wěn)定性系數。 參照

14、試驗資料詳細計算分析邊坡的穩(wěn)定性。 分析邊坡穩(wěn)定性滿足規(guī)定要求時的各種荷載效應。 擬定邊坡處治方案，并進行各種方案的對比，選擇最優(yōu)方案。 支護結構的設計計算。 對邊坡及支護結構進行局部和整體穩(wěn)定性驗算。 編制設計圖紙文件。 結合邊坡設計制定施工、監(jiān)測方案。 根據施工及監(jiān)測的反饋信息對設計進行補充、優(yōu)化和完善。1.7 滑坡治理的原則o 正確認識滑坡的原則o 預防為主的原則o 一次根治不留后患的原則o 全面規(guī)劃分期治理的原則o 綜合治理的原則o 治早治小的原則o 技術可行經濟合理的原則o 科學施工的原則o 動態(tài)設計，動態(tài)施工的原則o 加強防滑工程維修保養(yǎng)的原則第2章邊坡巖體的穩(wěn)定性分類、滑坡的類型

15、與特征2.1 邊坡巖體的破壞形式p 崩塌：陡坡上的巨大巖體或土體，在重力和其他外力作用下，突然向下崩落的現象。p 傾倒：陡傾的巖體由于卸荷回彈或其他外力作用，繞其底部某點向臨空方向傾倒的現象，可以轉化為崩塌或坍塌，也可以停滯在傾倒變形階段。o 坍塌：土層、堆積層或風化破碎巖層斜坡，由于土壤中水和裂隙水的作用、河流沖刷或人工開挖坡陡于巖體自身強度所能保持的坡度而產生逐次塌落的現象。o 滑塌：斜坡上的巖體或土體，在重力和其他外力作用下，沿坡體內新形成的滑面整體向下以水平滑移為主的現象。與滑坡十分相似，滑坡是沿坡體內一定的軟弱面（或帶）整體向下滑動。o 錯落：被陡傾的構造面與后部完整巖體分開的較破碎

16、巖體，因坡腳受沖刷或開挖和震動影響，下浮軟弱層不足以承受上部巖體壓力而被壓縮，引起坡體以垂直下錯為主的變形現象。按滑動面的形態(tài)特征分類建筑邊坡工程技術規(guī)范的劃分方式2.2 巖質邊坡巖體的穩(wěn)定性分類分類的意義1. 定性確定邊坡周圍巖體對邊坡穩(wěn)定性影響，用此評價巖體質量，為工程設計、施工、運行提供依據；2. 通過工程類比方法用來定量確定作用在支擋結構上的巖石壓力，以進行支擋結構設計。目前的問題：1. 目前的分類方法雖然考慮了邊坡工程的一些特點，但基本上仍保持隧道工程圍巖分類的做法，以巖石強度和巖體完整性作為分類的基本指標。巖石強度對邊坡工程的影響不大，主要影響因素是巖體結構面。2. 至今還沒有一種

17、影響廣大和被工程技術人員公認的邊坡分類。影響邊坡巖體穩(wěn)定性的因素與地下工程的不同點：p 巖石強度、地應力不是主要因素p 結構面的產狀和強度成為主要因素邊坡巖體的穩(wěn)定性分類o 巖體的力學性質取決于巖體的結構特征，巖體的破壞模式受控于巖體的結構模式。o 巖體結構分類，主要是以巖石強度、巖體完整性以及巖體的結構形態(tài)特征為基礎的。o 常用的分類是由谷德振提出的，基本類型有：整體塊狀結構、層狀結構、碎裂結構、散體結構。o 每個類別又可以分為若干亞類。邊坡巖體的穩(wěn)定性分類的主要方法p 谷德振方法p 建筑邊坡工程技術規(guī)范方法p 工程巖體分級標準方法p 南非的RMR方法p 西班牙SMR方法p 我國水科院的CS

18、MR方法1 巖體結構類型（谷德振）a 整體塊狀結構，b 層狀結構，c 碎裂結構，d 散體結構塊狀結構巖體o 巖石類型巖漿巖、中深變質巖、厚層沉積巖o 巖體特征巖體呈塊狀或厚層狀，結構面不發(fā)育，間距50100cm以上，多為剛性結構面，貫串性軟弱結構面少見。Kv=10.4，RQD>50%o 邊坡穩(wěn)定性特征邊坡穩(wěn)定條件好，易形成高陡邊坡，失穩(wěn)形態(tài)多沿某一組結構面崩塌或沿復合結構面滑動。滑動穩(wěn)定性受結構面抗剪強度與巖石抗剪強度控制。層狀結構巖體o 按成因分為兩類：以沉積巖為代表的，主要為原生層狀結構；以變質巖為代表的，主要為與構造成因有關的板裂層狀結構。o 原生層狀結構：巖層以復理式碎屑沉積巖或

19、碎屑生物、化學沉積巖為主，一般具有軟弱層相間的互層狀結構。大部分受輕微的構造運動影響，產狀平緩。o 板裂層狀結構：巖層以深變質的千枚巖和片巖為主，受強烈的構造運動影響，產狀較陡，常形成大范圍的平行發(fā)育的劈理、片理、層間錯動帶。層狀結構巖體邊坡碎裂結構巖體o 巖體類型：各種構造影響帶、破碎帶、蝕變帶或風化破碎巖體，如巖脈穿插硬碎巖體，壓碎巖帶，斷裂密集帶，疊瓦式或交叉式斷裂影響帶，擠壓褶皺，倒轉褶皺帶，處于構造變動強烈劇烈地區(qū)內的巖體都可能形成碎裂結構。o 巖體特征：一般斷裂交叉發(fā)育，裂隙張開或充填夾泥，巖石破碎成碎塊或板片狀，間有夾泥，局部夾有大塊或條塊狀巖石結構體。同時，巖體結構面發(fā)育，多短

20、小無規(guī)則的分布，巖塊間存在咬合力。結構面復雜多樣。o 巖體完整性：巖體完整性甚差，結構面密度很大，方位也很多。結構面大多由碎屑泥質物質組成，構成軟弱破碎帶，結構面的抗剪強度低。o 邊坡穩(wěn)定性特征：邊坡的穩(wěn)定性較差，坡角取決于巖塊間的鑲嵌情況和巖塊間的咬合力。在碎裂結構巖體中修建的工程邊坡，常常會產生追蹤破壞，局部滑移或掉塊。對這類巖體邊坡尤其要注意其長期蠕變的特性。散體結構巖體o 巖體類型：各種巖石的構造破碎帶及其強烈影響帶、強風化破碎帶內的巖體。主要由區(qū)域性或工程區(qū)內的大斷層帶，軟弱巖層擠壓錯動帶，膠結不良的斷層交叉帶，大型巖漿巖侵人接觸破碎帶，以及強風化帶的軟弱物質，泥、巖粉、巖屑、巖塊等

21、組成。o 巖體特征：一般巖體極度破碎，呈碎塊、巖粉、巖屑和鱗片狀，有大量斷層泥充填，呈松散堆積或壓密，軟弱結構面高度密集，發(fā)育成網。o 巖體完整性：巖體完整性極低，強度也很低。巖體一般具有明顯的塑性或流變特性。o 邊坡穩(wěn)定性特征：邊坡穩(wěn)定性很差，一般受巖體整體強度和特性所控制，可與土質邊坡相似對待，滑動面一般呈圓弧狀。2 巖體結構類型劃分（建筑邊坡）結構面的結合程度（建筑邊坡）巖體完整程度劃分（建筑邊坡）建筑邊坡工程技術規(guī)范中的巖體分類外傾結構面：走向與邊坡走向的夾角<30°的結構面建筑邊坡工程技術規(guī)范中的巖體分類3 工程巖體分級標準（GB50218-2014）也可用單位巖體中

22、的節(jié)理數代替巖體基本質量分級邊坡工程巖體級別的確定主要結構面類型與延展性修正系數邊坡工程地下水影響修正系數K4邊坡工程主要結構面產狀影響修正特殊情況處理辦法o 對高度不大于60m的邊坡工程巖體，可根據已確定的級別，按本標準確定其自穩(wěn)能力。o 對高度大于60m或特殊邊坡工程巖體，除按本標準確定BQ外，尚應根據坡高影響，結合工程進行專門論證，綜合確定巖體級別。邊坡工程巖體自穩(wěn)能力4 節(jié)理巖體的RMR分類方法該法是由南非的Bieniawski 在1976年提出后經過多次修改，逐漸趨于完善的一種綜合分類方法。分類依據下列參數：(1) 完整巖石材料的強度；(2) 巖石質量指標（RQD）；(3) 節(jié)理間距

23、；(4) 節(jié)理狀況；(5) 地下水狀況。結構面分類表5 SMR評價方法結構面方向修正邊坡開挖方法修正根據SMR方法評價邊坡穩(wěn)定性SRM的特點及用途o 特點：充分考慮了巖體結構特征對邊坡穩(wěn)定的影響。o 用途：適用于最常見的平面滑動型破壞和傾倒型破壞，對于楔型滑動破壞，也可根據交棱線的產狀近似地按平面型滑動來判定。o 不足：沒有考慮邊坡高度對穩(wěn)定性的影響；沒有區(qū)分控制結構面的條件對邊坡穩(wěn)定型的影響。6 CSMR評價方法o 水利水電系統在SMR系統基礎上，提出了改進的邊坡總體穩(wěn)定性的評價方法。結構面條件修正系數2.3 滑坡的類型與特征滑坡的類型劃分滑坡的外貌特征2.4 結構面的抗剪強度結構面的剪切變形與強度結構面的剪切變形結構面在剪切應力作用下的剪切變形與結構面的類型、粗糙度、有無充填物以及充填物的多少等有關。光滑、無充填結構面的剪切破壞條件結構面的Barton抗剪強度準則1973，1976年Barto