【正文】 地層的巖石中形成的邊坡在坡高一定時，其坡度較緩。此外，在邊坡傾向與緩傾角結(jié)構(gòu)面傾向一致的同向結(jié)構(gòu)類型地段，邊坡穩(wěn)定性與邊坡坡度關(guān)系不密切，而主要取決于邊坡高度。地貌條件決定了邊坡形態(tài)，對邊坡穩(wěn)定性有直接影響。 邊坡變形，實(shí)質(zhì)上是內(nèi)在和外在的各種因素綜合作用的結(jié)果。概括起來可以分為兩個方面： 內(nèi)在因素，包括地貌條件、巖石性質(zhì)，巖體結(jié)構(gòu)與地質(zhì)構(gòu)造等。 (2)滑坡的分類 由于自然條件千變?nèi)f化，滑坡的成因、形態(tài)、滑動的過程亦各有特點(diǎn)，為 了便于滑坡的識別和治理，考慮滑坡巖土體的組成、滑動速度、力學(xué)特征、滑體形態(tài)、滑體規(guī)模、滑體厚度、發(fā)展階段等因素，按表 1712 對巖質(zhì)滑坡進(jìn)行分類。 主滑線 (滑坡主軸 )：滑坡體滑移速度最快部分的連線稱之為主軸線。 滑坡裂縫：滑坡體在滑動過程中，由于各部位的移動速度不均勻，在滑體內(nèi)部或表面所產(chǎn)生的裂縫稱為滑坡裂縫。實(shí)際上是滑動面在坡上出露的界面，有時在較新的滑坡后壁上可見到滑動擦痕?；旅嬉话闶怯芍本€和圓弧復(fù)合而成，其后部經(jīng)常呈弧形，前部呈近似于水平的直線。 滑動帶 (面 )：滑坡體與其周圍未滑動巖土體之間的分界面稱為滑動面。 滑坡體：指斜坡上沿滑動面向下滑動的巖土體，或者說是滑坡的整個滑動體。 :A 【例題 18】從形成機(jī)理分析，崩塌的形成在于（）。由于這些巖石性質(zhì)軟弱、結(jié)構(gòu)面密集，經(jīng)受長期不斷地風(fēng)化作用，巖體呈片狀破裂，當(dāng)受雨水沖刷和其他外營力作用之下，邊坡表部巖體呈片狀層狀沿斜坡表面剝落，堆積于坡腳。這些裂隙在表層蠕動的作用下進(jìn)一步加深加寬，并促使坡腳主應(yīng)力增高，坡體蠕滑進(jìn)一步加劇，下部支持力減弱，引起崩塌。 從形成機(jī)理分析，崩塌的形成在于坡體沿陡傾軟弱結(jié)構(gòu)面張裂的同時，坡腳巖體發(fā)生變形 (如基座蠕動 )，使上部割裂巖體失去支持而發(fā)生翻倒。 斜坡的破壞形式很多，現(xiàn)將分別簡述崩塌，滑坡。 自然斜坡的形成過程往往比較緩慢，在坡體中應(yīng)力的改變是漸變的，所以在發(fā)生破壞之前總要經(jīng)過松動，蠕動等變形階段，而人工邊坡由于 坡體應(yīng)力的變化和附加載荷 (如壩肩推力等 )的出現(xiàn)可以是很迅速地，因此可能出現(xiàn)兩種情況。圖 1719充分反映了在蠕動轉(zhuǎn)折處的破壞過程，首先出現(xiàn)的張性羽裂將轉(zhuǎn)折端切斷 (切角滑移階段 )；然后繼續(xù)遭到破壞，形成次一級剪切面，并伴隨有架空現(xiàn)象 (次一級剪面開始形成階段 )；再進(jìn)一步發(fā)展，則形成連續(xù)滑面 (滑面形成階段 )，一旦滑面上的下滑力超過抗滑力，即導(dǎo)致坡體破壞。 2)坡體蠕動 坡體沿緩傾角的軟弱 結(jié)構(gòu)面，向臨空方向緩慢移動的現(xiàn)象，稱為坡體蠕動。當(dāng)軟弱基座塑性較大時，坡腳主要表現(xiàn)為向臨空方向的蠕動和擠出，見圖 1717；而當(dāng)軟弱基座具有一定脆性時，則可能通過密集的張性破裂使軟弱層錯位變形，見圖 1718。正確區(qū)分這兩種不同成因撓曲的重要意義在于，經(jīng)過重力長期作用形成的 蠕動坡體僅具有較低的穩(wěn)定性，常常要采取開挖或昂貴的工程處理措施，應(yīng)該引起重視。當(dāng)軟弱面愈密集，傾角愈陡且走向近于平行于坡面時發(fā)育尤甚。 按照巖體蠕動的特征，它大致可以分為兩種基本類型：表層蠕動和深層蠕動。研究表明，蠕動的形成機(jī)制為巖石的粒間滑動 (塑性變形 )或巖石裂紋微錯，或由一系 列裂隙擴(kuò)展所致。生產(chǎn)實(shí)踐中，把發(fā)育這 種岸邊裂隙的坡體稱之為斜坡卸荷帶 (可稱之為松動帶 )，其深度通常用坡面與卸荷帶內(nèi)側(cè)界線之水平間距來表示。 （ 3）坡腳應(yīng)力集中帶的張裂隙 在坡腳應(yīng)力集中帶當(dāng)應(yīng)力超過此處巖體或與坡面平行時，則產(chǎn)生與坡面近于平行的張裂隙。 (1)回彈裂隙 在斜坡形成后，由于側(cè)向應(yīng)力削弱，巖體向臨空方向回彈，這種現(xiàn)象猶如木桶因松箍而掀縫一樣，使原來被壓緊的裂縫張開 (圖 1716)。理論實(shí)踐證明。 A. 松弛張裂和蠕動 B. 松弛張裂和松動 C. 蠕變和蠕動 答案 :A 1． 松弛張裂 在斜坡形成的初始階段，往往在坡體中出現(xiàn)一系列與坡面近于平行的陡傾張開裂隙，使斜坡巖體向臨空方向張開。因此，必須研究巖體變形破壞的整個過程，并且重視這一演變過程中變形形式的研究。前者屬于變形的范圍，從坡體中未出現(xiàn)貫通性的破壞面為特點(diǎn)；而后者在坡體中已形成貫通性的破壞面，且以一定加速度發(fā)展位移。 盡管如此，斜坡變形與破壞卻始終決定于坡體本身所具有的應(yīng)力特征和坡體抵 抗變形破壞的能力，這兩方面的相互關(guān)系和發(fā)展變化，是斜坡發(fā)展演變的內(nèi)在矛盾。在這種新的應(yīng)力條件下，坡體將發(fā)生局部的或整體性的變形和破壞，以達(dá)到新的平衡。結(jié)構(gòu)面相互交匯或轉(zhuǎn)折處是壓應(yīng)力和拉應(yīng)力的集中區(qū)，其變形與破壞較為劇烈，見圖 1715d。順坡軟弱結(jié)構(gòu)面與主壓應(yīng)力呈30176。 實(shí)踐證明，坡體中緩傾角軟弱結(jié)構(gòu)面的周邊應(yīng)力高度集中，并取決于軟弱結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀與主應(yīng)力的關(guān)系。 B. 坡高 C. 邊坡橫斷面的形狀 D. 平面形態(tài) 答案 :A 3．巖體變形特征和結(jié)構(gòu)特征的影響 研究表明，巖體的彈性模量對均質(zhì)坡體的應(yīng)力分布并無明顯影響。雖然平臺的設(shè)置降低并分散了應(yīng)力在坡腳的集中，改善了邊坡力學(xué)特征。當(dāng)坡形為下陡、上緩時，坡腳是應(yīng)力集中區(qū)，變坡點(diǎn)是拉張區(qū)；當(dāng)坡形為上陡、下緩時，應(yīng)力集中區(qū)在變坡點(diǎn)，消除了坡腳的應(yīng)力集中。 不論邊坡采用何種橫斷面，其坡腳的應(yīng)力狀態(tài)是邊坡研究設(shè)計的重點(diǎn)。對比水平剩余應(yīng)力平行于橢圓形礦坑的長軸和平行于短軸這兩種情況，還可發(fā)現(xiàn)，前者應(yīng)力集中程度又較后者緩和，見表 1711。 (1)坡角影響 坡角對坡體應(yīng)力的分布影響最大，坡角增大時，坡肩及坡面張力帶的范圍擴(kuò)大如圖1713，坡腳部位應(yīng)力集中帶的最大剪應(yīng)力亦 隨之增高。 從以上分析表明，當(dāng)巖體中存在較高原始水平應(yīng)力時，斜坡必然更容易遭受變形和破壞。當(dāng)有側(cè)向水平應(yīng)力 (σ 0)時，該值成倍增高，如當(dāng) σ 0=3yH(у 為巖土體的重度 )時，該值可達(dá) (7～ 10)y H，與 σ 0=0 情況相比，相差十分懸殊。 【例題 7】在下列各種因素中，對邊坡巖體中的應(yīng)力分布影響最為顯著的是（ ）。 答案 :C 【例題 5】在斜坡的下列各個位置，主應(yīng)力最大的部位是（ ）。 5．坡面處由于徑向壓力實(shí)際等于零，所以坡體實(shí)際上處于單向應(yīng)力狀態(tài) (不考慮坡面走向方向的應(yīng)力 σ2) ，向內(nèi)漸變?yōu)閮上?(不考慮 σ2 時 )或三向狀態(tài)，并逐漸恢復(fù)到原始應(yīng)力狀態(tài)。根據(jù)有限單元法的計算，形成邊坡后，巖體的應(yīng)力主要發(fā)生了以下變化： 1．由于應(yīng)力重新分布，邊坡周圍主應(yīng)力跡線發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，見圖 1712，其總的特征為愈靠近臨空面，最大主應(yīng)力 (σ1) 愈接近平行于臨空面，最小主應(yīng)力 (σ3) 則與之趨于正交。 A. 坡高 答案 :D 一、巖質(zhì)邊坡應(yīng)力分布特征 斜坡的變形與破壞，取決于坡體中的應(yīng)力分布和巖體的強(qiáng)度特征，了解坡體中應(yīng)力分布特征，對認(rèn)識斜坡變形與破壞機(jī)理很有必要；對正確評價斜坡的穩(wěn)定性，制定合理的設(shè)計和整治方案有指導(dǎo)意義。在我國，由于特殊的自然地理和地質(zhì)條件所制約，斜坡地質(zhì)災(zāi)害分布廣泛，活動強(qiáng)烈，危害嚴(yán)重。當(dāng)組成坡體的巖土體強(qiáng)度不能適應(yīng)此應(yīng)力分布時，就產(chǎn)生了斜坡的變形破壞 作用。前者是在一定地質(zhì)環(huán)境中，在各種地質(zhì)營力作用下形成和演化的自然歷史過程的產(chǎn)物，如山坡、海岸、河岸等。它包括自然斜坡和人工邊坡兩種。 斜坡在各種內(nèi)、外地質(zhì)營力作用下，不斷地改變著坡高和坡角，使坡體內(nèi)應(yīng)力分布發(fā)生變化。 由于斜坡變形破壞，給人類和工程建設(shè)帶來的危害在國內(nèi)外不乏其例。 答案 :D 【例題 2】下列不屬于斜坡要素的是（）。下面我們用有限單元法分析均質(zhì)邊坡的彈性應(yīng)力狀態(tài)。 4．與主應(yīng)力線偏轉(zhuǎn)相聯(lián)系，坡體內(nèi)最大剪應(yīng)力跡線由原來的直線變?yōu)榻茍A弧形，弧的凹面朝著臨空。 A. σ 1 愈接近平行于臨空面， σ 3 則與之趨于正交 B. σ 1 愈接近平行于臨空面， σ 2 則與之趨于正交 C. σ 2 愈接近平行于臨空面， σ 3 則與之趨于正交 D. σ 3 愈接近平行于臨空面， σ 1 則與之趨于正交 答案 :A 【例題 4】在下列斜坡的各個位置中，坡體處于單向應(yīng)力狀態(tài)的是（ ）。其中，以原始應(yīng)力狀態(tài)的影響最為顯著。 在自重應(yīng)力下坡底的切向應(yīng)力最大值約相當(dāng)于原始水平應(yīng)力的三倍左右。三維計算資料還表明，通常最大拉應(yīng)力大致出現(xiàn)在離坡腳三分之二坡高處。 A. 離坡腳三分之二坡高處 B. 離坡頂面三分之二坡高處 C. 離坡腳三分之一坡高處 D. 離坡腳二分之一坡高處 答案 :A 2．坡形的影響 坡面的幾何形態(tài)是影響坡體應(yīng)力分布的主要因素，坡面幾何形態(tài)包括坡角、坡高及邊坡橫斷面的形狀、平面形態(tài)等。圓形和橢圓形礦坑邊坡，坡腳最大剪應(yīng)力僅只有一般斜坡的二分之一左右，見表 1711。在不同坡形的邊坡中，應(yīng)力分布特征見圖 1714 所示。折線坡有兩個重點(diǎn)應(yīng)力區(qū)：坡腳和變坡點(diǎn)。 臺階坡的應(yīng)力狀態(tài)表現(xiàn)為臺階上、下坡腳的集中應(yīng)力平臺坡頂?shù)睦瓘垺? 【例題 10】在坡面的幾何形態(tài)中，對坡體應(yīng)力分布的影響最大的是（）。 巖質(zhì)邊坡巖體的結(jié)構(gòu)特征對坡體應(yīng)力場的影響十分復(fù)雜，主要由于巖體的不均一和不連續(xù)性，使其沿軟弱結(jié)構(gòu)面周邊出現(xiàn)應(yīng)力集中或應(yīng)力阻滯現(xiàn)象，因此，它構(gòu)成了巖質(zhì)邊坡變形與破壞的邊界條件。結(jié)構(gòu)面與主應(yīng)力斜交，使結(jié)構(gòu)面周邊剪應(yīng)力集中，并于端點(diǎn)附近或應(yīng)力阻滯部位出現(xiàn)拉應(yīng)力。巖體易沿軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)生剪切滑移，并伴隨著出現(xiàn)折線型蠕變系統(tǒng)裂隙。 答案 :B 二、邊坡巖體的變形和破壞 邊坡形成后，由于坡體的主應(yīng)力分異，使巖體原始平衡狀態(tài)遭到破壞。 邊坡變形破壞的發(fā)展歷史可以是漫長的 (如自然斜坡和發(fā)展演化過程 )，或是短暫的 (如人工邊坡的形成 )，其發(fā)生條件和影響因素卻常常相當(dāng)復(fù)雜。 巖質(zhì)斜坡的變形與破壞可分作變形和破壞兩種形式。近年來巖體破壞機(jī)制及蠕變理論的研究，已經(jīng)充分揭示了它們之間存在的客觀規(guī)律，為斜坡巖體穩(wěn)定研究奠定了理論基礎(chǔ)。 【例題 14】斜坡巖體的變形可劃分為（）。外形略呈弧形彎曲，僅有張開而無明顯相對滑移，張開度及分布密度由坡面向深處逐漸減弱。松弛張裂主要有下列幾種情況。這種裂隙主要分布在陡坡的前緣，不會深入到坡體內(nèi)部 (圖 1713)。 上述分析表明，卸荷裂隙的形成機(jī)制有可能是多種多樣的。 2．蠕動 經(jīng)松動后，斜坡巖體在重力作用下向臨空方向較長期的緩慢變形稱之為斜坡巖體的蠕動。因此可以認(rèn)為，坡體導(dǎo)致最終破壞總要經(jīng)過一定過程，或非常短暫，或經(jīng)過一個相當(dāng)長的時間。 巖質(zhì)斜坡中的表層蠕動，常稱為巖層未端撓曲現(xiàn)象，系指陡立層狀結(jié)構(gòu)面較發(fā)育的斜坡巖體 (頁巖、片巖、灰?guī)r等層狀巖石或陡傾節(jié)理發(fā)育的花 崗巖 )，在重力長期作用下，沿軟弱面錯動和局部破裂而成的撓曲現(xiàn)象，多發(fā)生于上述巖石和巖體所組成的斜坡上。 在重力作用下，由于坡面蠕動所產(chǎn)生的撓曲與構(gòu)造撓曲之區(qū)別在于：前者常沿軟弱面兩側(cè)拉開，并出現(xiàn)張裂，層面兩側(cè)相對滑動方向為斜坡上側(cè)向下，