斜坡岩体变形地基本地质力学模式

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1、*本文最早于1979年参加第一届工程地质会议，以后编人“工程地质分析原理”教材，此篇根据：纳入加拿大滑坡文集稿适当修改补充而成。斜坡岩体变形的基本地质力学模式王兰生张倬元（成都地质学院）提要大量现场观测资料表明，斜坡变形按其地质特征和力学机制可划分为5种基本模式，即（1）滑移（或蠕滑）一拉裂；（2）滑移一压致拉裂；（3）弯曲一拉裂；（4）滑移一弯曲和（5）塑流一拉裂等。文中讨论了各变形模式的形成条件、演进图式和阶段划分依据，并讨论了各模式的空间结合和发展过程中的转化。这种模式有助于确定斜坡可能的变形形式、判断其发展阶段和预测它的发展趋势，也有助于设计合理可行的物理模拟和稳定性计算方案，并且还可

2、期望应用于其它类型的岩体稳定性问题和区域构造稳定性分析评价中。六十年代初瓦依昂水库巨型崩滑事件预测失误一事，在国际工程地质、岩石力学界引起了极大震动。人们认识到把滑动体作为刚性体按极限平衡条件分析其稳定性的传统方法，由于未能考虑到斜坡破坏之前的变形全过程、割断了历史，因而难干对它的稳定性的现状和发展趋势作出符合实际的评价和预测。近年来，斜坡岩体的变形和蠕变已成为国际工程地质界主要关注的课题之一。斜坡在达到最终破坏前总要经历或长或短的变形阶段，其中包含有卸荷回弹和蠕变这两个过程。已有文献中讨论过多种蠕变形式，但尚无一套较完整的斜坡变形分类方案。根据大量现场观测资料，我们将斜坡变形归纳为六种基本类

3、型。由于这种变形类型与斜坡岩体的物质组成和地质结构密切相关，并且反映了斜坡形成和演变的力学机制，所以称之为斜坡岩体变形的地质力学模式。这类模式有助于认识斜坡变形、破坏的机制和发展演变全过程，据此可以鉴别和判定斜坡所处演变阶段和发展趋势，并且是物理、数值模拟研究和定量评价斜坡稳定性的重要依据。一、变形地质力学模式的组成单元和形成条件地质观察和模拟试验表明，斜坡岩体变形过程中，必将出现一系列新的表生结构面和褶皱，它们可以由原有的结构发展而成，也可以是新产生的。这类表生结构随着变形的发展而进一步得到改造变得更加复杂。它们既是斜坡岩体变形的产物，也是斜坡变形的标志和佐证。因而可以把这类表生结构称之为斜

4、坡变形的组成单元。研究表明，所有这些表生结构按其形成的力学机制，可概括为以下四类：（1）拉裂包括由拉应力造成的破裂，称简单拉裂；因压应力集中引起坡体向临空方向扩容所致的破裂，称压致拉裂等。这类破裂面表面常可见波纹状或半月形拉裂痕。（2）滑移沿某一带或某一面的剪切变形，包括沿剪切带的剪切蠕变；沿剪切面的岛状滑移，其中包括沿锁固段或不连续段的逐个剪断和沿剪切带和面的蠕动滑移（蠕滑）等。这类滑移面中常可于泥化夹层、表生夹泥、风化膜和钙华沉淀物中留下擦痕，其错动方向明显受斜坡结构特征及临空状况所控制。表1斜坡结构类型、变形地质力学模式和破坏方式对照表Ⅰ均质（或类均质）斜坡多为土质或半岩质斜坡︵A︶蠕滑

5、

6、拉裂塑性较强的坡体发展为转动型滑坡；Ⅱ层状体斜坡1．倾向坡内的层状坡体，倾角a=10°—30°︵A¢︶滑移

7、拉裂︵B︶滑移

8、压致拉裂︵C︶滑移

9、弯曲︵D¢︶弯曲

10、拉裂︵倾倒¢︶高陡脆性较强的坡体发展为崩滑-碎屑流坡体中单一的或一组原有的软弱面成为斜坡岩体强度的控制面。包括含有软面或与基岩接触面的土质坡体2．倾向坡外层状坡体，倾角a≥fr*a=fr，发展为缓滑型（块状）滑坡，又称迷宫式滑坡3．平缓层状坡体，倾角a=0－±10°4．较陡倾坡外的层状坡体a>>fr转动型滑坡、崩滑、平推式滑坡多发展为转动型滑坡或崩滑e.滑移面平直未临空f.滑移面呈勺状，平缓段临空5．陡立或陡倾坡内、外的层状坡体g.

11、厚层状h.薄层状坠石崩落，崩塌滑坡或滑塌Ⅲ块状体斜坡坡体中两组或两组以上原有结构面成为斜坡岩体强度控制面各面组合成不同几何形状的变形体（A¢或D）滑移-拉裂或弯曲-拉裂滑坡或滑塌Ⅳ碎块状体斜坡坡体强度由密集的多组结构面所控制性能与类均质体坡近似︵A¢︶蠕滑

12、拉裂转动型滑坡，滑塌Ⅴ软弱基座体斜坡1．平缓软弱基座体︵E︶塑流

13、拉缓滑型（块状）滑坡，平推式滑坡裂坡体下部基座处软弱层（带）控制斜坡岩体强度2．倾坡内软弱基座体岩崩、崩滑，滑塌等*fr：软弱面抗剪残余摩擦角（3）弯曲斜坡岩体在自重应力作用下发生的“褶皱”变形。包括横弯曲、纵弯曲和悬臂梁弯曲等。可根据“层间错动”方向、弯曲轴面倾斜方向、弯曲

14、层的破裂特征等与构造形迹加以区别。（4）塑流斜坡基座软弱层（带）在上覆层压缩下的压缩变形和软岩或压碎物质向临空或减压方向的塑性流动（挤出）。上述四种变形基本单元中拉裂属脆性破裂，后三者属弹塑性、塑性或粘弹性变形，时间效应可表征为弹一塑性介质或粘一弹性介质模型等。斜坡岩体变形的时间效应特征通常主要由后三者所确定。研究还表明，某一类型的变形体中尽管包含有多种变形单元，但往往可从中确定一对互为因果、相互