第八章工程地质灾害 第一节边坡的变形和破坏 在地表标髙发生突变处,较高的一侧被称为边坡。按边坡体的形成原因,边坡 被分为天然边坡和人工边坡,前者也称为自然山体边坡,指在自然地质作用下形 成的山体斜坡、河谷岸坡、冲沟岸坡、海岸陡崖等,而后者、般简称工程边坡, 是指在人类的工程活动中形成的斜坡,例如基坑边坡、路堤边坡、路堑边坡、露 天采矿场边坡、堆料边坡、土石坝边坡、以及在水利工程中常见的渠道、船闸、 溢洪道、坝肩边坡等。按边坡体介质的构成情况,边坡又被分为石质边坡和土质 边坡。 斜坡上的土石体在自身重力作用下,有自动降低其重力势能的趋势。在自然降 低其势能的长期地质变化过程中,边坡土石体会不断产生变形,并促使边坡土石 体从逐渐出现一些微观破坏发展到最后出现许多断裂、裂隙面,使原有边坡体的 稳定性大大降低。这些低稳定性的边坡体如果受到诸如地震、地表水和地下水冲 刷、水动力作用以及某些人为因素影响时,就可能会在极短的时间内失去平衡和 稳定,并发生突然滑塌或其它形式的破坏,形成严重的地质灾害
第八章 工程地质灾害 第一节边坡的变形和破坏 在地表标高发生突变处，较高的一侧被称为边坡。按边坡体的形成原因，边坡 被分为天然边坡和人工边坡，前者也称为自然山体边坡，指在自然地质作用下形 成的山体斜坡、河谷岸坡、冲沟岸坡、海岸陡崖等，而后者一般简称工程边坡， 是指在人类的工程活动中形成的斜坡，例如基坑边坡、路堤边坡、路堑边坡、露 天采矿场边坡、堆料边坡、土石坝边坡、以及在水利工程中常见的渠道、船闸、 溢洪道、坝肩边坡等。按边坡体介质的构成情况，边坡又被分为石质边坡和土质 边坡。 斜坡上的土石体在自身重力作用下，有自动降低其重力势能的趋势。在自然降 低其势能的长期地质变化过程中，边坡土石体会不断产生变形，并促使边坡土石 体从逐渐出现一些微观破坏发展到最后出现许多断裂、裂隙面，使原有边坡体的 稳定性大大降低。这些低稳定性的边坡体如果受到诸如地震、地表水和地下水冲 刷、水动力作用以及某些人为因素影响时，就可能会在极短的时间内失去平衡和 稳定，并发生突然滑塌或其它形式的破坏，形成严重的地质灾害
自然界大、中型边坡的滑动或崩塌是人类经常遇到的自然地质灾害之 目前人们还难以完全控制它们。自然边坡的破坏常是各种地质因 素长期综合作用的结果,整个作用过程是一个缓慢、渐进的过程,但 其最后的破坏却具有突发的特点,并常常具有很大的毁坏性和灾难性。 边坡体的最后破坏常是由其它因素触发引起的,如暴雨、地震及人类 的不当工程活动等。以下是边坡变形、破坏的类型和一些实例。 边坡体松弛、开裂 除人工堆填式边坡外,开挖及切削式的边坡(如地壳升降、河谷深切 岸坡侵蚀及人工开挖等形成的边坡)在形成过程中,必然有一个侧向 力的消减或解除的过程。而侧向力的消减或解除必然会使坡体内的岩 土体受力状况发生改变, 向应力的松弛现象,在坡脚处出现较 大的剪应力,而在坡顶部位及临空面附近,则会出现拉应为。在拉应 力作用下,岩土体向临空面方向移动,并造成岩土体开裂而形成许多 微裂隙。卸荷张拉裂隙一般与沟谷岸坡平行发育或迁就已有的髙角度 构造结构面发育,随着河谷的进一步深切,松弛张拉裂隙进一步向岩 体内部及深处延伸,并使裂隙扩展,这些裂隙严重时发育深度可达百 米以上。发育在边坡岩土体上的裂隙慢慢在各种外力地质作用下进 步扩大,并造成边坡岩土体的进一步风化、开裂和破坏。失去完整性 的边坡岩土体稳定性下降,并有可能在一些偶然因素诱发下产生边坡 失稳破坏。图8-1所示是边坡体开裂的常见情况示意
⚫ 自然界大、中型边坡的滑动或崩塌是人类经常遇到的自然地质灾害之 一，目前人们还难以完全控制它们。自然边坡的破坏常是各种地质因 素长期综合作用的结果，整个作用过程是一个缓慢、渐进的过程，但 其最后的破坏却具有突发的特点，并常常具有很大的毁坏性和灾难性。 边坡体的最后破坏常是由其它因素触发引起的，如暴雨、地震及人类 的不当工程活动等。以下是边坡变形、破坏的类型和一些实例。 ⚫ 一、 边坡体松弛、开裂 ⚫ 除人工堆填式边坡外，开挖及切削式的边坡（如地壳升降、河谷深切、 岸坡侵蚀及人工开挖等形成的边坡）在形成过程中，必然有一个侧向 力的消减或解除的过程。而侧向力的消减或解除必然会使坡体内的岩 土体受力状况发生改变，产生侧向应力的松弛现象，在坡脚处出现较 大的剪应力，而在坡顶部位及临空面附近，则会出现拉应力。在拉应 力作用下，岩土体向临空面方向移动，并造成岩土体开裂而形成许多 微裂隙。卸荷张拉裂隙一般与沟谷岸坡平行发育或迁就已有的高角度 构造结构面发育，随着河谷的进一步深切，松弛张拉裂隙进一步向岩 体内部及深处延伸，并使裂隙扩展，这些裂隙严重时发育深度可达百 米以上。发育在边坡岩土体上的裂隙慢慢在各种外力地质作用下进一 步扩大，并造成边坡岩土体的进一步风化、开裂和破坏。失去完整性 的边坡岩土体稳定性下降，并有可能在一些偶然因素诱发下产生边坡 失稳破坏。图8-1所示是边坡体开裂的常见情况示意
(a) (b) 图8-1边坡岩体开裂示意
图8-1 边坡岩体开裂示意
崩塌 陡峻的山崖或岸坡上方的剧烈风化岩土体在水和重力的作用下,或在地震及工程 振动等其它荷载作用下,从边坡髙处突然崩落、塌跨的现象称为崩塌。崩塌以自 由坠落为其主要运动形式,岩块在斜坡上滑动、滚动并在运动过程中相互碰撞破 碎,最终塌落在山脚下形成岩堆。规模巨大的崩塌称为山崩,小型崩塌一般被称 为坠石。风化严重的岩质边坡常会发生危石坠落、柱状或层状岩体倾倒以及大量 岩土体沿着其内部的结构面或裂隙面脱离母体的崩塌现象,黄土高原地区的高陡 土坡也常因人为的掏挖、水的冲刷或浸泡而产生崩塌 我国长江三峡区段,由于川东山地地壳上升,长江垂直侵蚀强烈,河谷深切,岸 坡陡峭。在湖北西部西陵峡江段有一处著名的急流险滩叫新滩,该处在北宋天圣 4年(公元1026年)发生了一次大规模的山体崩塌,数亿立方的土石体落入江中 堵塞江道近15km,严重影响通航达25年之久。公元1523年(明嘉靖2年)该处 又一次发生大崩塌,巨量土石方再次落入江中。1985年6月,新滩再度发生崩塌 和滑坡,滑动和崩落的岩土体总量约为3×107m3。船只被迫停航。图82为陕西境 内蓝田至商洛公路某段路边岩坡的情况,有崩落、滑动危险的巨石位于公路的斜 上方,为了防止危石对公路安全的影响,公路在该段采用了半明洞防护
二、崩塌 陡峻的山崖或岸坡上方的剧烈风化岩土体在水和重力的作用下，或在地震及工程 振动等其它荷载作用下，从边坡高处突然崩落、塌跨的现象称为崩塌。崩塌以自 由坠落为其主要运动形式，岩块在斜坡上滑动、滚动并在运动过程中相互碰撞破 碎，最终塌落在山脚下形成岩堆。规模巨大的崩塌称为山崩，小型崩塌一般被称 为坠石。风化严重的岩质边坡常会发生危石坠落、柱状或层状岩体倾倒以及大量 岩土体沿着其内部的结构面或裂隙面脱离母体的崩塌现象，黄土高原地区的高陡 土坡也常因人为的掏挖、水的冲刷或浸泡而产生崩塌。 我国长江三峡区段，由于川东山地地壳上升，长江垂直侵蚀强烈，河谷深切，岸 坡陡峭。在湖北西部西陵峡江段有一处著名的急流险滩叫新滩，该处在北宋天圣 4年（公元1026年）发生了一次大规模的山体崩塌，数亿立方的土石体落入江中 ，堵塞江道近15km，严重影响通航达25年之久。公元1523年（明嘉靖2年）该处 又一次发生大崩塌，巨量土石方再次落入江中。1985年6月，新滩再度发生崩塌 和滑坡，滑动和崩落的岩土体总量约为3×107m3。船只被迫停航。图8-2为陕西境 内蓝田至商洛公路某段路边岩坡的情况，有崩落、滑动危险的巨石位于公路的斜 上方，为了防止危石对公路安全的影响，公路在该段采用了半明洞防护
图8-2山坡上方有崩落和滑动危险的巨石
图8-2 山坡上方有崩落和滑动危险的巨石
●三、蠕动及滑动(滑坡) ●岩质和土质边坡在一定的地形地 貌、地质构造、岩土性质、水文 地质等自然条件下,由于地表水 :4. 及地下水的作用或受地震、爆破 切坡、堆载等因素的影响,其余 坡上的土石体在重力作用下失去 原有的稳定状态,沿着斜坡方向 向下作长期而缓慢的整体移动, 这种蠕动或缓慢滑动现象称为滑|s LA. SATALAMAAHAMMAMOMMMLWUNA 坡。受外界因素突然触发时,土上 坡的滑动也可能在瞬间完成。按 滑动面通过岩层的情况可将滑坡 珊联潭 分为均质滑坡、顺层滑坡和切层 滑坡;按滑动时的受力状态特征 可将滑坡分为推力式滑坡和牵引 式滑坡。国内外滑坡的例子非常 图8-3我国台湾珊珠潭地块滑移示意图 上图为滑移之前的情况;下图为滑移后的情况 多,危害也极严重。图8-3所示 是1961年9月6日发生在我国台湾 的珊珠潭地块滑动情况
⚫ 三、蠕动及滑动(滑坡) ⚫ 岩质和土质边坡在一定的地形地 貌、地质构造、岩土性质、水文 地质等自然条件下，由于地表水 及地下水的作用或受地震、爆破、 切坡、堆载等因素的影响，其斜 坡上的土石体在重力作用下失去 原有的稳定状态，沿着斜坡方向 向下作长期而缓慢的整体移动， 这种蠕动或缓慢滑动现象称为滑 坡。受外界因素突然触发时，土 坡的滑动也可能在瞬间完成。按 滑动面通过岩层的情况可将滑坡 分为均质滑坡、顺层滑坡和切层 滑坡；按滑动时的受力状态特征 可将滑坡分为推力式滑坡和牵引 式滑坡。国内外滑坡的例子非常 多，危害也极严重。图8-3所示 是1961年9月6日发生在我国台湾 的珊珠潭地块滑动情况。 图8-3 我国台湾珊珠潭地块滑移示意图 上图为滑移之前的情况；下图为滑移后的情况
在绪论中我们已经介绍了几个滑坡灾害的例子,这方面的例子枚不胜举 据有关资料介绍,我国铁路沿线的大小滑坡数以千计,其中的绝大多数分布 在西南、中南、华北、西北(陕西、陇东)等地区。在宝成、成昆、川黔、 湘黔、襄渝、西康等铁路沿线上滑坡的分布密度一般平均在每百公里10处左 右,个别严重路段滑坡数量百公里甚至可达20~30处 四、泥石流 泥石流是边坡岩土体破坏的另外一种形式。泥石流是在地质不良、地形陡 峻的山区,由于暴雨或骤然融雪造成的地面汇流所形成的夹带有大量泥沙 石块等固相颗粒物质的特殊洪流。这种特殊洪流依仗着陡峻的山势,以较高 或极高的速度沿着峡谷深涧、顺着山坡冲向地势低处。因其含有大量的岩石 块体等碎屑物质,所以具有强大的冲击力和毁坏作用,是山地地貌中一种常 见的地质灾害。 义的泥石流也称山洪急流或山洪泥石流,是泥流、泥石流、水石流的总 称。但一般所说的泥石流则仅指固相夹带物大于15%(指体积含量)的泥流 和泥石流。泥石流具有突发性、毁坏力强,能冲出沟谷很远,摧毁村镇、道 路、桥涵和建构筑物,埋没农田和森林,甚或阻断河流、改变山河面貌,给 山区的各项建设和公路、铁路建设造成极大危害
在绪论中我们已经介绍了几个滑坡灾害的例子，这方面的例子枚不胜举。 据有关资料介绍，我国铁路沿线的大小滑坡数以千计，其中的绝大多数分布 在西南、中南、华北、西北（陕西、陇东）等地区。在宝成、成昆、川黔、 湘黔、襄渝、西康等铁路沿线上滑坡的分布密度一般平均在每百公里10处左 右，个别严重路段滑坡数量百公里甚至可达20～30处。 四、泥石流 泥石流是边坡岩土体破坏的另外一种形式。泥石流是在地质不良、地形陡 峻的山区，由于暴雨或骤然融雪造成的地面汇流所形成的夹带有大量泥沙、 石块等固相颗粒物质的特殊洪流。这种特殊洪流依仗着陡峻的山势，以较高 或极高的速度沿着峡谷深涧、顺着山坡冲向地势低处。因其含有大量的岩石 块体等碎屑物质，所以具有强大的冲击力和毁坏作用，是山地地貌中一种常 见的地质灾害。 广义的泥石流也称山洪急流或山洪泥石流，是泥流、泥石流、水石流的总 称。但一般所说的泥石流则仅指固相夹带物大于15%（指体积含量）的泥流 和泥石流。泥石流具有突发性、毁坏力强，能冲出沟谷很远，摧毁村镇、道 路、桥涵和建构筑物，埋没农田和森林，甚或阻断河流、改变山河面貌，给 山区的各项建设和公路、铁路建设造成极大危害
除泥石流外,坡体的另一种流动破坏是干流。干流是斜坡体上的不 含水或仅含有极少量水的碎石、碎片、土块、砂、粉末、土末等所 产生的大规模急速流动现象。这种流动一般和地震、火山爆发、山 崩、大爆破等有关,在自然界中比较少见。1920年宁夏南部发生的 8.5级大地震就曾造成黄土坡体发生大规模干流,滚滚而下的粉状黄 土干流淹没了许多村庄和沟谷 第二节滑坡 滑坡的形态特征 滑坡的规模有大有小,小型滑坡的滑动土石体仅有数十或数百立方 米,大型滑坡中的滑动土石体则可高达数百万、数千万甚至数亿立 方米。滑坡的规模越大,其造成的破坏通常也越大。滑坡在其滑动 过程中通常会形成一系列的形态特征,这些形态特征就是我们识别 滑坡的重要标志。一个发育完整的滑坡一般都具有滑坡体、滑动面 滑坡床、滑坡壁、滑坡台地、滑坡鼓丘、滑坡舌、滑坡裂隙等滑坡 特有的形态特征。图8-4所示为一个发育完全的典型土质滑坡
⚫ 除泥石流外，坡体的另一种流动破坏是干流。干流是斜坡体上的不 含水或仅含有极少量水的碎石、碎片、土块、砂、粉末、土末等所 产生的大规模急速流动现象。这种流动一般和地震、火山爆发、山 崩、大爆破等有关，在自然界中比较少见。1920年宁夏南部发生的 8.5级大地震就曾造成黄土坡体发生大规模干流，滚滚而下的粉状黄 土干流淹没了许多村庄和沟谷。 ⚫ ⚫ 第二节 滑坡 ⚫ ⚫ 一、 滑坡的形态特征 ⚫ 滑坡的规模有大有小，小型滑坡的滑动土石体仅有数十或数百立方 米，大型滑坡中的滑动土石体则可高达数百万、数千万甚至数亿立 方米。滑坡的规模越大，其造成的破坏通常也越大。滑坡在其滑动 过程中通常会形成一系列的形态特征，这些形态特征就是我们识别 滑坡的重要标志。一个发育完整的滑坡一般都具有滑坡体、滑动面、 滑坡床、滑坡壁、滑坡台地、滑坡鼓丘、滑坡舌、滑坡裂隙等滑坡 特有的形态特征。图8-4所示为一个发育完全的典型土质滑坡
10 5 图8-4典型的土质滑坡形态特征示意图 —滑坡体;2—滑动面;3—滑坡床;4—滑坡壁;5—滑坡台地;6—鼓张裂隙;7—滑坡鼓丘;8滑坡舌 ;9—滑坡舌上的扇形裂缝;10—后缘裂缝 滑坡体是边坡体上产生滑动的那一部分岩土体,简称滑体;滑 坡床是边坡中滑坡体之下固定未动的岩土体;滑动面是滑坡体和滑 坡床之间的界面,简称滑面;滑坡壁是滑坡体最后方保留在母体上 的出露的陡峭滑动面;滑坡平台又称滑坡台阶,是指滑坡体各段由 于滑动惯性和速度的差别在滑坡体上部形成的台阶状小型阶地, 程上也称台坎;鼓张裂隙分布在滑坡体的下部,是因滑体下滑受阻 土体隆起过程中形成的张性裂隙;在滑坡体与
⚫ 滑坡体是边坡体上产生滑动的那一部分岩土体，简称滑体；滑 坡床是边坡中滑坡体之下固定未动的岩土体；滑动面是滑坡体和滑 坡床之间的界面，简称滑面；滑坡壁是滑坡体最后方保留在母体上 的出露的陡峭滑动面；滑坡平台又称滑坡台阶，是指滑坡体各段由 于滑动惯性和速度的差别在滑坡体上部形成的台阶状小型阶地，工 程上也称台坎；鼓张裂隙分布在滑坡体的下部，是因滑体下滑受阻、 土体隆起过程中形成的张性裂隙；在滑坡体与 图8-4 典型的土质滑坡形态特征示意图 1—滑坡体； 2—滑动面；3—滑坡床；4—滑坡壁；5—滑坡台地；6—鼓张裂隙；7—滑坡鼓丘；8—滑坡舌 ；9—滑坡舌上的扇形裂缝；10—后缘裂缝
滑坡壁之间。岩土体分离拉开成沟槽,相邻土楔形成反坡地形,四周高 中间下洼,这样的地表形态成为封闭洼地;滑坡舌又称滑坡前缘或滑坡头, 因其形状如舌,故称滑坡舌,滑坡鼓丘是位于滑坡舌之后,因受后方滑动 土体挤推,又受滑坡舌阻碍而鼓胀隆起的滑动土石体; 土质滑坡的外形多呈扁平的簸箕状,斜坡上常有数级滑坡平台,但其错 距往往不大,向下缓倾或后倾;上部的滑坡壁清晰可见,往往有封闭洼地 ,下部则常隆起;滑坡体上新生沟谷纵横,坡面陷落,参差不齐,滑坡体 表面及两侧常出现裂缝,并随滑坡的发展而逐步增多;在均质士层中,滑 动面光滑,有明显的擦痕;在土夹石层中,滑动面粗糙不平,擦痕尤为明 显。此外,生长在滑坡体上的树木因为滑体的滑动或转动而呈歪斜状,单 个生长时,在工程上俗称“醉汉树”,成片生长时则被称之为“醉林”。 滑坡稳定后,台阶后壁较高,常常长满草木,再加上很长时间的雨水淋 蚀、冲刷,已找不到当初的捺痕。滑坡平台宽大且已夷平,土体密实,地 表无眀显的裂缝。滑坡前缘的斜坡较平缓,已无滑动过程中的松散坍塌现 象。滑坡两侧的自然沟谷切割很深,有的甚至已达基岩。有时在滑坡舌附 近会有泉水出露。此外,原来的“醉汉树”又重新向上竖直生长,形成所 谓的“马刀树”等等。这些现象表明滑坡已基本稳定。如果触发滑动的因 素已经消失,滑坡就将长期稳定。否则,还可能重新“复活
滑坡壁之间。岩土体分离拉开成沟槽，相邻土楔形成反坡地形，四周高 中间下洼，这样的地表形态成为封闭洼地；滑坡舌又称滑坡前缘或滑坡头， 因其形状如舌，故称滑坡舌，滑坡鼓丘是位于滑坡舌之后，因受后方滑动 土体挤推，又受滑坡舌阻碍而鼓胀隆起的滑动土石体； 土质滑坡的外形多呈扁平的簸箕状，斜坡上常有数级滑坡平台，但其错 距往往不大，向下缓倾或后倾；上部的滑坡壁清晰可见，往往有封闭洼地 ，下部则常隆起；滑坡体上新生沟谷纵横，坡面陷落，参差不齐，滑坡体 表面及两侧常出现裂缝，并随滑坡的发展而逐步增多；在均质土层中，滑 动面光滑，有明显的擦痕；在土夹石层中，滑动面粗糙不平，擦痕尤为明 显。此外，生长在滑坡体上的树木因为滑体的滑动或转动而呈歪斜状，单 个生长时，在工程上俗称“醉汉树” ，成片生长时则被称之为“醉林”。 滑坡稳定后，台阶后壁较高，常常长满草木，再加上很长时间的雨水淋 蚀、冲刷，已找不到当初的擦痕。滑坡平台宽大且已夷平，土体密实，地 表无明显的裂缝。滑坡前缘的斜坡较平缓，已无滑动过程中的松散坍塌现 象。滑坡两侧的自然沟谷切割很深，有的甚至已达基岩。有时在滑坡舌附 近会有泉水出露。此外，原来的“醉汉树”又重新向上竖直生长，形成所 谓的“马刀树”等等。这些现象表明滑坡已基本稳定。如果触发滑动的因 素已经消失，滑坡就将长期稳定。否则，还可能重新“复活