CH8斜坡變形破壞工程地質(zhì)研究-3

1、工程地質(zhì)學工程地質(zhì)學ENGINEERING GEOLOGY主講人：劉歲海主講人：劉歲海lecturerlecturer：Liu SuihaiLiu Suihai 斜坡變形破壞工程地質(zhì)研究斜坡變形破壞工程地質(zhì)研究Engineering geology study of slope deformation failure 第七節(jié)斜坡穩(wěn)定性評價第七節(jié)斜坡穩(wěn)定性評價斜坡穩(wěn)定性評價的目的：斜坡穩(wěn)定性評價的目的：1 1、合理設(shè)計人工邊坡，使之既穩(wěn)定安全，又不浪費、合理設(shè)計人工邊坡，使之既穩(wěn)定安全，又不浪費開挖工作量；開挖工作量；2 2、評定、核算與工程有關(guān)的、評定、核算與工程有關(guān)的天然斜坡天然斜坡穩(wěn)定性現(xiàn)

2、狀及穩(wěn)定性現(xiàn)狀及受工程影響后的穩(wěn)定性狀況；受工程影響后的穩(wěn)定性狀況；3 3、對已建成的人工邊坡檢查其穩(wěn)定性狀況；、對已建成的人工邊坡檢查其穩(wěn)定性狀況；4 4、為整治斜坡提供設(shè)計依據(jù)。、為整治斜坡提供設(shè)計依據(jù)。1 1、自然歷史分析法、自然歷史分析法2 2、工程地質(zhì)類比法、工程地質(zhì)類比法3 3、圖解法、圖解法4 4、數(shù)學力學計算法、數(shù)學力學計算法斜坡穩(wěn)定性評價的方法：斜坡穩(wěn)定性評價的方法：一、自然歷史分析法一、自然歷史分析法是一種定性評價定性評價的方法。 主要通過研究斜坡形成的地質(zhì)歷史和所處的自然地理及地質(zhì)環(huán)境、斜坡的地貌和地質(zhì)結(jié)構(gòu)、發(fā)展演化階段及變形破壞形跡，分析主要的和次要的影響因素，從而對斜

3、坡穩(wěn)定性作出初步評價初步評價。這種方法實質(zhì)是通過追溯斜坡發(fā)生、發(fā)展演化的全斜坡發(fā)生、發(fā)展演化的全過程，來進行穩(wěn)定性評價過程，來進行穩(wěn)定性評價。它對研究斜坡穩(wěn)定性的區(qū)域性規(guī)律尤為適用。區(qū)域地質(zhì)背景區(qū)域地質(zhì)背景 分析影響因素分析影響因素 預測發(fā)展趨勢預測發(fā)展趨勢1 1、 從從地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造方面分析方面分析結(jié)構(gòu)面的位置、性質(zhì)、連通情況，結(jié)構(gòu)面與臨空面的關(guān)系，斜結(jié)構(gòu)面的位置、性質(zhì)、連通情況，結(jié)構(gòu)面與臨空面的關(guān)系，斜坡可能破壞的類型、規(guī)模等。坡可能破壞的類型、規(guī)模等。2、從地形地貌方面分析、從地形地貌方面分析地形地貌特征地形地貌特征 斜坡穩(wěn)定性狀態(tài)或滑坡的不同發(fā)育階段斜坡穩(wěn)定性狀態(tài)或滑坡的不同發(fā)育階段

4、 滑坡的微地貌調(diào)查滑坡的微地貌調(diào)查 穩(wěn)定性判斷的定量數(shù)值，如滑動距離、穩(wěn)定性判斷的定量數(shù)值，如滑動距離、 垂直位移高度和多級滑動面等。垂直位移高度和多級滑動面等。 類比法類比法是將所要研究的斜坡或擬設(shè)計的人工邊坡與已研究過的斜坡或人工邊坡進行類比，來評價其穩(wěn)定性或確定其坡角和坡高。 類比時必須全面分析研究工程地質(zhì)條件和影響斜坡穩(wěn)定性的各項工程地質(zhì)條件和影響斜坡穩(wěn)定性的各項因素因素，比較其相似性和差異性相似性和差異性。相似性愈高，則類比依據(jù)愈充分，所得結(jié)果愈可靠。 類比的基礎(chǔ)是相似類比的基礎(chǔ)是相似，只有相似程度較高才可進行類比。所以類比法一定要充分做好工程地質(zhì)調(diào)查研究工程地質(zhì)調(diào)查研究工作，而且要

5、有豐富的實踐經(jīng)驗。工程地質(zhì)類比法工程地質(zhì)類比法 依據(jù)相似原則依據(jù)相似原則 斜（邊）坡類型類比斜（邊）坡類型類比 破壞類型類比破壞類型類比 條件類比條件類比 圖解法圖解法是一種定性或半定量定性或半定量的評價方法。 在斜坡穩(wěn)定性評價中,一般采用兩種圖解法，即圖表計算法和圖圖表計算法和圖解分析法解分析法。 圖表計算法圖表計算法其基本原理一般都是根據(jù)斜坡所處的條件。先確定某一無因次量，并繪制不同坡角情況下無因次量與穩(wěn)定系數(shù)關(guān)系曲線圖，或不同穩(wěn)定系數(shù)情況下的無因次量與坡角關(guān)系曲線圖。借助于曲線圖，在已知C、tg、H等參數(shù)后，即可直接從關(guān)系曲線上查得穩(wěn)定系數(shù)。 圖表計算法與力學計算法相比較，其結(jié)果精度差些

6、。但是，在進行邊坡初步設(shè)計邊坡初步設(shè)計時是可以滿足要求的。 圖解分析法：圖解分析法： 圖解分析法以極射赤平投影極射赤平投影為基礎(chǔ)，通過對斜坡巖體結(jié)構(gòu)面的統(tǒng)計調(diào)查，掌握優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀特征，據(jù)以分析它們對斜坡穩(wěn)定性的影響。 單一軟弱面單一軟弱面情況 兩組軟弱面兩組軟弱面情況四、數(shù)學力學計算方法四、數(shù)學力學計算方法1 1、極限平衡計算方法極限平衡計算方法剛體極限平衡法剛體極限平衡法 假設(shè)前提假設(shè)前提： （1 1）只考慮破壞面上的）只考慮破壞面上的極限破壞狀態(tài)極限破壞狀態(tài)，而不考慮巖土體的變，而不考慮巖土體的變形，即視形，即視巖土體為剛體巖土體為剛體。（2 2）破壞面上的強度由）破壞面上的

7、強度由C C、 值決定，遵循庫侖判據(jù)。值決定，遵循庫侖判據(jù)。 （3 3）滑體中的壓力以）滑體中的壓力以正應力和剪應力正應力和剪應力的形式集中作用于滑面的形式集中作用于滑面上，均視為上，均視為集中力集中力。 （4 4）三維問題簡化為二維（平面）問題來求解。）三維問題簡化為二維（平面）問題來求解。 穩(wěn)定性系數(shù)穩(wěn)定性系數(shù)：下滑力抗滑力K 安全系數(shù)安全系數(shù)：在巖土體穩(wěn)定性評價中，由于邊界條件、在巖土體穩(wěn)定性評價中，由于邊界條件、荷載條件、巖土體強度等難以精確確定，通常在荷載條件、巖土體強度等難以精確確定，通常在設(shè)計上設(shè)計上考考慮上述因素及建筑物重要性而綜合確定一經(jīng)驗值。慮上述因素及建筑物重要性而綜合確

8、定一經(jīng)驗值。土質(zhì)斜坡土質(zhì)斜坡穩(wěn)定性計算穩(wěn)定性計算A A、無粘性土坡、無粘性土坡B B、粘性土坡、粘性土坡圓弧法、條分法：瑞典條分法、圓弧法、條分法：瑞典條分法、BishopBishop法法巖質(zhì)斜坡巖質(zhì)斜坡穩(wěn)定性計算穩(wěn)定性計算 A A 、平面滑動：單平面、同向雙平面、多平面、平面滑動：單平面、同向雙平面、多平面 B B 、楔形體滑動、楔形體滑動均質(zhì)土坡均質(zhì)土坡瑞典條分法瑞典條分法 如圖：一簡單均質(zhì)土坡，取一假定如圖：一簡單均質(zhì)土坡，取一假定滑弧圓心為滑弧圓心為O O，半徑為，半徑為R R和滑弧和滑弧ACAC。 將滑動土體沿鉛直方向分成若干土將滑動土體沿鉛直方向分成若干土條（條（R/10-R/20

9、R/10-R/20） 取第取第i i條分析，不考慮土條間的作用條分析，不考慮土條間的作用力，則第力，則第i i條作用在滑弧面上的力有：條作用在滑弧面上的力有：（1 1）、由土條自重）、由土條自重WiWi在滑弧上引起在滑弧上引起的切向力為的切向力為順坡為正，逆坡為負。，線與園弧法線間的夾角為該土條底面中心鉛直為該土條平均高度；條土寬度；為第為重力加速度；為土的密度；式中：iiiiiiiiihibghbgWTsinsin（2 2）、由土條自重）、由土條自重WiWi在滑弧上引起的法向力所產(chǎn)生的抗滑力為：在滑弧上引起的法向力所產(chǎn)生的抗滑力為：（3 3）、滑動面上的凝聚力產(chǎn)生的抗滑力為：）、滑動面上的凝

10、聚力產(chǎn)生的抗滑力為：為滑動面上的摩擦角。式中：tghbgtgWtgNFiiiiiificoscos土條的弧長。為第為滑動面上的凝聚力；式中：iLCLCFiiciiw 若斜坡滑動時，各土條圍繞圓心若斜坡滑動時，各土條圍繞圓心O O旋轉(zhuǎn)，則斜坡的穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，則斜坡的穩(wěn)定性系數(shù)為該土條的總抗滑力矩與總滑動力矩之比：定性系數(shù)為該土條的總抗滑力矩與總滑動力矩之比：為滑弧全長。式中：若各土條寬度相等，則LhbghtgbgLCKRhbgRtghbgLCKiiiiiiiiiiiisincossincos最危險滑面的確定：最危險滑面的確定： 對于均質(zhì)粘性土斜坡最危險滑動面應通過坡腳，對于均質(zhì)粘性土斜坡最危險滑動面應

11、通過坡腳，圓心圓心O O的位置按以下步驟確定：的位置按以下步驟確定：（1 1）根據(jù)下表中坡角值）根據(jù)下表中坡角值 查查 1 1和和 2 2，找出，找出0 0點點 （2 2）按下圖所示確定）按下圖所示確定E E點；點； （3 3）連接）連接EOEO，在，在EOEO的延長線上取一系列圓心的延長線上取一系列圓心O O1 1，O O2 2，,O,On n; ; （4 4）分別計算）分別計算O O1 1，O O2 2，,O,On n所對應滑動圓弧上的穩(wěn)定性系數(shù)所對應滑動圓弧上的穩(wěn)定性系數(shù)K K1 1，K K2 2，K Kn n，聯(lián)其端點，所得曲線上最小的，聯(lián)其端點，所得曲線上最小的K Kminmin值所

12、對應的值所對應的O Om m點，點，即為最危險滑弧圓心。即為最危險滑弧圓心。 若土層復雜，則若土層復雜，則O Om m不一不一定是最危險滑動弧圓心，為此，定是最危險滑動弧圓心，為此，可過點作垂直可過點作垂直O(jiān)EOE的線段，在該的線段，在該線段上取其相應的線段上取其相應的K K值，用上述值，用上述方法求得最小的方法求得最小的K K值。值。 根據(jù)滑面縱剖面的起伏情況，取單位寬度考慮，根據(jù)滑面縱剖面的起伏情況，取單位寬度考慮，把滑體劃分成若干塊段，把滑體劃分成若干塊段，1 1，2 2，n n 第第i i條塊的受力情況分析：條塊的受力情況分析：折線滑面折線滑面剩余推力法剩余推力法 滑塊兩側(cè)的摩擦力和滑

13、體自身擠壓力不考慮滑塊兩側(cè)的摩擦力和滑體自身擠壓力不考慮 自重自重 WiWi、水平地震力、水平地震力 KcWiKcWi、側(cè)水壓力、側(cè)水壓力 P PW W、上一條塊的剩余下滑力、上一條塊的剩余下滑力 Ei-1Ei-1、本條的剩余下滑力本條的剩余下滑力 EiEi的反力、揚壓力的反力、揚壓力 UiUi、法向反力、法向反力NiNi、切向反力、切向反力TiTi基本荷載（僅考慮重力）計算如下：基本荷載（僅考慮重力）計算如下：11sinW1塊：下滑力：第11111LCtgcosW抗滑力：11111111LCtgcosWsinWE2222112221122LCtg)sin(EcosW)cos(EsinW2抗滑

14、力：塊：下滑力：第傳遞系數(shù)212222222221211222222222221122211222ELCtgcosWsinWtg)sin()cos(ELCtgcosWsinWLCtg)sin(EcosW)cos(EsinWEi1iiiiiiiiiELCtgcosWsinWE:i塊第n1nnnnnnnnnELCtgcosWsinWE:n塊第，斜坡體穩(wěn)定若，斜坡體不穩(wěn)定若00nnEE 有地下水時，需要考慮邊界上的水壓力：有地下水時，需要考慮邊界上的水壓力：iwiiiLhhU)(2121底面浮托力：222121211iwiWiwiWhPhP兩側(cè)水壓力：1111sin(cos)cos()sin()00

15、iiiiiiiiiiiiiissiitgEWWtgC LEKKEE當時，取 。考慮安全儲備，減小抗滑力)sin()cos(sin)(cos1cos)(sin11111iiiiiiiiiiWiWiiiiiiWiWiiiKstgELCPPUWtgKsPPWE系數(shù)，即為滑坡的整體穩(wěn)定性這時的，直至偏小，則取，表明如果，再計算偏大，則取，表明如果迭代得的位置，代入公式中，先假定一個計算整體穩(wěn)定性系數(shù)時KEnKKKKEnEnKKKEnEnKsK00002110100穩(wěn)定性計算穩(wěn)定性計算編程迭代過程：編程迭代過程：第九節(jié)斜坡變形破壞的防治第九節(jié)斜坡變形破壞的防治防治防治目標目標：減災、防災、保護環(huán)境：減災

16、、防災、保護環(huán)境防治防治原則原則：以防為主，及時治理以防為主，及時治理應該把防災貫穿到工程建設(shè)的各個環(huán)節(jié)，在工程規(guī)劃選址、設(shè)應該把防災貫穿到工程建設(shè)的各個環(huán)節(jié)，在工程規(guī)劃選址、設(shè)計、施工各階段均應注重防災減災。例如災害預測及危險性評估正計、施工各階段均應注重防災減災。例如災害預測及危險性評估正體現(xiàn)了這一原則。體現(xiàn)了這一原則。防治指的是預防與治理兩方面：防治指的是預防與治理兩方面： 滑坡預防滑坡預防：指的是滑坡災害沒有產(chǎn)生以前，人們已經(jīng)了解：指的是滑坡災害沒有產(chǎn)生以前，人們已經(jīng)了解其存在的其存在的危險性和危害性危險性和危害性，并采取相應的措施加以防范，使滑坡?lián)p，并采取相應的措施加以防范，使滑坡?lián)p

17、失降至最小程度。預防是以勘察分析、預測預報、動態(tài)監(jiān)測為基礎(chǔ)，失降至最小程度。預防是以勘察分析、預測預報、動態(tài)監(jiān)測為基礎(chǔ)，同時提出有效的預防措施及相應的設(shè)計施工工作。同時提出有效的預防措施及相應的設(shè)計施工工作。 滑坡治理滑坡治理：指的是對：指的是對潛在不穩(wěn)定體潛在不穩(wěn)定體采取有針對性的工程措采取有針對性的工程措施，確保其穩(wěn)定，從根本上消除隱患。治理是一項工程，它包括對施，確保其穩(wěn)定，從根本上消除隱患。治理是一項工程，它包括對災害體的勘察、評價，提出經(jīng)濟合理的工程措施，并付之實施。災害體的勘察、評價，提出經(jīng)濟合理的工程措施，并付之實施。防治依據(jù)防治依據(jù)1、工程措施的技術(shù)可能性及必要性技術(shù)可能性及必

18、要性.場地的合理選擇與規(guī)劃的預見性.消除或改變不利因素的可能性.增強斜坡穩(wěn)定性的工程措施之必要性2、工程措施的經(jīng)濟合理性經(jīng)濟合理性是制定具體整治方案應遵循的經(jīng)濟原則，包含以下內(nèi)容： .按工程的重要性分別對待 .工程措施方案的優(yōu)化3、工程措施的社會環(huán)境效應斜坡治理往往是社會環(huán)境綜合治理的一個組成部分，因而在防治中應考慮以下因素：.斜坡所處社會環(huán)境特征及其工程措施的社會效益.斜坡運行的管理水準 .斜坡的環(huán)境效應滑坡災害防治基本程序滑坡災害防治基本程序滑坡防治方案設(shè)計滑坡防治方案設(shè)計滑坡防治工程施工滑坡防治工程施工滑坡防治竣工驗收滑坡防治竣工驗收工程治理工程治理搬遷避讓搬遷避讓監(jiān)測預警監(jiān)測預警防治方

19、案可行性研究防治方案可行性研究防治方案初步設(shè)計防治方案初步設(shè)計防治方案施工圖設(shè)計防治方案施工圖設(shè)計滑坡工程地質(zhì)勘滑坡工程地質(zhì)勘(調(diào)調(diào))查查工程地質(zhì)條件工程地質(zhì)條件+人文因素人文因素1 1、防預防預措施措施（1 1）、繞避：改線）、繞避：改線 架橋跨越架橋跨越 隧道穿越隧道穿越 （2 2）、攔截：攔石墻）、攔截：攔石墻 攔柵網(wǎng)攔柵網(wǎng)（3 3）、排水：地表排水：排水溝、坡面防滲）、排水：地表排水：排水溝、坡面防滲 地下排水：盲溝、排水洞、排水孔地下排水：盲溝、排水洞、排水孔（4 4）、監(jiān)測預警）、監(jiān)測預警 2 2、治理治理措施措施（1 1） 排水措施排水措施（2 2） 削方、堆壓削方、堆壓（3 3

20、） 支擋工程：擋土墻：砌置擋墻支擋工程：擋土墻：砌置擋墻 加筋土擋墻加筋土擋墻 錨固：單一錨桿（索）錨固：單一錨桿（索） 掛網(wǎng)掛網(wǎng)+ +噴漿噴漿+ +錨桿（索）錨桿（索） 構(gòu)構(gòu)+ +錨桿（索）錨桿（索） 抗滑樁：鋼管樁抗滑樁：鋼管樁 鋼筋鋼筋+ +砼樁砼樁 砼樁砼樁 結(jié)合形式：樁結(jié)合形式：樁+ +錨錨 樁樁+ +墻（板、梁）墻（板、梁）（4 4） 坡面防護：橫向護坡坡面防護：橫向護坡 植基綠色護坡植基綠色護坡 （5 5） 其它：其它： 固結(jié)灌漿固結(jié)灌漿 阻滑鍵（栓）阻滑鍵（栓） 繞、避工程繞、避工程削坡、壓載工程削坡、壓載工程韓城電廠滑坡上部減重韓城電廠滑坡上部減重排水工程排水工程攔截系統(tǒng)攔截系統(tǒng)抗滑擋墻抗滑擋墻 布置：對于中、小型滑坡，可在滑坡前緣，布置：對于中、小型滑坡，可在滑坡前緣， 將墻設(shè)在滑坡中下部有穩(wěn)定將墻設(shè)在滑坡中下部有穩(wěn)定巖層的鎖口處巖層的鎖口處抗滑樁抗滑樁 特點：設(shè)樁位置靈活，施工簡單，開挖面積小。特點：設(shè)樁位置靈活，施工簡單，開挖面積小。 適用條件：適用于非塑流性滑坡適用條件：適用于非塑流性滑坡 布置：取決于滑體的密實程度、滑坡推力大小及施工條件等布置：取決于滑體的密實程度、滑坡推力大小及施工條件等錨桿、錨索錨桿、錨索巖質(zhì)邊坡和崩塌，提高滑動面上的巖質(zhì)邊坡和崩塌，提高滑動面上的法向應力法向應力，提高抗滑力，提高抗滑力錨桿的方向和深度視斜坡的結(jié)構(gòu)而