边坡稳定性分析—毕业设计.docVIP

第一章 绪论 1．1引言 边坡是自然或人工形成的斜坡，是人类工程活动中最基本的地质环境之一，也是工程建设中最常见的工程形式。随着我国基础设施建设的蓬勃发展，在建筑、交通水利、矿山等方面都涉及到很多边坡稳定问题。边坡的失稳轻则影响工程质量与施工进度，重则造成人员伤亡与国民经济的重大损失。因此，边坡的勘察监测、边坡的稳定性分析、边坡的治理，是降低降低灾害的有效途径，是地质和岩土工程界重点研究的问题。 随着城市化进程的加速和城市人口的膨胀，越来越多的建筑物需要被建造，城市的用地也越来越珍贵。特别是对于长沙这样多丘陵的城市来说，建筑边坡成为了不可避免的工程。 1.2边坡破坏类型 边坡的破坏类型从运动形式上主要分为崩塌型和滑坡型。 崩塌破坏是指块状岩体与岩坡分离，向前翻滚而下。一般情况岩质边坡易形成崩塌破坏，且在崩塌过程中岩体无明显滑移面。崩塌破坏一般发生在既高又陡的岩石边坡前缘地段，破坏时大块岩体由于重力或其他力学作用下与岩坡分离而倾倒向前。崩塌经常发生在坡顶裂隙发育的地方。主要原因有：风化等作用减弱了节理面的黏聚力，或者是雨水进入裂隙产生水压力，或者是气温变化、冻融松动岩石，或者是植物根系生长造成膨胀压力，以及地震、雷击等外力作用（图1-1）。 滑坡是指岩土体在重力作用下，沿坡内软弱面产生的整体滑动。与崩塌相比滑坡通常以深层破坏形式出现，其滑动面往往深入坡体内部，甚至可以延伸到坡脚以下。其滑动速度虽比崩塌缓慢，但是不同的滑坡滑动速度相差很大，这主要取决于滑动面本身的物理力学性质。当滑动面通过塑性较强的岩土体时，其滑动速度一般比较缓慢；相反，当滑动面通过脆性岩石，且滑动面本身具有一定的抗剪强度，在构成滑面之前可承受较高的下滑力，那么一旦形成滑面即将下滑时，抗剪强度急剧下降，滑动往往是突发而迅速的。滑坡根据滑动模式和滑动面的纵断面形态可以分为平面滑动、圆弧滑动、楔形滑动以及复合形。 当滑动面倾向与边坡面倾向基本一致，并且存在走向与边坡垂直或接近垂直的切割面，滑动面的倾角小于坡角且大于其摩擦角时有可能发生平面滑动。平面滑动可以分为单平面形、折线形、连续曲面形等。 单平面形滑动面为一平直面，它常常是地质上先期已经存在的软弱结构面，如岩层面、构造面（断层错动面、大节理面、片理面等），基岩顶面的剥蚀面、不整合面、老地面、不同成因的堆积（坡积、崩积、洪积物）面等（图1-2）。常见的有三种情况:第一，堆积物（包括坡积、崩积、洪积物及人工堆积物）沿下伏的平直的基岩顶面，老地面或不同成因的堆积面滑动；第二，较坚硬的岩层（如砂岩、石灰岩等）或互层岩层沿下伏软弱岩层（如泥岩、页岩、泥灰岩等）或层向错动带滑动。其后缘破裂面符合与走向与层面走向一致的张裂面，或一组X节理面，所以呈直线；第三，半层岩地层，如第四纪初形成的河、湖地层，因含有遇水易膨胀的矿物（如蒙脱石），强度低，上覆岩层沿下伏受水软化的岩层滑动。 折线形滑动面为若干个平直面得组合，它可以是基岩顶面的剥蚀面、不同成因或成分的堆积面，也可以是基岩中层面或构造结构面得组合面，是最常见的滑动面形态（图1-3）。 连续曲面形滑动面为倾向沟谷等临空面得上陡下缓逐渐变化的软弱岩层或层间错动带，常常是向斜的一翼，形成大型或特大型岩石顺层滑坡（图1-4）。 圆弧滑动的滑动面为圆弧面或螺旋曲面，它不受地质上先期形成的软弱面控制，主要受控于坡形造成的最大剪应力面，与滑动过程同时形成，因此也有人称其为同生面（图1-4）。滑坡发生前在坡脚附近出现应力集中，剪应力超过该部位土体的抗剪强度造成坡体蠕动，应力调整，坡顶则产生拉力破坏出现张拉裂缝，一旦滑面中段全部出现剪应力大于土体的抗剪强度，滑坡将发生整体滑移。由于滑动面为圆弧型，故以旋转滑动为主。在有地下水活动的情况下，滑动面的一部分常符合与地下水位的波动线上，这类滑坡多出现在匀质土坡和强风化的破碎岩石斜坡。 楔形破坏一般发生在边坡中有两组结构面与边坡斜交，且相互交成楔形体。当两组结构面的组合交线倾向与边坡倾向相近，倾角小于坡面角而大于其摩擦角时，容易发生这类破坏（图1-5）。 由于边坡物质组成和坡体结构的特殊性和复杂性，但以破坏形式的发生往往较少，或者其规模相对较少，一般的边坡变形和破坏是上述几种基本破坏类型的复合，故称之为复合型破坏（图1-6）。复合型破坏可以简单的归纳为平面形和圆弧形的组合，由于其空间形态的组合变化，其复合形式更为多样和复杂。 1.3边坡滑动变形发育过程 边坡在发生滑动之前通常是稳定的，由于各种因素影响，边坡土体强度逐渐降低，或边坡内部剪切力不断增加，使边坡的稳定状况受到破坏。在边坡内某一部分因抗剪强度小于剪切力而首先变形，产生微小滑动，以后变形逐渐发展，直至坡面出现断续的拉张裂缝。随着裂缝的出现，渗水作用加强，变形进一步发展。后缘拉张裂缝加宽，开始出现不大