滑坡坡物物理理力力學學參參數數確確定定方方法法滑坡坡物物理理力力學學參參數數確確定定方方法法一、、概概述述二、、滑滑坡坡巖巖土土體體物物理理力力學學性性質質與與參參數數確確定定三、、滑滑動動面面物物理理力力學學性性質質與與參參數數確確定定四、、滑滑坡坡計計算算參參數數確確定定五、、工工程程實實例例一、、概述述1、滑滑坡坡物物質質組組成成滑動動巖巖土土體體滑床床巖巖體體滑動動面面（（滑滑帶帶））—軟弱弱結結構構面面2、目目的的意意義義目的的：：求巖土土體體和和作作為為滑滑帶帶的的軟弱弱結結構構面面的的物物理理力力學學性性質質參參數數（（包包括括變變形形與與強強度度參參數數））。。意義義：：為穩穩定定性性計計算算和和治治理理設設計計提提供供參參數數。。滑坡坡巖巖土土體體二、、滑滑坡坡巖巖土土體體物物理理力力學學性性質質與與參參數數確確定定一））滑滑坡坡巖巖土土體體的的特特征征二））滑滑坡坡巖巖土土體體變變形形參參數數確確定定三））滑滑坡坡巖巖土土體體強強度度參參數數確確定定四））利利用用動動測測法法求求巖巖土土體體參參數數五））利利用用巖巖體體分分類類求求巖巖土土體體參參數數一））滑滑坡坡巖巖土土體體的的特特征征破碎碎、、裂裂隙隙非非常常發發育育、、夾夾土土，，性性質質復復雜雜二））滑滑坡坡巖巖土土體體變變形形參參數數確確定定1、滑滑坡坡巖巖土土體體的的變變形形性性質質變形形=巖塊塊變變形形+結構構面面閉閉合合+充填填物物壓壓縮縮+其他他變變形形2、變變形形參參數數確確定定1）原原位位試試驗驗法法2）估估算算法法1）原位位試試驗驗法法承壓板法狹縫法鉆孔變形法水壓洞室法單(雙)軸壓縮試驗法聲波法地震波法原位巖體變形試驗靜力法動力法（1）承承壓壓板板法法剛性性承承壓壓板板法法柔性性承承壓壓板板法法ω是與與承承壓壓板板形形狀狀與與剛剛度度有有關關的的系系數數。。對于于圓圓形形板板ω＝0.785；對于于方方形形板板ω＝0.886（2）鉆鉆孔孔變變形形法法優點點：：①對巖巖體體擾擾動動小小；；②可在在地地下下水水位位以以下下；；缺點點：：試驗驗涉涉及及的的巖巖體體體體積積小小，，代代表表性性受受到到局局限限。。（3）狹狹縫縫法法幾種種巖巖體體用用不不同同試試驗驗方方法法測測定定的的彈彈性性模模量量巖體的變形模量量比巖塊的的小，而而且受結結構面發發育程度度及風化化程度等等因素影影響十分分明顯。。不同地質質條件下下的同一一巖體，，其變形模量量相差較較大。試驗方法不同同、壓力大大小不同同，巖體體變形模量量不同。（1）層狀巖巖體變形形參數估估算層狀巖體體的地質質力學模模型假設各巖巖層厚度相等等為S，且性質相相同。假設巖塊塊的變形形參數為為E，μ和G，層面的變變形參數數為Kn，Ks由巖塊和層層面組成單元元體2）估算法法法向應力力σn作用下的的巖體變變形參數數沿n方向加荷荷沿t方向加荷荷剪應力作作用下的的巖體變變形參數數若巖層厚厚度及巖巖塊參數數都不同同時，應應采用加加權平均均法確定定Emn。……S如果考慮慮層面變變形則：：（2）裂隙巖巖體變形形參數的的估算（1）用RMR值估算巖巖體變形形模量（2）用Q值估算縱縱波速度度和巖體體平均變變形模量量三）滑坡巖土土體強度度參數確確定1、滑坡巖巖土體的的強度特特征一般來說說，巖體體的強度度介于巖塊與結結構面強強度之間間。堅硬巖石石的強度度曲線軟弱巖石石的強度度曲線巖體各向向異性：：2、強度參參數確定定1）原位試試驗法2）估算法1）原位試試驗法（（1）原位剪切切試驗雙千斤頂頂法直剪剪試驗剪切強度度曲線及巖體剪剪切強度度參數Cm，φm值巖體內摩摩擦角與與巖塊較較接近，而內聚聚力大大大低于巖塊。說明結構構面的存存在降低低了內聚聚力。（2）壓縮試試驗巖體的壓縮強度度分為單軸抗壓壓強度和三軸壓縮縮強度。在生產實實際中，，通常是是采用原位單軸軸壓縮和三軸壓縮縮試驗來確定。。單軸壓縮三軸壓縮（1）利用單單結構面面理論進進行估算2）估算方方法巖體的強強度(σ1－σ3)隨結構面面傾角β的變化而而變化當β→φj或β→90°時，巖體體不可能能沿結構構面破壞壞，而只只能產生生剪斷巖巖體破壞壞。只有當β1≤β≤ββ2時，巖體才才能沿結結構面破破壞。單結構面面理論單結構面面理論當β＝45°＋φj／2時，巖體體強度取取得最低低值σ3=0單結構面面理論含多組結結構面，思路是是分步運用用單結構面面理論確確定巖體強強度包包線及巖體體強度度。隨結構構面組組數的的增加加，巖巖體的的強度度趨向于于各向向同性性，并被被大大大削弱弱，且且多沿沿復合合結構構面破破壞。。含四組組以上上結構構面巖巖體的的強度度可按按各向向同性性考慮慮。Hoek-Brown的經驗驗方程程M、S、A、B、T為與巖巖性及及結構構面情情況有有關的的常數數，根根據巖體性性質查表確確定。。（2）利用用Hoek-Brown經驗方方程進行估估算巖體質質量和和經驗驗常數數之間間關系系表表四）利利用動動測法法求巖巖土體體參數數動力變變形參參數有：動彈性性模量量和動動泊松松比及動剪剪切模模量。。可通通過聲聲波測測試確確定。。計算公公式：：優點：：測定定方法法簡便便，省省時省省力；；能在巖巖體中中各個個部位位廣泛泛進行行。常見巖巖體動動彈性性模量量和動動泊松松比參參考值值幾種巖巖體動動、靜靜彈性性模量量比較較表用動彈彈性模模量換換算靜靜彈性性模量量利用巖巖塊與與巖體體的縱縱波速速度計計算巖巖體完整性性系數數Kv五）利利用巖巖體分分類求求巖土土體參參數（1）利用用巖體體質量量分級級法（2）利用用RMR分類法法三、滑滑動面面物理一）概概述二）滑動面面變形參參數確確定三）滑動面面強度參參數確確定四）計計算參參數確確定一）概述述1、滑動動面及及滑帶帶土的的特征征夾土、、夾泥泥、高高含水水、強強度低低和易易變形形的軟軟弱面面，性性質復復雜，，如軟軟弱夾夾層、、層面面、泥泥化夾夾層及及基巖巖與第第四系系界面面等。。2、參數數類型型（1）變形形參數數（法向剛剛度ＫＫｎ、剪切切剛度度KS）（2）強度度參數數（cj、j值）剪切變變形曲曲線法向變變形曲曲線二）滑動面面變形參參數確確定1、變形形性質質法向剛剛度ＫＫｎ等于σｎ-Ｖｊ曲線上上一確定方方法試驗法法室內實實驗現場試試驗經驗估估算2、變形形參數數確定定（1）室內內試驗驗（2）現場場試驗驗——中心孔孔承壓壓板法法（3）經驗驗估算算（由Bandis方程估估算）（由Barton方程估估算））幾種結結構面面的抗抗剪參參數表表三）滑動面面剪切強度參參數確確定1、平直直無充充填的的結構構面2、粗糙糙起伏伏無充充填的的結構構面3、非貫貫通斷斷續的的結構構面4、軟弱弱結構構面1、平直直無充充填的的結構構面2、粗糙糙起伏伏無充充填的的結構構面Barton方程（σ≥σ1）（σ<σ1)Parton方程裂面巖橋裂面巖橋Ctgφφ3、非貫貫通斷斷續的的結構構面4、具有有充填填物的的軟弱弱結構構面1）軟弱弱結構構面特特性具有充填物物的軟弱結結構面包括括泥化夾層層和各種類類型的夾泥泥的軟弱層層；滑坡的滑動動面往往就就是一種性性質復雜的的軟弱結構構面。2）軟弱結構構面強度參參數的確定定方法（1）試驗法（2）參數反演演法（3）工程地質質類比法在條件許可可時，首先先考慮反演演法確定參參數，即φj值用反演分分析結果，，cj值按滑坡厚厚度確定；；其次，如如果試樣具具有代表性性，結果可可靠時，可可以將飽和和固結快剪剪φj值乘0.85-0.9，cj值乘0.30-0.4作為設計剪剪切強度指指標；經驗驗值和其它它值僅作為為參考。（1）試試驗驗法法①室內內實實驗驗在現現場場鉆鉆孔孔或或平平硐硐中中取取滑滑帶帶土土樣樣回回實實驗驗室室進進行行土土工工實實驗驗，，求求滑滑帶帶土土Cj、φj值。。優點點是是：：邊邊界界條條件件明明確缺點是：試樣尺寸小，代表性差，且受被測土的抗動影響大。②原位試驗在現場（如平硐）進行試驗，求滑帶土Cj、φj值。優點：簡捷、快速，并是在原位應力和邊界條件下進行；缺點：邊界條件無法精確確定和控制，這給試驗結果的解釋帶來了困難。原位試驗如圖：②原位位試試驗驗法法雙千千斤斤頂頂法法直直剪剪試試驗驗剪切切強強度度曲曲線線及滑動動面面剪切切強強度度參參數數Cj，φj值試驗驗法法最最大大的的不不足足是是由由于于滑滑帶帶土土的的不不均均勻勻性性導導致致試試驗驗結結果果離離散散性性太太大大。。盡盡管管目目前前對對取取樣樣部部位位進進行行了了規規定定，，如如分分滑滑坡坡前前、、中中、、后后三三部部分分分分別別采采樣樣，，且且試試驗驗盡盡可可能能模模擬擬各各部部位位滑滑坡坡的的受受力力特特征征等等，，仍仍難難以以達達到到滿滿意意的的效效果果。。從部部分分滑滑坡坡勘勘察察成成果果看看，，φj值的的變變異異系系數數為為0.30-0.5，c值的的變變異異系系數數為為0.35-0.6。存存在在φj值增增大大，，cj值減減小小，，或或cj值增增大大φj值減減小小的的現現象象。。必須須引引起起注注意意。。從現現有有成成果果看看，，有有以以下下一一些些認認識識：：1)三峽峽庫庫區區，，用用同同一一試試驗驗方方法法，，在在有有效效主主壓壓應應力力為為150-700Kpa時，，有有主主應應力力σ1越大大，，φj值越越小小、、cj值越越大大的的現現象象，，即即摩摩爾爾包包線線基基本本上上為為直直線線。。2)飽和和固固結結快快剪剪的的φj值與與排排水水反反復復剪剪的的殘殘余余強強度度φj值相相差差較較小小，，但但內內聚聚力力cj值前前者者比比后后者者大大2-3倍，，有有的的甚甚至至大大4倍。。3)飽和和固固結結快快剪剪φj值比比常常規規三三軸軸排排水水剪剪φj值大大2-5°°。根據據上上述述特特點點，，若若用用試試驗驗方方法法確確定定滑滑帶帶土土的的剪剪切切強強度度指指標標，，首首先先應應保保證證取取樣樣的的代代表表性性并并盡盡可可能能少少擾擾動動，，應應盡盡可可能能采采用用豎豎井井勘勘探探方方法法取取大大樣樣，，對對同同一一組組樣樣最最好好同同時時進進行行快快剪剪、、飽飽和和快快剪剪、、飽飽和和固固結結快快剪剪及及三三軸軸排排水水剪剪與與不不排排水水剪剪試試驗驗，，以以便便進進行行不不同同試試驗驗方方法法的的對對比比分分析析。。（2）參數反演法法反演或稱反分分析是通過恢恢復已破壞斜斜坡的原始狀狀態，在分析其破壞機理理的基礎上，，建立極限平平衡方程（即即穩定性系數數Ks=1左右）；然后后反求滑動面面的Cj、j值。這種方法適應應于滑坡模型型和邊界條件件清楚，且有有多個滑動動體可供實測的的地方。一般表達式可可寫為：Cj=f（h、ρ、β、L、j）j=f（h、ρ、β、L、Cj）對于處于蠕滑滑階段的滑坡坡，一般假定定穩定系數0.98（特殊情況下下如基巖滑坡坡考慮局部應應力集中、產產生漸進破壞壞，可假定穩穩定系數等于于0.9）。在進行反演分分析時一般假假定cj值求φj值。同時應特特別注意以下下幾點：1)應盡可能地模模擬滑坡蠕滑滑時的邊界條條件，尤其是是地下水水位位，如果難以以做到，則可可取勘探時雨雨季最高地下下水位；2)選擇分析剖面面應與主滑剖剖面一致；3)用作反演分析析的方法，應應與設計用的的穩定性及推推力計算方法法一致，一般般采用設計規規范所推薦的的不平衡推力力法。按滑坡厚度選選取C值（3）工程地質類類比法《巖土工程手冊冊》推薦的經驗公公式及數據如如下：1)我國鐵路沿線線粘性土滑帶帶，經多次直直剪試驗得出出，殘余強度度φ與塑性指數Ip，液性指數IL的經驗關系式式如下：㏒φj=2.4278-1.2229㏒Ip-0.1172㏒IL，相關系數為為0.86。2)我國寶成線上上堆積層滑坡坡，其炭質頁頁巖風化的粘粘土滑帶cj=20Kpa，φj=7°～12°；紫紅色泥巖風風化粘土滑帶帶cj=10Kpa，φj=5°～7°；黃土質粉質粘粘土滑帶cj=20Kpa，φj=13°～16°。3)陜西南部裂隙隙粘土質滑帶帶cj=6—8Kpa，φj=8°。4）從三峽庫區區滑坡防治成成果看，侏羅羅系紅層中的的滑坡，滑帶帶土的φj一般17～20°；三疊系沙鎮鎮溪組及侏羅羅系蓬來鎮組組崩坡積及殘殘坡積土層滑滑坡滑帶土的的φj一般7～13°；三疊系巴東東組中滑坡滑滑帶土φj16～19°；二疊系嘉陵陵江組及更古古老的碳酸鹽鹽巖中的滑帶帶土的φj一般18～22°。cj值與滑坡厚度度有關。滑坡斜面與滑滑帶土Cj、φj值的關系θA.M.Rooertson等，1970提出泥化夾層泥化化部分K1多少及其性質質確定其Cjg、jg：K1>30%時；則：：Cj=Cjgj=jgK1<30%時；則：：Cj=Cjc+(Cjg-Cjc)x/30j=jc+(jg-jc)x/30基本思路滑坡工程地質條件滑坡地質力學模型原位試驗參數估算綜合分析參數建議值經驗數據滑坡巖體分類參數反演室內實驗四、滑坡計算算參數確定滑坡計算參數數，包括滑坡坡巖土（滑體和滑床床巖土）和滑動面（滑滑帶）的物理理力學性質參參數。在以上上研究基礎上上滑坡計算參參數確定的基基本思路如下下：1、三峽庫區巴巴東新城滑坡坡三峽庫區巴東東新城構造上上位于官渡口口向斜一翼，，斜坡為順向向坡，分布的的地層為巴東東組易滑地層層。因此區內內滑坡很多，，其中大型滑滑坡就有：黃土坡、趙樹樹嶺、童家坪坪、榨仿坪、、官渡口等多多個滑坡。五、工程實例巴東新城滑坡坡：黃土坡滑滑坡、趙樹嶺嶺滑坡等黃土坡滑坡趙樹嶺滑坡滑坡周界及形態特征（1）滑坡體物質質結構特征據勘探資料可可知：滑坡區區物質總體上上可分為二大大層，即表層崩滑體塊塊裂、碎裂巖巖、含泥碎塊塊石及碎塊石石和基巖。而滑動面（滑帶帶）側比較復雜，，由夾土、夾夾泥、強度低低和易變形的的軟弱面，如如軟弱夾層、、層面及基巖巖與第四系界界面等組成的的復雜面。（2）滑坡物理力力學參數確定定長江委、湖北北省江陵水文文隊及中國地地質大學等單單位做了大量量的研究工作作，取得了大大量的數據。。參數研究工作有：：1、現場試驗（包括滑帶土土剪切和巖土土現場試驗等等）2、室內實驗（包括滑帶土土直剪、巖土土物理力學性性質實驗和結結構面直剪實實驗等）3、巖土參數估算4、滑帶土剪切切強度參數反算1)中國地質大學學的成果碎石大土三軸軸實驗成果用Hock－Brown估算法求巖體體的強度參數數Cj、φj值反演結果可得：Cj=15——30KPa，φj=14.3——16.6°°巖體體力力學學參數數建建議議值值表表巖體體物物理理力力學學參參數數介質材料容重γ(KN/M3)變形模量E(MPa)泊松比μ抗剪強度殘余強度MPa(°)rMPar(°)粉砂巖、砂巖T2b227163000.310.9844.20.4032灰巖T2b3-127510000.210.7540.3035泥質灰巖T2b3-226376000.230.42480.2633滑動帶（上部）2225.660.340.01914.00.01312.5滑動帶（下部）2216.130.350.01714.00.01112.0滑體（下部）21.519600.290.02718.00.02116.1滑體（中部）2125600.280.03123.00.02416.7滑體（上部）2012100.310.02418.00.01915.22)湖北北省省江江陵陵水水文文隊隊的的成成果果滑坡坡物物理理力力學學參參數數表表部位巖土名稱粘聚力（C）內摩擦角（φ）重度γKPa°KN/m3滑體上部粘質類土夾碎石39.2(29.4)17.0(13.3)24.11(24.60)滑體中部粘質類土夾碎石34.3(25.48)16.5(13.1)23.52(24.01)滑體下部粘質類土夾碎石39.2(29.40)17.5(13.5)23.03(23.52)剪出口以上滑帶亞粘土19.60(14.70)17.5(13.5)22.05(22.54)剪出口以下滑帶亞粘土37.24(28.42)16.5(13.1)22.54(23.03)剪出口以下滑體與古地形界面粘土夾碎塊石39.2(34.3)14.0(12.0)23.03(23.52)剪出口以上滑床粉砂質泥巖107.8(92.12)21.0(18.5)24.99(25.48)剪出口以上滑床泥質粉砂巖117.6(98)23.0(20)24.99(25.48)剪出口以下滑床泥質灰巖127.4(117.6)25.0(22.6)25.48(25.97)黃土土坡坡滑滑坡坡C、φ值反反演演結結果果表表剖面編號k12345678CφCφCφCφCφCφCφCφⅠ1.0525.61425.71423.614.123.714.121.614.221.714.219.614.319.714.31.1554.51454.61452.514.150.414.248.414.344.314.540.214.734.2151.2067.214.156.914.650.714.949.61544.515.234.415.726.316.122.516.3Ⅱ1.0538.01436.114.134.114.232.214.330.214.42814.526.314.624.414.71.1567.61463.714.259.814.455.914.646.115.140.215.432.315.822.416.31.2068.714.758.915.253.015.545.115.933.216.531.216.629.216.727.216.8Ⅲ1.0567.214.163.614.361.314.455.414.749.41547.515.145.515.231.615.91.1563.315.961.31659.316.157.316.253.316.441.21739.217.131.117.51.2068.916.461.116.859.116.95517.15117.344.917.642.917.738.817.9注：：C——內聚聚力力(KPa)；φ——內摩摩擦擦角角（（度度））；；K——穩定定系系數數。。3)長江江委委長長江江勘勘測測規規劃劃設設計計研研究究院院的的成成果果通過過反反演演分分析析，，綜綜合合地地質質建建議議參參數數，，對對滑滑帶帶土土力力學學參參數數取取值值如如下下：：天天然然狀狀態態C=15KPa，φ=18°°，飽飽和和狀狀態態分分別別考考慮慮降降低低5～20%。2、黃黃石石市市板板巖巖山山崩崩滑滑體體板巖巖山山位位于于背背斜斜近近核核部部，，巖巖層層近近水水平平，，巖巖性性為為薄薄層層、、中中厚厚層層狀狀灰灰巖巖、、砂砂泥泥巖巖。。參數數研究究工工作作包包括括：：1、現現場場試試驗驗（包包括括巖巖體體和和結結構構面面剪剪切切試試驗驗等等））2、室室內內實實驗驗（包包括括巖巖土土物物理理力力學學性性質質實實驗驗和和結結構構面面直直剪剪實實驗驗等等））3、巖巖土土參數數估算算部分分成成果果如如下下：：巖體體變變形形試試驗驗成成果果表表(現場場)