《斜坡场地勘察》PPT课件

第七章斜坡场地岩土工程勘察*斜坡:地壳表部一切具有侧向临空面的地质体，是地壳表层广泛分布的一种地貌形式。斜坡一般可分为天然斜坡和人工边坡。斜坡在各种内外地质营力作用下，经历各种不同的发展演化阶段，并导致坡体内应力不断发生变化，由此可能引起不同形式和规模的变形破坏。我国山地和丘陵面积广大，许多建筑场地设置在斜坡地段。崩塌、滑坡对城乡设施和各类建筑所造成的危害不乏其例。尤其在中西部地区的秦巴山区、四川盆地、川滇山区和黄土高原，斜坡变形破坏成为严重影响当地社会经济发展的地质灾害。在工程建设区，斜坡变形破坏 是制约工程建设的重要因素。为此，对斜坡场地做好工程地质、岩土工程勘察至关重要。第一节崩塌的岩土工程勘察要点2007年11月20日，宜万铁路高阳寨隧道发生岩崩，35人遇难。崩塌等级划分崩塌形成机理及类型危岩体地质调查主要内容：危岩体位置、形态、分布高程、规模危岩体及周边地质构造、地层岩性、地形地貌、岩土结构类型围岩体及周边水文地质条件危岩体周边及边界以下地质体的工程地质特性危岩体的发育史危岩体成因的动力因素分析危岩体崩塌的可行性危岩体崩塌后可能的运移斜坡在不同体积条件下运移的最大距离危岩体崩塌可能到达并堆积的场地的形态、坡度、分布、高程、地层岩性与产状及该场地的最大堆积容量可能引起的灾害类型(如涌浪，堰塞湖等)和规模，确定其成灾范围，进行灾情的分析与预测。崩塌堆积体地质调查主要内容：崩塌源的位置、高程、规模、地层岩性、岩(土)体工程地质特征及崩塌产生的时间。崩塌体运移斜坡的形态、地形坡度、粗糙度、岩性、起伏差，崩塌方式、崩塌块体的运动路线和运动距离。崩塌堆积体的分布范围、高程、形态、规模、物质组成、分选情况、植被生长情况、块度(必要时需进行块度统计和分区)、结构、架空情况和密实度。崩塌堆积床形态、坡度、岩性和物质组成、地层产状。崩塌堆积体内地下水的分布和运移条件。评价崩塌堆积体自身的稳定性和在上方崩塌体冲击荷载作用下的稳定性，分析在暴雨等条件下向泥石流、崩塌转化的条件和可能性。链子崖危岩体治理工程承重阻滑工程监测工程锚固工程雷劈石滑坡排水工程猴子岭拦石工程崩塌稳定性评价较为复杂，宜以定性为主，定量为辅，互相验证。并须考虑暴雨时后部陡倾切割裂缝的静水压力和下部缓倾软垫面的地下水扬压力。倾倒式崩塌的稳定性评价须按照抗倾覆模型进行，并以危岩体外部临空面与下部软垫面交点作为作用支点。当下垫面倾角小于25°，应进行抗滑稳定性计算。多组外倾结构面分离切割形成的崩滑型危岩体，可用赤平投影等方法按结构面和临空面进行三维空间组合定性评价，当滑移矢量外倾时，即可判断为危岩体，并应提出防治建议。可对结构面的形状、连通性、充填物及抗剪强度等取样测试，并按极限平衡评价进行稳定性评价。形状突出，后缘切割面已形成，虽未分离贯通但连通率大于50%的地质体应作为坠落式危岩体，并提出工程治理措施。稳定系数可按结构面未分离贯通岩体的抗拉强度或抗剪断强度折减50%与岩体自重之比确定崩塌稳定性评价：第二节滑坡的岩土工程勘察要点滑坡物质和结构分类滑坡其它因素分类一、滑坡勘察的任务和目的查明滑坡的现状；查明引起滑动的主要原因；获得合理的计算参数；综合测绘调查、工程地质比拟、勘探及室内外测试结果，对滑坡当前和工程使用期内的稳定性作出合理评价；提出整治滑坡的工程措施或整治；提出是否要进行监测和监测方案。二、勘察技术方法工程地质测绘勘探测试监测1、工程地质测绘范围包括滑坡区及其邻近稳定地段测绘比例尺1∶500～1∶2000，可根据滑坡规模选用；用于整治的测绘比例尺为1∶200或1∶500。工程地质测绘比例尺建议工程地质测绘注意查明滑坡的发生与地层结构、岩性、断裂构造(岩体滑坡尤为重要)、地貌及其演变、水文地质条件、地震和人为活动因素的关系，找出引起滑坡复活的主导因素。通过裂缝的调查、测绘，藉以分析判断滑动面的深度和倾角大小，并指导勘探工作。当地整治滑坡的经验。（1）崩滑体边界是滑动面与地面的交线。多级滑动时，为最外围滑面与地面的交线。（2）滑面的确定是崩滑体周界确定的前提，对于本次调查，两者几乎是同一对象。（3）滑面多为控制性结构面，但结构面不等于滑面。野外调查时，可采用排除法进行滑面识别，即：先找结构面—再找控制性结构面—找具有非构造滑动的特征—确定滑面。（4）崩滑面发育完善时，多有明显的剪切面（带）或岩土体挤压（前部）或张拉痕迹（后缘）、泥化夹层、岩体摩擦镜面、擦痕等形迹，这种情况下滑面及其周界位置可以据此直接圈定。滑坡边界的野外圈定方法（5）通常情况下，先期形成的滑面多遭受后期改造或处于滑动初期并无明显变形，这时，滑面的地表发育迹象十分模糊，找不到明确的滑面，因此，崩滑体的周界只能借助于如下现象加以综合的判定：1）后缘：往往发育有陡坎，整体上呈座椅状或新月状，坡面植被较少，坡度比前后坡为大，可见顺坡擦痕；后壁可见近于平行坡面的拉张裂隙；地表水常沿陡坎坡脚渗入地下。崩滑体边界应圈定于陡坎的下界。2）前缘：常呈陡坎状、鼓丘状或舌丘状。剪出口（带）常位于阶地的下缘，且岩土体呈挤压或挤出状态，显示剪切变形特征。地表树木、植物、地物等可有撕裂、向下歪斜等迹象。岩石产状或岩性可与下部存在较大差异，并常伴有柔皱、褶曲或断裂等现象。可见地下水溢出或成泉（井），上下岩土体的含水程度差异较大。若无明显的剪出口（带），可以陡坎或阶地的下界为崩滑体的前缘边界。3）两侧：往往沿冲沟或陡砍发育，常有双谷沟同源现象。也可能沿岩层界线或密集裂隙带发育。边界附近，往往有泥化层、羽裂状剪裂隙，边界两侧地物、树木等可发育剪性裂隙或出现剪断现象；两侧植被发育状况有所差异，内侧树木可有倾斜现象。沿途可有地表水深入或渗出现象，两侧岩土体产状、岩性、汗水性差异较明显。侧边界可取上述特征差异性变化明显的位置；有陡砍时，应取陡砍的下界。2、勘探勘探工作的主要任务是查明滑坡体的地质结构、滑动面的位置、展布形状、数目和滑带岩土性质，查明地下水情况，采取岩土试样进行试验等。勘探线应在测绘、调查基础上，沿滑动主轴方向布设。宜布设一定数量的探井或探槽。对于土体滑坡，可布设适量静力触探点；对于岩体滑坡，可采用合适的物探手段。勘探方法应采用钻探、井探或槽探相结合，并用物探沿剖面线进行探测验证。勘探孔的深度应穿过最下一层滑面，并进入滑床3－5m，拟布设抗滑桩或锚索部位的控制性钻孔进入滑床深度应达滑体厚度的1/2，并不小于5m。在滑坡体内、滑动面(带)和稳定地层内，均应采取足够数量的岩土试样进行试验。必要时应设置地下水长期观测孔。滑坡勘探宜采用管式钻头、全取芯钻进，土质滑坡宜采用干钻，钻进过程中应细致地观察、描述和注意钻进难易的记录。工程布置可采用主—辅剖面法，并各不少于一条纵、横剖面。沿主滑方向布置由钻探、井探与物探构成的主勘查线，在其两侧可布置1－3条辅助勘查线。主勘查线上的勘探点不得少于3个滑动面的鉴别定义：滑坡是斜坡上岩土体沿着内在的软弱结构面(层)或最大剪应力带产生的剪切破坏，并向斜坡倾斜方向产生较大的水平位移的滑移现象，该剪切滑移面(带)，通称为滑面(带)。意义：滑面(带)的存在与否是滑坡存在与否的极其重要的关键依据。滑面(带)的埋深位置、形态、规模、贯穿程度以及滑面(带)土石的物质组成、结构特性、物理性质及其力学强度等是评价滑坡稳定性的重要因素，也是防治方案选择和治理工程设计的重要依据。不存在滑面(带)或将其它的结构面(层)误判为滑面滞)，而采取防治措施，将导致极大的浪费；而漏判滑面(带)将可能导致滑坡灾害，危害人民生命财产，造成重大的经济损失。（1）岩质滑坡滑面(带)：滑面(带)多追踪和沿着斜坡岩体中软弱结构面(层)或软弱结构面(层)组合面(层)发育，形成单一平面滑面(带)或折线形滑面(带)；（2）堆积体下伏基岩面滑面(带)：滑面(带)追踪和沿着堆积体与下伏基岩界面发育，形成以该界面形态为主的非线性形的滑面(带)；（3）土质滑面(带)1)．在厚层似均质的土层或全强风化层的斜坡中，沿着最大剪应力带产生圆弧形滑面(带)；2)．在厚层破碎岩斜坡中，也可能沿着最大剪应力带产生追踪破碎裂缝的似圆弧形滑面(带)；3)．在斜坡土层中赋存有软弱夹泥层和其它明显结构面时，其滑面(带)也可能追踪夹层(面)发育。滑面的主要类型(1)地质认别方法：通过取样或现场原位，以滑坡形成的力学原理为基硇，以地质力学和工程地质学的方法，对滑面(带)的滑动形迹和滑动现象进行定性定量的宏观观察和微观鉴定，以确定其滑面(带)的存在和赋存状态，通过地层滑坡的变形形迹，分析推测滑面(带)的分布位置和形态；(2)钻探、井、槽、洞探和地球物理方法：在滑面(带)特征和特性确定基础上，采用钻探，井槽洞探和地球物理方法、确定滑面(带)的存在及其分布高程，位置，形态和厚度；滑面的识别方法(3)位移观测方法：通过对滑坡位移观测、尤其对滑坡地下位移观测资料来分析确定滑面(带)的存在、分布高程、位置和形态；钻孔边坡假定滑移层测斜仪边坡假定滑移线(4)力学判识方法：在分析确定了斜坡力学边界条件基础上，采用库仑强度理论为基础的力学判别方法，确定可能的滑面(带)；(5)数值模拟方法：通过数值反演和搜索，推测和复核滑面(带)的分布高程和形态。在上述诸多判识方法中，地质判识方法和位移观测方法属于确定性方法，可以较准确的确定滑面(带)存在，其余方法均属可能性方法，只能确定相对软弱夹层(面)，或可能的潜在滑面(带)和滑面(带)；只有在采用确定性方法在对滑面(带)的确定基础上，确定滑面(带)的特征或确定与滑面(带)相匹配的相应于各种可能性方法的技术指标和技术后，这些可能性方法，就转化为确定性方法，才能正确的判识滑面(带)的存在、分布高程、位置、形态和厚度。确定滑动面是滑坡勘探中最主要的任务，但因滑带一般很薄(一般为2～10cm)，在钻孔中不易觉察。因此，在钻探过程中(尤其取样时)要仔细地观察各有关特征的变化，随时分析比较。一般可根据以下几方面进行分析鉴定：(1)滑动面预测：根据不同类型的滑坡，预测滑动面的可能位置，以便做到心中有数。如堆积土滑坡，其滑面大都位于堆积物和基岩的分界面上；破碎岩石滑坡其滑面大多位于破碎岩体与完整基岩的交界面上；层状地层常沿某些泥化夹层分布；当粘土与砂层互层时，粘土常被泥化成软弱夹层，易于形成滑面。除此，某些渗透性明显不同的界面，如黄土层中的古土壤层面；黄土与其他粘土的交界面等，均易于构成滑动面。钻孔和试坑中滑面的鉴定(2)滑动面的主要特征是滑动擦痕和滑动带，并常有地下水和过湿带。擦痕所指的方向(走向)即滑坡的滑动方向；滑带一般不厚，常由软粘土组成；滑带附近常有地下水或含水量逐渐增大，又逐渐变小的过湿带，含水量最大处一般就是滑面位置。一般可根据这些特征判断滑面的位置，但要特别注意以下两方面问：1）区分滑坡擦痕和构造擦痕。一般都认为找到擦痕就是滑坡滑动面的明显证据，这对土质滑坡多数是对的。而对岩石滑坡和破碎岩石滑坡，则要慎重区别是滑坡擦痕还是构造擦痕。前者擦痕面新鲜，条痕松软，倾角较缓；后者倾角较陡(多数大于300)，条痕坚硬，已石化，并常附有铁锈色薄膜。2）区分滑动带或软弱夹层。滑坡的滑动带是软层，但软层不一定就是滑带，两者肉眼不易区分。尤其越松软的滑带，擦痕越不易找到。因此，野外要根据预测的滑面位置和相邻钻探资料进行综合分析。(3)在试坑或基坑中鉴定滑动面，能取得准确的滑面位置、滑动方向和滑面产状。但鉴定过程要注意以下几个问题：1）在试坑、探槽或基坑中找到滑动擦痕才能确定出滑面准确位置。但当滑面位于松软土层中时，擦痕不易保存，这时可先找到湿度最大的部位，用小刀扒开，仔细观察。有时滑面上可看到两组擦痕互相交叉(图1)，它代表两个时期的滑动形迹。此时就应注意区分新、老滑动擦痕；一般新擦痕不胶结，老擦痕微胶结。新擦痕压在老擦痕之上比较明显，代表新近滑动形迹，近期滑动方向应以新擦痕为准。在探坑中量测擦痕方向和滑面深度时，应同时量测坑的四角或四壁，取其平均值。图1　两组相互交叉滑动擦痕局部素描2）注意区分滑动面与滑带中的张裂面。当滑带较厚时，由于滑带上下受到力偶的作用，而使滑带产生一组甚发育的张裂面。其特征为坡度陡于滑面，夹角小于45°，裂面表面平滑无擦痕。探坑中遇到此类结构面时，表示已接近滑面，但不是主滑面。只有见到有明显滑坡擦痕的面，才是真正的滑动面。图2　剖面上张裂面示意图3、力学测试滑坡物理力学试验应在详细了解滑坡地质特征和变形演化过程的基础上进行，应充分参考同类滑坡的物理力学试验结果。滑带土抗剪强度指标的确定，应依据试验成果，结合经验反演综合和类比法考虑，推荐出合理的设计参数。对滑带土进行抗剪强度试验，以求取c、φ指标。一般滑坡取样作室内试验即可。大型和重要的滑坡，则除采样进行室内试验外，还需作滑带土的原位测试。滑坡物理力学试验应提供基本指标，包括：天然重度和饱和容重、密度、土石比、孔隙比；天然含水量、饱和含水量、塑限、液限；颗粒成份、矿物成份及微观结构。中型规模以上的滑坡宜进行滑坡体各岩土层的大重度试验。采用竖井、平硐、探槽勘探揭露的滑带应取原状土样进行试验，原状土样尺寸不小于200mm×200mm×200mm，土样不应少于6件。钻孔中采集土样应使用薄壁取土器，采用静力压入法，土样样品直径不应小于85mm，高度不应小于150mm，所采样品应及时蜡封。对滑坡体宜分类进行不同岩(土)体的室内常规三轴压缩试验、直剪试验与压缩试验，确定C、φ值，压缩模量及其它强度与变形指标。岩土体抗剪强度指标标准值取值时应根据滑坡所处变形滑动阶段及含水状态分别选用峰值强度指标、残余强度指标（或两者之间的强度指标）以及天然强度指标、饱和强度指标（或两者之间的强度指标）。岩(土)层每项室内物理力学试验不得少于6组。对有易溶或膨胀岩(土)分布的滑坡，应进行不少于3组的滑带土易溶盐及膨胀性试验。危害等级为一级且中型规模以上的滑坡应进行滑坡体的注(抽)水试验。滑带抗剪强度参数可采用试验、经验数据类比与反演相结合的方法确定。可给定粘聚力C或内摩擦角φ，反求另一值。反演公式推荐为：一般条件下，稳定系数可根据下列情况确定：滑坡处于整体暂时稳定－变形状态：F=1.05～1.00；滑坡处于整体变形－滑动状态：F=1.00～0.954、监测规模较大以及对工程有重要影响的滑坡，应进行监测。滑坡监测的内容包括：滑带(面)的孔隙水压力；滑体内外地下水位、水质、水温和流量；支挡结构承受的压力及位移；滑体上工程设施的位移等。监测资料分析应配合其他勘查成果，相互校核，监测报告应包括以下内容：工作概况、监测方法及布网、监测资料分析、结论及建议。对确需防治的滑坡，应提出防治工程设计建议。附图：监测网布置平面图、位移矢量图、位移和显著地质环境动态的关系曲线图。三、滑坡稳定性评价勘察报告：滑坡勘查报告正文应包括：序言、区域地质环境条件、滑坡工程地质和水文地质条件、滑坡体结构特征、滑带特征、滑坡变形破坏特征及稳定性评价、推力分析、滑坡防治工程方案建议等。并提供相应的平面图、剖面图、地球物理勘探报告、钻孔柱状图、竖井和平硐展示图、岩(土)体物理力学测试报告、地下水动态监测报告、滑坡变形监测报告等原始附件。秭归新滩滑坡湖北省秭归县新滩滑坡（1985年，3000万立方米堵江，埋没新滩镇）秭归千将坪滑坡宋家屋场横坪台子角大石板湖北省巴东县黄腊石滑坡巴东黄土坡滑坡第三节斜坡场地岩土工程勘察要点勘察目的勘察任务勘察阶段勘察方法勘察目的(1)查明斜坡场地的工程地质条件，提出斜坡稳定性计算参数。(2)分析斜坡的稳定性，预测因工程活动引起的斜坡稳定性的变化。(3)确定人工边坡的最优开挖坡形和坡角。(4)提出潜在不稳定斜坡的整治与加固措施和监测方案。(5)进行场地建筑适宜性评价。勘察任务：查明(1)地貌的形态、发育阶段和微地貌特征。(2)构成斜坡岩土层的种类、成因、性质和分布；(3)对岩质边坡需查明结构面的类型、产状、间距、延伸性、张开度、充填及胶结情况，组合关系和主要结构面产状与坡面的关系等；(4)地下水的类型、水位、水量、水压、补给和动态变化，岩土的透水性及地下水在地表的出露情况。(5)地区的气象条件、坡面植被，岩石风化程度，水对坡面、坡脚的冲刷情况和地震烈度，等对斜坡稳定性的影响。(6)岩土的物理力学性质和软弱结构面的抗剪强度。勘察阶段初步勘察包括搜集已有的地质资料，进行工程地质测绘，必要时可进行少量的勘探和室内试验，初步评价斜坡的稳定性。详细勘察应对不稳定的斜坡及相邻地段进行详细工程地质测绘、勘探、试验和观测，通过分析计算作出稳定性评价。对人工边坡提出最优开挖坡角，对可能失稳的斜坡提出防护处理措施。施工勘察应配合施工开挖进行地质编录，核对、补充前阶段的勘察资料，进行施工安全预报，必要时修正或重新设计边坡并提出处理措施。勘察技术方法工程地质测绘勘探测试监测工程地质测绘测绘是在充分搜集和详细研究已有资料的基础上进行的。除一般的测绘内容外，应侧重与斜坡稳定有关的内容。测绘范围应包括可能对斜坡场地稳定有影响的所有地段。测绘路线按垂直于主要构造线或坡面走向布置。每个地质构造不同的区段均应布置测绘路线。勘探勘探线应垂直于斜坡走向布置，勘探点间距不宜大于50m，当遇有软弱层或不利结构面宜适当加密。勘探点深度应穿越潜在滑面并深入稳定层内２～３m，坡脚处应达到地形剖面的最低点。重点地段可布置少量的探洞、探井或大口径钻孔，物探常与其他勘探方法配合使用。测试岩土试验是为斜坡的设计、施工和加固提供数据。试验工作应着重确定岩土的抗剪强度。监测内容包括：(1)对不稳定斜坡的范围、移动方向和速度以及地下水、爆破振动等取得定量数据，提供设计。(2)对防治工程的受力、变形等进行量测，验证其是否达到预期的作用，如未达到即应采取补救措施。