顺层岩质边坡变形破坏规律的分析
顺层岩质边坡变形破坏规律的分析
解联库1,杨小聪1,杨天鸿2,唐春安2,郭利杰1
(11北京矿冶研究总院,北京 100044; 21东北大学资源与土木工程学院,沈阳 110004)
摘 要:使用RFPA 边坡版有限元分析程序分析含软弱结构面的顺层岩质边坡的变形破坏情况。结果表明,边坡的破坏主
要是沿滑动面附近的软弱结构面萌生并扩展,含多组软弱结构面的顺层岩质边坡下沉曲线具有呈阶梯式变化的特征。这对在安全位置监测边坡位移变化从而了解整个边坡的变形破坏有积极意义。
关键词:采矿工程;顺层边坡;RFPA 边坡版;软弱结构面;阶梯式变化
中图分类号:TD85416 文献标识码:A 文章编号:1001-0211(2007)02-0075-05
收稿日期:2006-11-24
基金项目:三峡大学防灾减灾实验室开放基金资助项目
(2002ZS03)
作者简介:解联库(1972-),男,陕西兴平市人,工程师,硕士,主要
从事边坡稳定性分析及采矿工程等方面的研究。
岩体经过漫长地质演化作用,在其内部形成大量断层、节理、层理等地质弱面。这些地质弱面对岩质边坡的变形破坏以及边坡的稳定起着明显地控制作用[1-4]
。由于结构面是控制岩石变形、破坏的主
要因素,因此,在岩质边坡稳定性分析中,准确考虑结构面的影响是十分重要的。
因为岩体本身结构的复杂性,其软弱结构面分
布十分复杂,但大多都具有一定的规律性。其往往是成组分布,多组交叉。在评价结构面对边坡变形及边坡稳定性的影响时,要特别注意结构面的产出状态与边坡面的相互关系。冯君等[5-6]
采用多层
结构模型,对影响顺层岩质边坡稳定性的部分因素进行了分析,给出了顺层边坡的定义。张菊明等[7]
从动力学角度对层状岩体边坡的稳定性进行研究,丰富了边坡稳定性研究的内容。郑颖人等
[8]
利用
有限元强度折减法对节理岩质边坡进行稳定性分析,为节理岩质边坡稳定分析开辟了新的路径。刘小丽等
[9]
采用机动位移法和能量系数对含多个柔
软夹层的岩体边坡的稳定性进行评价,并用极限平衡法验证该方法的可行性,为边坡稳定分析提供了一种新的便捷、有效方法。
利用能够分析岩石破坏过程的RFPA 边坡版有限元程序,对顺层岩质边坡的变形破坏及稳定性进行分析。通过对含软弱结构面的顺层岩质边坡变形破坏进行分析,发现边坡的破坏主要是沿滑动面
附近软弱结构面进行的,得到了一些新颖的和有意义的结论。
1 RFPA 边坡版分析程序简介
所用的RFPA 边坡版是可以分析岩质边坡变形破坏过程的有限元强度折减程序。其可以考虑岩石材料的非均匀性,首先把岩石离散成适当尺度的细观基元,按照给定的Weibull 统计分布函数对这些基元的力学性质进行赋值,这些细观基元可以借
助有限元法来计算其受载条件下的位移和应力,破坏准则选用摩尔-库仑准则和最大拉应力准则,可以考虑岩石材料的剪切破坏和拉伸破坏[10]。RFPA 边坡版分析程序采用有限元强度折减法,就是在弹塑性有限元计算中将岩土体强度参数逐渐降低直到其产生破坏,程序可以自动根据其弹塑性计算结果得到边坡的动态破坏过程及自动搜索破坏时滑动面。
RFPA 边坡版中稳定性系数的定义和传统的弹塑性有限元边坡稳定性系数的定义在本质上是一致的,不同之处在于传统的弹塑性有限元法破坏准则采用摩尔-库仑屈服准则,只考虑了材料的剪切破坏,而RFPA 边坡版中考虑了材料的非均匀性,破坏准则选用摩尔-库仑准则和最大拉应力准则,可以考虑材料的剪切破坏和拉伸破坏,可以动态模拟岩体的渐进破坏过程,使得RFPA 边坡版在岩石材料破坏机理的分析上更为全面。
RFPA 边坡版中基元在理想单轴受力状态下满足的剪切损伤与拉伸损伤本构关系如图1所示,图1中:f c 0-基元的单轴抗压强度;E c 0-基元的最大压缩主应力达到其单轴抗压强度时对应的最大压缩
第59卷 第2期
2007年5月
有 色 金 属Nonferrous M etals
Vol 159,No 12 M ay 2007
主应变;f cr -基元残余抗压强度;E t u -基元的极限拉伸应变;G -极限应变系数(E tu =G @E t 0);K -基元的残余强度系数(f cr =K @f c 0,并且假定f tr =K @f t 0);f t 0-基元的单轴抗拉强度;f tr -基元初始拉伸损伤时的残余强度;E t 0-弹性极限所对应的拉伸应变,该应变可以叫做拉伸损伤应变阀值。基元在三维应力状态下的本构模型及参数关系,在文献[11]
中有全面系统介绍。
图1 基元单轴应力状态下的弹性损伤本构关系
F ig 11 Elastic damag e constitutive law of element
subjected to uniax ial str ess
2 具有一条软弱结构面的岩质边坡
如图2所示,具有一条软弱结构面的岩质边坡,结构面倾角45b ,贯通率100%。边界条件为左右边界水平约束,底部边界固定约束,其余边界为自由边界。只研究边坡在重力作用下随强度折减稳定性问题。岩体以及结构面计算物理力学参数见表1
。
图2 具有软弱结构面的岩质边坡
F ig 12 Rock slope w ith w eak structure surface
表1 物理力学参数计算取值
T able 1 M echanics parameters of numerical model
材料名称弹性模量/M Pa 泊松比重度/(kN #m -3)
内聚力/M Pa 内摩擦角/(b )岩体1000001225
11038结构面
10
013
17
01132
26
211 具有一条软弱结构面的岩质边坡破坏模式
通过RFPA 边坡分析程序计算,此边坡的安全系数为1104,与通过极限平衡法求得该边坡的安全系数11041基本一致。计算求得滑动面及位移矢量图分别见图3和图4。图3和图4表明边坡的变形破坏主要是沿软弱结构面发生。边坡底部剪应力较大(亮度较高),而软弱结构面的强度较低,故破坏面首先在软弱结构面的底部出现,然后破坏面沿软弱结构面继续向上发展,最后破坏面贯通,软弱结构面以上的坡体产生整体滑移失稳破坏(详见图3)
。
(a)-初期剪应力图;(b)-滑动破坏面出现;(c)-滑动破坏面贯通
图3 剪应力图
F ig 13 Plot of shear
stress
图4 边坡位移矢量图
Fig 14 D i splacement vectorg raph o f slope
212 具有一条软弱结构面的岩质边坡的变形规律
图5为边坡临近破坏时坡顶下沉曲线图,曲线图中竖直部分为滑动面所在位置。从图5可以清晰地看出,滑动面前部分竖直方向位移较大,表明滑动面沿软弱结构面贯通后滑体产生整体滑移。在软弱结构面上拉一条竖直直线,研究这条直线所在位置
水平位移变化情况(如图3C 所示)。从图6可以发现,滑动面以上破坏部分整体水平位移较大,以下部
76有 色 金 属 第59卷
分水平位移非常小。这些充分说明滑体的破坏模式是沿结构面滑移破坏,软弱结构面是控制边坡滑移
模式的主要因素。
图5 坡顶下沉曲线
F ig 15 Sinking curv e in the crest of
slope
图6 边坡水平方向位移曲线
F ig 16 Curve of hor izontal displacement
3 具有两组软弱结构面的岩质边坡
如图7所示,一岩质边坡,含2组方向不同的软弱结构面,贯通率为100%。第1组软弱结构面倾角75b ,平均间距5m 。第2组软弱结构面倾角30b ,平均间距5m 。边界条件为左右边界水平约束,底部边界固定约束,其余边界为自由边界,研究边坡在重力作用下随强度衰减稳定性问题。岩体以及结构面计算物理力学参数见表2
。
图7 具有两组软弱结构面的岩质边坡
Fig 17 Rock Slope wit h double groups of w eak
structure surface
表2 物理力学参数计算取值
T able 2 M echanics parameters of numerical model
材料名称弹性模量/M Pa 泊松比重度/(kN #m -3)
内聚力/M Pa 内摩擦角/(b )岩体1000001252511038第1组结构面2000013517011224第2组结构面
2000
0135
17
0112
24
311 具有两组软弱结构面的岩质边坡破坏模式通过有限元强度折减,计算求得的安全系数为214。因坡脚处剪应力比较大,首先在坡脚处产生剪
切破坏,破坏沿软弱结构面向上扩展,接着在坡顶产生拉伸破坏,然后破坏沿软弱结构面向下发展。当破坏继续发展到一定程度,就会在坡脚和坡顶分别出现宏观破裂带,最终上下宏观破裂带贯通,岩体发生整体滑移破坏,同时出现第二条破裂带。可见滑动破坏面是由坡脚处的剪切破坏带和坡顶处的拉伸破坏带贯通形成的宏观裂纹组成,宏观裂纹主要沿软弱结构面萌生、发展并最终贯通,裂纹附近的软弱结构面对裂纹发展起主导作用。边坡破坏过程如图8所示,从图8可以发现,软弱结构面是控制边坡滑
移模式的主要因素。
(a)-滑动破坏面发展;(b)-滑动破坏面完全贯通;(c)-边坡失稳破坏;(d)-边坡失稳后续节理倾倒破坏
图8 RFPA -Slope 模拟得到的边坡的破坏过程
Fig 18 Failure mode of rock slope w ith double g roups of weak structure sur face (obtained with rfpa -slope)
77
第2期 解联库等:顺层岩质边坡变形破坏规律的分析
312 具有两组软弱结构面的岩质边坡的变形规律
图9和图10分别是边坡接近破坏时坡顶下沉和水平位移变化曲线。从图9可清晰看出,首先坡顶主滑动面前水平位置下沉位移较大,其次是主滑动面后的曲线呈阶梯式变化,表现为主滑动面后的软弱结构面之间也产生下沉且幅度依次减弱,说明
边坡主滑动面后地表下沉也受软弱结构面影响。
图9 边坡接近破坏时坡顶下沉曲线
F ig 19 Sinking curve in cr est near slope breaking dow
n
图10 边坡水平方向位移曲线
Fig 110 Curve of ho rizontal displacement
为研究边坡在水平方向位移变化情况,在边坡上划定一条竖直直线,见图8(a),观察这条直线所在位置单元的水平位移。从图10可以发现,主滑动面以上部分水平位移变化较大,其以下部分水平位移非常小,表明在边坡破坏初始,滑动面所处位置变形比较大,但边坡滑动体整体此时尚未产生大的滑动。
4 结论
软弱结构面对边坡的变形破坏及边坡稳定起着明显地控制作用。使用RFPA 边坡版分析程序对含软弱结构面的岩质边坡变形破坏进行分析,获得以下几点结论和认识。
(1)RFPA 边坡版分析程序考虑了岩质材料的非均匀性,破坏准则选用摩尔-库仑准则和最大拉应力准则,可以考虑岩质材料的剪切破坏和拉伸破坏,可以动态模拟岩体的渐进破坏过程,使得RFPA 边坡版在岩质材料破坏机理的分析上更为全面,适合进行岩质边坡变形破坏分析及稳定性分析。
(2)通过使用RFPA 边坡版分析程序对具有单一软弱结构面、含两组软弱结构面的顺层岩质边坡的变形破坏规律进行分析,发现边坡的破坏面都是主要沿滑动面附近的软弱结构面发展,可见滑动面附近的软弱结构面对边坡破坏起主导作用。(3)含多组软弱结构面的顺层岩质边坡,坡顶主滑动面前水平位置下沉较多。主滑动面后的下沉曲线呈阶梯式变化,表现为主滑动面后的软弱结构面之间也产生下沉且幅度依次减弱,说明边坡主滑动面后的地表下沉也受软弱结构面影响。这对通过在
安全位置设立位移监测从而了解整个边坡的位移变化情况有着积极意义。
(4)含多组软弱结构面的顺层岩质边坡,主滑动面后所在位置位移变化同滑体所在位置位移变化之间的关系以及其影响因素还有待进行深入研究,有待实践检验。
参考文献:
[1]杨天鸿,解联库,王善勇,等1抚顺西露天矿北帮边坡治理工程效果初步评价[J]1岩石力学与工程学报,2005,24(11):
1841-18461[2]卢世宗1我国露天矿山边坡研究的基本情况与展望[J]1金属矿山,1999,279(9):6-101[3]黄洪波1层状岩质边坡的稳定性研究[D]1杭州:浙江大学,2003:2-71
[4]李树森,任光明,左三胜1层状结构岩体顺层斜坡失稳机理的力学分析[J]1地质灾害与环境保护,1995,6(2):24-291[5]冯 君,吕和林,李安洪1顺层岩质边坡开挖模型试验及稳定性影响因素分析[J]1工程地质学报,2005,13(3):295-2991[6]冯君,吕和林,李安洪1顺层岩质边坡稳定性影响因素分析[J]1四川建筑科学研究,2005,31(4):78-801[7]张菊明,王思敬1层状岩体边坡滑动稳定的三维动力学分析[J]1工程地质学报,1994,2(3):1-121
[8]郑颖人,赵尚毅,邓卫东1用有限元强度折减法进行节理岩质边坡稳定性分析[J]1岩石力学与工程学报,2003,22(2):
254-2601
(下转第104页,Co ntinued on p.104)
Review on Pollution Assessment of Heavy Metals
JIN Y an,H E De-w en,CH A I Li-yuan,PEN G Bing,WA N G Y un-yan,M IN Xiao-bo
(D ep ar tment of Env ironmental Engineer ing,College of Metallur gical Science&Engineer ing,
Centr al South Univer sity,Changsha410083,China)
Abstract
T he different assessment methods and models are compared and analy zed in three aspects of w aste w ater, sediment and soil polluted by heavy metal,the applied scope and disadvantage of different assessing methods and models are as the key points1It is indicated by the comparison analysis that the bio-evaluation is more ideal and suitable for predicting zoology effect tow ard the complicacy and uncertainty of heavy metal pollution1 Keywords:environment engineering;heavy metal pollution;review;assessing method;bio-evaluation
(上接第78页,Continued from p.78)
[9]刘小丽,周德培1有软弱夹层岩体边坡的稳定性评价[J]1西南交通大学学报,2002,37(4):382-3861
[10]唐春安,王述红,傅宇方1岩石破裂过程数值试验[M]1北京:科学出版社,2003:48-581
[11]朱万成1混凝土断裂过程的细观数值模型及其应用[D]1沈阳:东北大学,2001:33-401
Analysis on Distortion Disciplinarian of Rock Bedded Slope
XI E L ian-ku1,YA N G Xiao-cong1,Y AN G T ian-hong2,T A N G Chun-an2,G UO Li-j ie1
(11Beij ing Gener al Research I nstitute of Mining&Metallurgy,Beij in g100044,China;
21School of Resour ce and Civ il Engineer ing,N or theaster n Univer sity,Shenyang110004,China)
Abstract
T he distortion process of the rock bedded slope w ith w eak structure surface is analyzed by RFPA-slope limited element procedure1It is acquired that the destroy of the slope appears and expands along the weak structure surface near sliding surface,the sinking curve of rock bedded slope w ith groups of w eak structure surface presents the diversification of rank,as is actively significance for learning the distortion of w hole slope throug h detecting displacement chang e of rock slope in secure sites1
Keywords:m ining eng ineering;rock bedded slope;RFPA-slope;w eak structure surface;
diversification of rank
顺层岩质边坡变形破坏规律的分析
顺层岩质边坡变形破坏规律的分析 解联库1,杨小聪1,杨天鸿2,唐春安2,郭利杰1 (11北京矿冶研究总院,北京 100044; 21东北大学资源与土木工程学院,沈阳 110004) 摘 要:使用RFPA 边坡版有限元分析程序分析含软弱结构面的顺层岩质边坡的变形破坏情况。结果表明,边坡的破坏主 要是沿滑动面附近的软弱结构面萌生并扩展,含多组软弱结构面的顺层岩质边坡下沉曲线具有呈阶梯式变化的特征。这对在安全位置监测边坡位移变化从而了解整个边坡的变形破坏有积极意义。 关键词:采矿工程;顺层边坡;RFPA 边坡版;软弱结构面;阶梯式变化 中图分类号:TD85416 文献标识码:A 文章编号:1001-0211(2007)02-0075-05 收稿日期:2006-11-24 基金项目:三峡大学防灾减灾实验室开放基金资助项目 (2002ZS03) 作者简介:解联库(1972-),男,陕西兴平市人,工程师,硕士,主要 从事边坡稳定性分析及采矿工程等方面的研究。 岩体经过漫长地质演化作用,在其内部形成大量断层、节理、层理等地质弱面。这些地质弱面对岩质边坡的变形破坏以及边坡的稳定起着明显地控制作用[1-4] 。由于结构面是控制岩石变形、破坏的主 要因素,因此,在岩质边坡稳定性分析中,准确考虑结构面的影响是十分重要的。 因为岩体本身结构的复杂性,其软弱结构面分 布十分复杂,但大多都具有一定的规律性。其往往是成组分布,多组交叉。在评价结构面对边坡变形及边坡稳定性的影响时,要特别注意结构面的产出状态与边坡面的相互关系。冯君等[5-6] 采用多层 结构模型,对影响顺层岩质边坡稳定性的部分因素进行了分析,给出了顺层边坡的定义。张菊明等[7] 从动力学角度对层状岩体边坡的稳定性进行研究,丰富了边坡稳定性研究的内容。郑颖人等 [8] 利用 有限元强度折减法对节理岩质边坡进行稳定性分析,为节理岩质边坡稳定分析开辟了新的路径。刘小丽等 [9] 采用机动位移法和能量系数对含多个柔 软夹层的岩体边坡的稳定性进行评价,并用极限平衡法验证该方法的可行性,为边坡稳定分析提供了一种新的便捷、有效方法。 利用能够分析岩石破坏过程的RFPA 边坡版有限元程序,对顺层岩质边坡的变形破坏及稳定性进行分析。通过对含软弱结构面的顺层岩质边坡变形破坏进行分析,发现边坡的破坏主要是沿滑动面 附近软弱结构面进行的,得到了一些新颖的和有意义的结论。 1 RFPA 边坡版分析程序简介 所用的RFPA 边坡版是可以分析岩质边坡变形破坏过程的有限元强度折减程序。其可以考虑岩石材料的非均匀性,首先把岩石离散成适当尺度的细观基元,按照给定的Weibull 统计分布函数对这些基元的力学性质进行赋值,这些细观基元可以借 助有限元法来计算其受载条件下的位移和应力,破坏准则选用摩尔-库仑准则和最大拉应力准则,可以考虑岩石材料的剪切破坏和拉伸破坏[10]。RFPA 边坡版分析程序采用有限元强度折减法,就是在弹塑性有限元计算中将岩土体强度参数逐渐降低直到其产生破坏,程序可以自动根据其弹塑性计算结果得到边坡的动态破坏过程及自动搜索破坏时滑动面。 RFPA 边坡版中稳定性系数的定义和传统的弹塑性有限元边坡稳定性系数的定义在本质上是一致的,不同之处在于传统的弹塑性有限元法破坏准则采用摩尔-库仑屈服准则,只考虑了材料的剪切破坏,而RFPA 边坡版中考虑了材料的非均匀性,破坏准则选用摩尔-库仑准则和最大拉应力准则,可以考虑材料的剪切破坏和拉伸破坏,可以动态模拟岩体的渐进破坏过程,使得RFPA 边坡版在岩石材料破坏机理的分析上更为全面。 RFPA 边坡版中基元在理想单轴受力状态下满足的剪切损伤与拉伸损伤本构关系如图1所示,图1中:f c 0-基元的单轴抗压强度;E c 0-基元的最大压缩主应力达到其单轴抗压强度时对应的最大压缩 第59卷 第2期 2007年5月 有 色 金 属Nonferrous M etals Vol 159,No 12 M ay 2007
深切顺层岩质边坡的抗滑桩支护效果分析
文章编号:0451-0712(2008)12-0004-04 中图分类号:U416.1 文献标识码:A 深切顺层岩质边坡的抗滑桩支护效果分析 龚文惠1,刘志华2,潘 登1 (11华中科技大学土木工程与力学学院 武汉市 430074;21葛洲坝集团第五工程有限公司 宜昌市 443002) 摘 要:顺层滑坡问题在我国西部工程建设中较为突出和普遍。利用有限元法,针对沪蓉西高速公路深切顺层岩质边坡问题,对抗滑桩支护前后边坡的应力场、位移场及稳定性进行模拟分析。对结果的分析比较表明:抗滑桩支护结构可有效地抑制顺层边坡的变形和滑动,明显提高边坡的整体稳定系数,对维护顺层边坡的整体稳定性具有良好的效果。 关键词:抗滑桩;顺层边坡;稳定性;有限元法 20世纪30年代初,抗滑桩的使用始于美国,后在欧美地区和苏联、日本等国家的铁路路基及边坡工程中得到大量应用。1954年,我国铁路部门采用钢筋混凝土抗滑桩治理宝成线史家坝4号隧道北口左侧顺层坍塌。1967年,成昆铁路的修建对抗滑桩的应用与发展起了较大的影响,首次成功地实现了新型的挖孔抗滑桩支挡结构,为我国滑坡整治增添了一种切实可行的新手段[1,2]。抗滑桩结构防治滑坡的基本原理,是在边坡中适当位置设置一系列钢筋混凝土桩,使桩尖穿过可能的滑面进入下部稳定滑床,凭借桩身的强度和滑面以下锚固部分桩周岩体的弹性抗力来平衡滑面以上的滑体下滑力的水平分量,从而使边坡保持稳定。目前,抗滑桩的种类很多,诸如钢轨桩、组合钢轨桩、混凝土钢轨桩、钢筋混凝土桩、滑面钢筋混凝土锚固柱、门型钢架桩和预应力锚索桩等[2,3]。 近年来,在我国西部的公路、铁路和水利建设工程中,常常遇到深切顺层岩质边坡问题。顺层岩质边坡的破坏往往具有突然性,且下滑迅速,特别是中厚型构造的顺层滑坡一般层间剪切力和下推力大,破坏后果严重,而采用锚杆支护一般很难达到理想效果[4]。抗滑桩作为一种较有效的加固顺层边坡的结构形式,在西部建设工程中得到越来越多的应用。由于顺层滑动面通常接近较理想的平面,采用抗滑桩支护时,抗滑桩在滑动面处主要承受剪力作用,不仅其结构设计计算简便,且具有桩位选择灵活、施工方便、安全可靠等优点。但由于抗滑桩支护工程的成本较高,因此其加固技术和效果备受工程界关注[5]。 本文利用有限元法[6～8],针对沪蓉西高速公路突出而普遍的深切顺层岩质边坡问题,对抗滑桩支护前后边坡的应力、应变、位移及稳定性进行模拟分析和比较,从而对抗滑桩支护的效果进行综合评价。 1 工程概况 沪蓉国道主干线湖北宜昌～恩施段公路地处复杂的丘陵低山区,沿线山体自然坡度较陡,有近150km的边坡为顺层边坡,其中大部分为深切顺层路堑边坡。如果设计和施工过程中的加固和支护处理措施不力,就可能造成这些边坡的顺层滑动,其破坏范围广、危害影响大,不仅直接影响工程建设的工期和成本,而且对公路的安全和质量造成严重的威胁和长期的隐患。因此,深切顺层路堑边坡的稳定性分析及治理,是确保工程安全和降低建设费用的一个重要环节,也是工程成败的关键技术之一。 本文以K448+991处顺层岩质路堑高边坡为例,对抗滑桩的支护效果进行分析。 111 工程地质条件 该顺层路堑边坡的开挖接近于山腰,山体自然坡角约为30°,岩层产状为340°∠40°。路堑开挖高度为3618m,开挖面积为362198m2。根据40m深钻孔资料表明,边坡岩体为弱-微风化灰白色白云质灰岩,微晶质结构,呈中厚层状构造,层厚约为018～2m, 基金项目:湖北省自然科学基金资助项目,项目编号2005ABA303 收稿日期:2008-04-14 公路 2008年12月 第12期 H IGHWA Y D ec12008 N o112
某滑坡的变形和破坏机理分析研究
某滑坡的变形和破坏机理分析研究 介绍了某滑坡的特征，分析了滑坡区区域工程地质和水文地质特征，对该滑坡体的变形和破坏机理进行了研究和分析。分析表明：人为活动和地形地貌是滑坡发生变形破坏的主要因素，降雨诱发、岩层产状等因素是造成滑坡发生滑动和进一步破坏的诱发因素。 标签：滑坡变形破坏诱发因素 1概述 塔山滑坡位于广东省开平市长沙区平岗村塔山开元塔底。由于建设工程的需要，在塔山的东南侧进行采石，采用放炮等土石法，致使塔山南侧岩石大量开采形成陡崖，并使周边岩土体产生裂缝，之后由于人为因素和自然因素的影响，塔山南侧裂缝逐渐扩大，至90年代，开始形成滑坡。1999～2001年，在修建塔山公园公路时对山体坡脚进行开挖，在公路北侧形成高约10～17m，坡度约35～45°的高陡边坡，滑坡距公路最近的平岗村居民区约22m，山坡坡脚距公路最近仅2m左右。2004年和2005年雨季，由于连降暴雨，滑坡有活动下滑的趋势，滑坡体前缘公路路面隆起，最高处隆起约40cm，隆起部分面积约有20～30m2，公路北侧排水沟产生变形歪斜，部分已经破坏，水沟上方在雨水后有地下水浸出，形成间歇性下降泉，平岗村内部分房屋墙面产生裂痕，进出塔山公园的公路曾数次被塔山山坡上崩塌的土体破坏。 2滑坡变形形态特征 X 根据实地踏勘，除滑坡体后壁出现较大裂缝外，滑坡周界及滑坡体底部也有约13处裂缝，现将裂缝走向一致的裂缝分为一组，共五组裂缝（表1）。 3滑坡体的工程地质与水文地质特征 塔山滑坡滑坡体主要由第四系坡积土层、风化残积土层、侏罗系中上统百足山群、全风化、强风化、少量中风化基岩组成（见图1）。滑坡体中上部为残积土层，主要由粉土、粉质粘性土组成，呈可塑状或松散状，含较多的碎石和砂、砾石，透水性较好；风化残积土层主要由粉质粘性土，含少量碎石和砂砾石组成，局部夹有全风化、强风化岩，其透水性较差；基岩主要为全风化、强风化泥质粉砂岩，含少量强、中风化岩块，其透水性较好；滑床基本处在中—微风化泥质粉砂岩、粉砂质泥岩中，岩石呈中厚层状，岩质坚硬，局部裂隙发育，透水性好。 滑坡区地下水主要为第四系冲积土层、残坡积土层中的孔隙水和基岩裂隙水，地下水补给来源主要为大气降水的渗入补给和相邻含水层之间的侧向补给。
无梁楼盖倒塌事故原因及破坏机理分析
一“直冲”破坏 1从外行的角度谈谈子弹射击玻璃的破坏现象，当高速子弹射到四边嵌固的平板玻璃上， 在冲击波与子弹冲量作用下，玻璃将被直穿出一个孔，此可称为“直冲”，这大概是冲 击波速远大于玻璃的应力波速度而造成上述的所谓“直冲”破坏；当一位大力士用尖头 锤击玻璃，在猛烈的敲击下，玻璃将会产生钉锤下的小孔及其沿小孔周边呈局部的放射 状的裂缝，这样的破坏现象很类似我们钢筋混凝土板发生的受冲切承载力破坏，故可称 之为“冲切”；如果对该平板玻璃施加一个居中的集中荷载，按静力加荷方式直至玻璃 破坏，此时会发现平板玻璃的跨厚比较大的情况下，会出现类似数条大裂缝而迅即脆性 破坏，这属玻璃特性，但在此拟其为呈平板结构的受弯状破坏，或者此拟为钢筋混凝土 平板呈双向板塑性铰线似的破坏。 2对金属板产生“直冲”破坏的典型例子是：冲床冲孔，其孔必然是垂直的。 3发生“直冲”破坏的条件是：被“直冲”破坏的板类部件本身要具备足够的刚性和整体 承载力，才能实现局部的“直冲”破坏；局部的“直冲”承载力将会受到周边结构部位 的约束，其“直冲”能力将会有较大提高，这里可能会涉及双向或三向的强度问题。 4对钢筋混凝土板进行“直冲”的试验研究，据我的估计是极少的，在六十余载从事钢筋 混凝土研究中，甚少见到这方面的论文可供参照。我个人曾在下放到预制构件厂工作时，模拟杯口基础底板冲切试验，但发现破坏均呈“冲切”的喇叭口状，如下列图示；对于 素混凝土板进行“直冲”试验，按我的想象，可按下列图示来做： （a）素混凝土“冲切”试验（b）素混凝土“直冲”试验 素混凝土板试验 从上述两种破坏图示意中可知，两种试验的承载力值必定是： 实际冲切锥呈喇叭状破坏面上主要靠混凝土抗拉强度来抵抗破坏面上的主拉应力（概念 表述，并不准确）；而在“直冲”试验中，“直冲柱体”受到周边混凝土块体的约束， 沿破坏面上的压剪强度会有较大提高。 因此，不能简单地看到柱头顶穿楼板呈“直冲柱体”状的破坏面，就认为是“直冲”破坏。 二“直剪”破坏
岩质边坡稳定性设计与监测分析
岩质边坡稳定性设计与监测分析 发表时间：2019-05-23T11:29:32.640Z 来源：《防护工程》2019年第3期作者：王平 [导读] 边坡稳定性问题一直是道路工程中的重点问题，而且边坡一旦失稳，造成的损失和伤害不可估量，因此对它的监测与研究工作势在必行。 中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司河北省秦皇岛市 066004 摘要：边坡稳定性问题一直是道路工程中的重点问题，而且边坡一旦失稳，造成的损失和伤害不可估量，因此对它的监测与研究工作势在必行。文中结合边坡地质条件，详细分析了边坡锚杆拉力的变化，使用多点位移计对边坡的变形进行长期的跟踪监测，对锚杆应力计和多点位移计的监测数据进行总结和反馈。分析结果表明：文中边坡的锚杆拉力及坡内多点位移均趋于稳定，说明该边坡整体上处于相对稳定的状态，提出的锚杆设计方法是成功的。断面的坡顶位置在雨季最为危险，在雨季存在发生滑动的风险，应作为重点监测对象。连续降雨对边坡的稳定性有重要影响。降雨会增加边坡的锚杆拉力和坡内位移。随着雨季结束，锚杆内力和坡内位移会逐渐下降并趋于稳定。 关键词：边坡；锚杆应力计；多点位移计；稳定性分析 锚杆由于其安全可靠、施工简单、成本较低，已成为当前边坡支护工程中最基本的组成部分之一，在各类边坡支护工程中得到广泛应用。它实质上是位于岩土体内部并与岩土体形成一个新的复合体。通过锚杆杆体的纵向拉力作用，克服岩土体抗拉能力远远低于抗压能力的缺点，从而使得岩土体自身的承载能力大大加强。锚杆加固边坡时，依赖其与周围岩土体相互作用传递锚杆拉力，限制岩土体变形与发展，改善岩土体的力学参数和应力状态，以使边坡保持稳定。由于边坡地质条件和锚杆荷载传递机理都很复杂，而前期的工程实地勘测不能完全准确揭示边坡的地质情况，因此对实际边坡工程的变形特征和应力状态进行检测，为认识边坡稳定性提供途径。部分学者基本是通过对锚杆受力的数值分析，来研究锚杆对边坡稳定性的影响。某市一个靠海边坡位置较为特殊，使用锚杆应力计和多点位移计的结合对该边坡稳定性进行综合评价有一定的借鉴意义。 1边坡稳定性监测方法 从目前来看,对人工边坡的整体监测可分为三大类: （1）地面监测:监测手段主要有,三角网、沉降水准和视准线测量以及收敛计、倾斜仪监测； （2）地下监测:监测手段主要有,钻孔倾斜仪、多点位移计、地下水位孔、渗压计等； （3）支护结构物监测:监测手段主要有,钢筋计、预应力锚索测力计、土压力盒、测缝计等。此外根据不同工程具体特点,尚有一些简易观测手段,如:量水堰、简易测桩、平硐底部浇低标号素混凝土观测变形和地面地质巡视等,并有部分工程边坡监测与地震监测相结合进行及常规仪与全球定位系统相结合。“八五”国家科技攻关项目《岩质高边坡勘测及监测技术方法研究》已经研制出4种先进的仪器设备和5种新的技术方法,即钻孔彩色电视孔壁成像系统、直接横波测井研究偶极子井下声系和声波仪、钻孔多点渗压仪及压模系统、岩质高边坡快速摄像微机地质素描成图、层析成像技术、近坝库段安全监测技术、边坡监测数据处理预报软件研究、高精度大地测量监测自动化系统。这些新技术和新方法已达到世界先进水平。 2边坡稳定性计算 本工程为某市某道路扩建工程，道路全长约8km，规划为城市主干道。本路段南面临海，北侧靠山，地理位置较为特殊，设计范围内有多段边坡需进行护坡处理。Ｃ坡岩质较差，易发生破坏，故以Ｃ坡作为研究对象。Ｃ坡原始山体坡度为25°左右，坡长约178m，高度为7.3~18.8m，属岩石坡面。岩性为安山岩、硅化安山岩，可见斑状结构，块状构造。裂隙发育，发育为压扭性断裂，断裂走向Ｎ65°Ｅ，倾向ＮＷ，倾角60°~70°，宽度100~135m，延伸长度大于500m。断裂两侧岩石较破碎，风化蚀变较强，主要为高岭土化、褐铁矿化，岩石含水性差。坡体在震动和强降雨条件下有形成滑塌的可能，总体评价稳定性较低。坡体自上而下分为杂填土、强风化安山岩、中风化安山岩３个岩土层。依据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330－2002），采用平面滑动法，对现状边坡临空面进行稳定性验算，边坡工程安全等级为二级，边坡稳定安全系数KS＝1.30。 3监测结果分析。 3.1锚杆应力计分析 该边坡各处共安装了15个锚杆应力计，其应力测量值却相差悬殊，变化规律也各不相同。各锚杆应力状态与锚杆所处位置的地质、工程条件以及锚杆长度有密切关系。本文选取C2、C3、C4等3个典型断面进行分析。发现所有锚杆从2013－05－30到2014－06－27这一年多的时间里，锚杆应力逐渐上升。而在2014－06－27到2015－04－16的时间里，锚杆应力虽然基本在持续增长中，但增速缓慢，逐渐趋于稳定。 处于边坡顶部的C2C1锚杆内力最大，处于边坡中部的C2C2锚杆内力次之，处于边坡下部的C2C3锚杆应力计出现问题，没能连续测到数据。根据前两个测量数据来看，C2C2锚杆内力应该最小。C2C1锚杆内力最大时达到29kN，应力达到59MPa。此时对应20144年9月5日。根据天气记录，7月份、8月份、9月份，该市进入夏季，雨量充沛。2014年7月23日至2014年9月5日之间，雨水天气达到16d之多。特别是2014年7月25日，天气状况是大到暴雨。9月5日之前的9月2日、9月3日也是连续中雨。这种雨水天气最有可能引起断裂结构面发生滑动。由C2C2锚杆可见，2014年9月5日C2C1锚杆内力突然增加，然后随着雨季过去，层间滑移状态减弱，C2C1锚杆内力也逐渐下降。C2C2锚杆内力也于2014年10月27日突然增加，随后逐渐下降。 但总体上，锚杆应力后期逐渐稳定下来，稳定在20kN附近，说明C2断面趋于稳定。仍然是处于边坡顶部的C3C1锚杆内力最大，处于边坡中部的C3C1锚杆内力次之，处于边坡下部的C3C3锚杆内力最小。这与C2断面测量结果类似。但也有不同之处，C3C1锚杆拉力最大值为18kN，比C2C1锚杆拉力低得多。另外不同之处是，该市气候进入夏季，经过7月份、8月份、9月份雨水的作用，2014年9月5日之后的锚杆拉力值继续增加，没有下降的趋势，一直持续到2015年4月16日，锚杆内力才开始下降。 4结论 （1）岩质高边坡的稳定性监测主要包括地面监测、地下监测和支护结构物监测三个部分,随着科技的进展,新的高科技手段如钻孔彩色电视孔壁成像系统、直接横波测井研究偶极子井下声系和声波仪、钻孔多点渗压仪及压模系统、岩质高边坡快速摄像微机地质素描成图、
边坡变形破坏的防护措施
湖南文理学院芙蓉学院2010级《土木工程地质》大作业 题目：边坡变形破坏的防护措施 班级：土木1006 姓名：刘文 学号：10190617 日期：2012-5-2
边坡变形破坏的防护措施 1 引言 公路建设是在地质体上进行的人类工程活动，在建设过程中由于忽视或未重视边坡地质体及地质环境的分析与评价常引发一系列的边坡变形或边坡滑动地质灾害等问题。例如四川省境内的高速公路及重点公路建设过程中，国道108线西昌段、成雅高速公路、318国道的二郎山隧道东、西进出口引道段、国道107线岳阳四方岭段、川藏公路等均不同程度的出现了边坡（滑坡）地质灾害或产生了边坡失稳的问题，从而严重影响了工程建设及运营的正常进行，也使得对公路边坡的加固或整治费用远高于修建道路的费用。 国道108线广元南段公路通过地段大多为低山丘陵红层分布区，建设中遇到了公路路基高填深挖等一些特殊工程地质问题。由于该段路线长、跨越地质地貌单元较多，从勘察设计到施工周期短，未能全面地认识沿线的路基工程地质条件，及时地发现和解决存在的工程地质问题。沿途的路线边坡虽在路基开挖期间进行了一定程度的处理，但在工程建设过程中仍有多处边坡发生坍滑、滑动和崩落，严重影响了已通车路段的行车安全和公路正常使用，阻碍了当时正在施工路段的路面铺筑和交通工程设施等施工工程。 广南段公路路线基本沿着构造线方向展布，使得路堑边坡有一侧构成顺层坡。尽管这些顺层边坡倾角很小，一般均在十余度，但在施工过程中多处发生变形或者滑动破坏不仅造成巨大的经济损失，而且延误了工期。施工中采取了一些加固措施但效果不佳，其主要原因是对工程边坡的地质条件认识不足，尚未查清边坡变形破坏的主控因素和变形破坏机制，因此治理措施具有盲目性，不能达到治理的目的或有的造成大的浪费。 本文对边坡岩体工程地质特征和岩体力学条件进行充分调查分析、对缓倾角层状边坡的变形破坏机制研究和稳定性评价的基础上，提出了较为合理的边坡整治、支护方案，通过实施后的工程验证说明方案是合理有效的。 2 研究区工程地质概况 2.1 工程概况 国道108线广南段公路边坡主要以侏罗系砂岩、泥质粉砂岩和泥岩为主，第四系只在近河床部位分布较普遍，而在边坡的中上部只有薄层覆盖，滑坡的形成与边坡岩体的性质有关。本文对缓倾层状边坡变形破坏的分析研究主要是以国道108线广南段K24、K28两段典型边坡为例进行讨论的。 K24滑坡位于广元市盘龙镇共和村三队嘉陵江Ⅱ级阶地以北，国道108线广南段K24+850～K25+090，滑坡地处嘉陵江冲刷岸，地势南东低北西高从滑体中部通过。从50年代至80年代曾出现过多次小范围滑坡，未造成较大的危害。1997年6月在滑坡前缘修筑高速公路，由于路基开挖、放炮震动，1998年6月滑坡整体发生蠕滑变形。1999年4月滑坡中部产生大幅度滑动解体，滑坡堆积物覆盖路基约三分之二，直接对公路建设造成危害。 K28滑坡位于广元市中区盘龙镇东南部4km，新建国道108线广南段，滑坡地处嘉陵江冲刷岸，地势南东低北西高，相对高差106m，地形坡度下缓上陡，坡面倾向嘉陵江，坡度10～25°，平台后缘是巨厚层砂岩形成的陡崖，坡度65～80°，高约25～32m，滑坡基本上为岩质顺层滑坡。
滑坡破坏机理分析研究及稳定性计算理论
3滑坡破坏机理研究及稳定性计算 3.1边坡滑坡破坏机理 3.1.1水平坡的变形破坏机理 水平坡是指岩层倾向大致与边坡走向一致，而岩层倾角小于软弱岩层面残余摩擦角的一类层状岩质边坡。这类边坡的主要变形机理为滑移——压致拉裂，在这一变形机制下，其可能的破坏模式为转动型滑坡<弧面破坏），具体过程描述如下：边坡形成后由于卸荷回弹或者蠕变，坡体沿平缓结构面向坡前临空方向产生缓慢的滑移。滑移面的锁固点或错列点附近，因拉应力集中生成与滑移面近于垂直的拉张裂隙，向上<个别情况向下）扩展且其方向渐转成与最大主应力方向趋于一致<大体平行坡面）并伴有局部滑移。这种拉裂面的形成机制与压应力作用下格里菲斯裂纹的形成扩展规律近似，所以它应属于压致拉裂。滑移和拉裂变形是由斜坡内软弱结构面处自下而上发展起来的。 据实例分析和模拟研究，这类变形演变过程可分为三个阶段<图3-1）。 图3-1滑移-压致拉裂变形演变图 <1）卸荷回弹阶段 人工边坡在边坡开挖形成后，由于边坡以外岩土体的卸除原有的平衡状态被打破，边坡岩土体将向临空面方向发生膨胀变形。对近水平层状岩质边坡而言，这种变形表现为沿岩层面向临空面方向缓慢滑移，如图3-1 <2）压致拉裂面自下而上扩展阶段 坡底附近岩层在上面岩土体的高压力作用下，随着滑移变形的发展，逐渐产生近似垂至于岩层面的裂隙，如图3-1 作业题1：简单平面滑动稳定分析 边坡高度40.000m，结构面倾角30.0°，结构面粘聚力30.0kPa，结构面内摩擦角30.0°，张裂隙离坡顶点的距离10.000m，裂隙水的埋深5.000m。边坡分4级，每级设2m宽平台，坡率分别为1:0.5，1:0.75，1:1，1:1。 岩层层数4层，各层参数如下： 序号控制点Y坐标容重锚杆和岩石粘结强度 (m) (kN/m3) frb(kPa) 1 32.000 18.0 80.0 2 18.000 16.8 100.0 3 4.800 17.0 150.0 4 -10.400 20.0 200.0 试求该人工边坡安全系数，如不稳定（<1.2），则请根据边坡锚固设置原则，设计适当的加固措施。 作业题2：二广高速某楔形体边坡稳定性验算 根据现场边坡开挖情况，地层揭露岩性主要由亚粘土及白垩系砾岩组成。第一、二级边坡为强~弱风化砾岩，褐红色，巨厚层状，强度较高；第三、四级边坡亚粘土~全风化砾岩，残坡积，红褐色。节理裂隙较发育，有多条X形节理，产状分别为（1）213°∠38°、（2）305°∠52°。裂隙（1）局部岩屑与泥质充填，胶结程度一般；贯通裂隙（2）岩屑与泥质充填，胶结程度较差。两组裂隙延伸长度不等，长者达30m左右，裂隙水沿楔形体底部渗出。X节理相互切割，极易发生楔形体滑动破坏。 根据地质调查结果，初步根据砾岩结构面结合程度和夹岩屑与泥的情况，取结构面粘结强度25kPa，内摩擦角28°。坡面倾向250°，倾角55°，破顶面倾向250°，倾角18°，岩体容重取为22 kN/m3。请计算安全系数与楔形体高度之间的关系，求临界的楔形体高度。 摘自《我国岩质边坡变形破坏的主要地质模式》 一般来说边坡变形破坏的地质模式应该包括以下主要内容: 1、边坡的基本地质条件，诸如区域地质背景，岩体结构及岩体介质结构特性，岩体的力学特性等，它们是决定边坡变形破坏地质模式的地质基础或物质基础; 2、影响边坡稳定的各种人为动力因素(地下开采、坡脚切层开挖、爆破震动)及天然动力因素(大气降雨及地下水状态的变化、区域构造应力特征); 3、边坡结构形式(顺倾边坡、反倾边坡等); 4、边坡岩体变形发展的过程及其特点; 5、边坡的失稳破坏方式. 应该指出，岩体结构、岩体介质结构以及边坡结构相互之间既有联系又有明显差别的不同概念.岩体结构主要决定于岩体中结构面及结构体的组合特征.岩体介质结构则指不同力学性质的岩体在空间的组合特性.边坡结构则主要反映了边坡与岩层产状之间的空间组合关系. 影响边坡穗定性的因素是多方面的，不但包括边坡岩体的介质结构、边坡结构、岩体结构、区域性地质背景、构造应力特征及构造条件等地质因素，而且包括各种人为的及自然的动力因素.这些动力因素主要是地下开采的扰动及坡脚切层开挖、爆破震动及地下水的作用等.地质条件虽然是决定或影响边坡定性的基础，但边坡的急剧变形或破坏都与各种人为的、天然的动力因素，有着密切的关系.大气降雨及水库蓄水是主要的自然动力因素，导致地下水状态的变化，减少了滑面的法向应力，降低了岩体的强度，改变了边坡岩体的稳定状态.就人为的动力因素来看，地下开挖显然有重要的影响，不但扰动破坏了上复岩体，且增加了岩体的渗透性，对边坡的变形破坏起到加速作用对于矿山边坡来说，爆破的动态效应对边坡的稳定亦有重要的影响，不但直接损害了岩体的完整性，且在重复爆破条件下，边坡岩体可能产生疲劳破坏，从而加速边坡破坏的过程. 摘自霍克布朗《岩石边坡工程》 为了使滑动沿单一平面发生，必须满足以下的几何条件: a.滑动面的走向必须与坡面平行或接近平行(约在+-20°的范围之内)。 k7。破坏面必须在边坡面露出，就是说它的倾角必须小于坡面的倾角 C。破坏面的倾角必须大于该面的摩擦角 d.岩体中必须存在对于滑动仅有很小阻力的解离面，它规定了滑动的侧面边界。另 一种可能的情况是，破坏在穿通边坡的凸出的“鼻部”的破坏平面上发生。 分析二维边坡问题时，通常是考虑与边坡面正交的一个单位厚度的岩片。这就是说，滑动面的面积可用穿过边坡垂直断面上可见的滑动线长度来代表，而滑动块的体积可用在垂直断面卜表示该块体图形的面积来代表。 摘自《基于RS理论的岩质路堑边坡稳定性研究》 边坡变形破坏模式RS判定 边坡变形破坏模式的确定，主要分两步进行:首先是对边坡岩体结构类型的确定;在此基础上再进行边坡变形破坏模式的判定。其主要过程如图4一1所示。 第一章绪论 1.1 引言 随着国民经济的发展，水利建设，交通运输和国防工程等建设工程中所遇到的岩质边坡稳定性问题也相应地增多。由于工程建设的需要，往往在一定程度上破坏或扰动原来较为稳定或岩体而形成新的人工边坡，诱发新的地质灾害。地质灾害已经成为制约我国经济及社会可持续发展的一个重大问题。 岩质边坡滑坡作为地质灾害中一个十分突出的问题，给国民经济建设的各个部门带来了严重的干扰和损失。1993年三峡库区巫溪县南门岩体崩滑造成200余人丧生。2000年彭水县山体滑坡造成70余人丧生。2004年12月11日，雨台温高速公路柳市附近突发大面积山体滑坡事故。滑坡的山体高约100m、宽约70m.甫台温高速公路70余米的路段完全被滑落的大石封死，致使温州大桥白鹭屿至乐成镇一段的高速公路双向车道全部瘫痪。地震作用诱发的边坡滑动和坍塌也是常见的灾害之一。特别是在山区和丘陵地带，地震诱发的滑坡往往分布广、数量多、危害大。 我国是一个多地震的国家，西部地区又是地中海一喜玛拉雅地震带经过的地方，是亚欧大陆最主要的地震带，也是我国地震活动最活跃的地区，因地震而导致的滑坡灾害非常严重。大量崩塌与滑动主要发生在多震的西部地区，而这些地区正是我国的水电能源和各种矿产资源的主要蕴藏地。随着国家西部大开发战略的实施，将加速对西部地区水电、矿产资源开发、及公路、铁路等基础设施建设，愈来愈多的工程(如水电、矿山、能源、核废料储存及溶质运移)都建设在岩体之上，几乎所有的土木工程建设都涉及到边坡的动力稳定问题。 在大多数岩体力学问题的研究中，都假定岩体在外力作用下是静止的，所以，考虑问题的角度也一般是从静力学角度出发，其结果与实际情况不尽相符，往往对结果作一些折减。通常，在许多实际情况中，荷载常具有动力特性，如上所述的地震滑坡灾害等，沿用静力学的原理和方法来求解这类问题，结构的动载特性无法反应出来，这显然是不合适的。例如，在地震作用和影响下，岩质边坡的稳定;隧洞围岩和衬砌结构的安全;筑造在岩层中的导弹发射竖井能否继续使用;修建大型水库以后是否存在诱发地震的可能性，以及在诱发地震一旦发生时，大坝 摘自《我国岩质边坡变形破坏得主要地质模式》 一般来说边坡变形破坏得地质模式应该包括以下主要内容: 1、边坡得基本地质条件,诸如区域地质背景,岩体结构及岩体介质结构特性,岩体得力学特性等,它们就是决定边坡变形破坏地质模式得地质基础或物质基础; 2、影响边坡稳定得各种人为动力因素(地下开采、坡脚切层开挖、爆破震动)及天然动力因素(大气降雨及地下水状态得变化、区域构造应力特征); 3、边坡结构形式(顺倾边坡、反倾边坡等); 4、边坡岩体变形发展得过程及其特点; 5、边坡得失稳破坏方式、 应该指出,岩体结构、岩体介质结构以及边坡结构相互之间既有联系又有明显差别得不同概念、岩体结构主要决定于岩体中结构面及结构体得组合特征、岩体介质结构则指不同力学性质得岩体在空间得组合特性、边坡结构则主要反映了边坡与岩层产状之间得空间组合关系、影响边坡穗定性得因素就是多方面得,不但包括边坡岩体得介质结构、边坡结构、岩体结构、区域性地质背景、构造应力特征及构造条件等地质因素,而且包括各种人为得及自然得动力因素、这些动力因素主要就是地下开采得扰动及坡脚切层开挖、爆破震动及地下水得作用等、地质条件虽然就是决定或影响边坡定性得基础,但边坡得急剧变形或破坏都与各种人为得、天然得动力因素,有着密切得关系、大气降雨及水库蓄水就是主要得自然动力因素,导致地下水状态得变化,减少了滑面得法向应力,降低了岩体得强度,改变了边坡岩体得稳定状态、就人为得动力因素来瞧,地下开挖显然有重要得影响,不但扰动破坏了上复岩体,且增加了岩体得渗透性,对边坡得变形破坏起到加速作用对于矿山边坡来说,爆破得动态效应对边坡得稳定亦有重要得影响,不但直接损害了岩体得完整性,且在重复爆破条件下,边坡岩体可能产生疲劳破坏,从而加速边坡破坏得过程、 摘自霍克布朗《岩石边坡工程》 为了使滑动沿单一平面发生,必须满足以下得几何条件: a、滑动面得走向必须与坡面平行或接近平行(约在+20°得范围之内)。 k7。破坏面必须在边坡面露出,就就是说它得倾角必须小于坡面得倾角 C。破坏面得倾角必须大于该面得摩擦角 d、岩体中必须存在对于滑动仅有很小阻力得解离面,它规定了滑动得侧面边界。另 一种可能得情况就是,破坏在穿通边坡得凸出得“鼻部”得破坏平面上发生。 分析二维边坡问题时,通常就是考虑与边坡面正交得一个单位厚度得岩片。这就就是说, 滑动面得面积可用穿过边坡垂直断面上可见得滑动线长度来代表,而滑动块得体积可用在 垂直断面卜表示该块体图形得面积来代表。 摘自《基于RS理论得岩质路堑边坡稳定性研究》 边坡变形破坏模式RS判定 边坡变形破坏模式得确定,主要分两步进行:首先就是对边坡岩体结构类型得确定;在此基础上再进行边坡变形破坏模式得判定。其主要过程如图4一1所示。 岩质边坡稳定性的几点思考 作者：为梦自思 随着社会不断的进步与发展，人类活动的空间也不断扩展，同时在社会建设过程中的各种工程活动也不断增加，由此而引发的各类地质灾害频发，并呈逐年上升趋势。在各类地质灾害中，滑坡由于其特有的分布范围广、发生频率高且危害大等特点，日益成为制约人类社会发展进步的主要地质灾害。 我国是一个地质灾害发生频繁的国家，特别是近年来，各种大型水利工程和铁路、公路等大规模工程项目的开发建设，挖填方等土方工程日益增大，施工强度急剧攀升，随之而来的是地质灾害特别是滑坡灾害问题的不断加剧，给国家和人民财产造成了巨大的损失，地质灾害已成为制约我国经济发展及社会可持续发展的一个重大问题。据统计，我国每年因滑坡、崩塌和泥石流等边坡地质灾害造成的损失近300亿元，并且这种损失正随着我国大规模工程建设和资源开发的进展呈愈演愈烈之势。 另外，随着我国西部大开发战略的实施，各类基础设施工程项目大量开展，但是由于我国西部是多山的地区，在大型工程建设当中，普遍存在着大量的高陡岩质边坡，而这些边坡的稳定与否直接关系到整个工程的安全性能，甚至在很大程度上影响着工程的进度、效益甚至工程的成败。因此，岩质边坡稳定性问题也越来越多的得到众多专家学者的重视。 边坡是在复杂的地质作用下形成和发展的。边坡从开始形成起，在重力、水及人为因素的作用下，其形态和内部结构在不断地变化，其应力状态也随之调整改变。当调整后的应力高于岩体的强度时，将导致边坡变形破坏。边坡的破坏形式主要为崩塌和滑坡。 崩塌是在重力作用下，块状岩体突然脱离母岩，并翻滚坠落于坡下的现象。岩质边坡的崩塌常常发生在坡度大于60 的陡坡或陡崖处。引起崩塌的原因很多，如岩土类型、地形地貌、地质构造等。其中，各种构造面，如节理、裂隙面、岩层界面、断层等，对坡体的切割、分离，为崩塌的形成提供脱离母岩的边界条件。坡体中裂隙越发育，越易产生崩塌，与坡体延伸方向近于平行的陡倾构造面，最有利于崩塌的形成。另外，还有地震，融雪，降雨，地表水的冲刷、浸泡，冻胀，昼夜温差变化，不合理的人类活动等都能够诱发崩塌。 滑坡是在重力作用下，岩体沿着软弱面（软弱带）整体下滑的现象。软弱面有节理、断层、层面、软弱夹层、裂隙等。产生滑坡的条件有很多，一是地质条件和地貌条件。主要与岩土类型、地质构造、地形地貌、水文地质条件等有关。二是内外应力和人为作用的影响。在现今地壳运动的地区和人类工程活动的频繁地区是滑坡多发区，外界因素和作用可以使产生滑坡的基本条件发生变化，从而诱发滑坡，主要诱发因素有：地震；降雨和融雪；人类活动，如开挖坡脚、坡体堆载、爆破、水库蓄（泄）水、矿山开采等都可诱发滑坡。此外，还有海啸、风暴潮、冻融等许多作用也可诱发滑坡。 不同结构类型的岩体中发生滑坡类型是不一样的，也就是说，岩体结构类型在很大程度上决定了边坡的破坏模式。在工程中，最常见到的破坏类型有：平面滑动、圆弧滑动、楔体破坏等。 （1）平面滑动是在重力作用下，滑动体沿着走向大致平行于坡面的滑面滑移。滑面可由节理、断层、层面、软弱夹层、裂隙等组成。这种滑动常常发生于 第一章功能概述 理正岩质边坡（稳定）分析软件主要功能是分析计算简单平面、复杂平面、简单三维楔体岩质边坡的稳定计算及相关的分析。 考虑的因素包括：岩体结构的结构面、裂隙、裂隙水、外加荷载、锚杆及结构面的抗剪强度、地震作用等。 简单平面稳定问题： 1）利用极限平衡法及莫尔－库仑准则进行分析，计算岩体的稳定安全系数、设计锚杆、及反分析滑面的抗剪强度指标； 2）可分析坡角、坡高、裂隙水等与安全系数的关系曲线； 3）可按几种不同方法计算岩石压力等。 复杂平面稳定问题： 1）对于不加锚杆、不加外部荷载的情况可采用Sarma法计算安全；对于有锚杆、有外部荷载的情况只能采用通用方法（扩展Sarma法）计算安全系数，这是理正依据Sarma法改进的公式计算安全系数； 2）分析计算临界地震加速度系数； 3）分析计算临界地震加速度系数与安全系数的关系曲线等。 简单三维楔体稳定问题： 1）利用空间张量法分析空间三维楔体的形状，并分析三维楔体在体积力、锚杆力、地震作用、外加荷载等作用，考虑结构面的抗剪强度，计算三维楔体的稳定系数； 2）分析在给定安全系数的条件下，计算锚杆的最小拉力等。 第二章快速操作指南 2.1 操作流程 理正岩质边坡稳定分析软件的操作流程如图2.1-1，每一步骤都有相对应的菜单操作。 图2.1-1 操作流程 2.2 快速操作指南 2.2.1 选择工作路径 图2.2-1 指定工作路径 注意：此处指定的工作路径是所有岩土模块的工作路径。进入某一计算模块后，还可以通过按钮【选工程】重新指定此模块的工作路径。 2.2.2 选择岩质边坡型式 选择参与计算的岩质边坡型式，选择界面如下图： 岩质边坡类型、结构面特征及稳定性分析【摘要】边坡的稳定性受控于岩土体的基本特性和人为改造的程度两方面因素。由于地质体的复杂性、多变性和不均质性，因而道路工程边坡设计是预测性、风险性的设计。本文针对山区不同的边坡类型突出的边坡岩土体失稳问题，结合四川、重庆、云南等省山区道路工程建设项目边坡工程及滑坡灾害的勘查和治理，在研究山区地质背景和地质特征基础上，系统研究边坡岩体结构分类方法，以及开挖边坡岩体稳定性的岩体结构分析方法。 【关键词】地质灾害；岩体分类；结构特征；软硬岩层；结构面；稳定性 泥岩、泥质粉砂岩比较软弱，该类岩层具有透水性弱、亲水性强，遇水易软化、塑变，抗风化能力弱，易崩解等特性。从边坡角度来讲，多数边坡由软硬岩体构成，对边坡岩体的变形破坏起控制作用，岩质边坡软硬结构体构成，岩性层间结合差、软弱结构面发育，边坡开挖后极易发生山体变形、滑坡，特别是山前地带岩土质边坡、顺层岩质边坡及以岩层走向发育沟谷的一侧的边坡，多属顺层易滑地带。雨季经常诱发大量滑坡灾害，在道路等工程建设项目中，也经常诱发大量开挖边坡岩体失稳灾害。 开挖边坡岩土体失稳灾害的根本原因在于具有特殊的岩体结构特征和不利的岩体力学性质，其中开挖边坡岩体结构特征是控制开挖边坡稳定性的重要因素，边坡岩体的变形与破坏与边坡岩体结构面发育特征、结构面与开挖面的空间组合有密切关系，因此对边坡 岩体结构、结构面特征的系统研究具有重要意义。 1.边坡岩体结构类型划分 边坡岩体的变形破坏与其岩体结构特征有密切的关系。根据岩体结构面、结构体特性，并充分考虑控制性结构面与边坡开挖临空面之间的空间组合关系，系统研究岩体结构类型的划分，给出各种岩体结构类型边坡稳定性分析模型，以便于在工程勘察设计中简便、快速应用。 针对岩体结构类型和边坡工程的特点，在边坡岩体结构类型划分中考虑如下因素： 1）岩质边坡的岩性特点及岩性组合特征 岩质边坡岩性组合最为显著的特点是不同力学性质的岩层互层，从边坡工程角度，开挖边坡工程的岩性组合主要有软质泥质岩为主的层状结构、软硬相间的砂泥岩互层结构和巨厚层硬岩为主的层状结构。 软质泥质岩为主的层状结构主要指开挖边坡岩体以软弱泥质岩为主，边坡岩体中夹少量薄层硬岩，但对整个边坡岩体性质影响不大。 软硬相间的互层结构指开挖边坡岩体为硬质岩（砂岩、灰岩、白云岩、硅质岩等）、软质岩（泥岩、页岩等）等各种力学性质岩层互层，在丘陵区软硬相间岩体结构互层最为普遍、最为典型的岩性组合形式。 巨厚层硬岩为主的层状结构主要指开挖边坡岩体中以巨厚层硬 研究生试卷 2011 年—2012年度第2 学期 评分：________________________ 课程名称：地质灾害理论与防治 专业：岩土工程 年级：2011级 任课教师姓名：叶四桥 研究生姓名：曾龙全 学号：11110008 注意事项 1.答题必须写清题号； 2.字迹要清楚，保持卷面清洁； 3.试题随试卷交回； 4.考题课俺百分制评分，考查课可按五级分制评分； 5.阅完卷后，授课教师一周内讲成绩在网上登记并打印签名后，送研究生部备案； 6.试题、试卷请授课教师保留三年被查。 岩质边坡的稳定性 前言 岩质边坡，是岩体在自然重力作用或人为作用而形成一定倾斜度的临空面。由于岩质边坡的失稳不仅使坡体本身结构破坏，威胁周围的已有建筑物，形成重大安全隐患，而且引发岩石的崩滑塌落对下部的建筑物以及人的生命财产安全造成不可估量的损失，所以岩质边坡的稳定性一直岩土工程的重要研究内容之一。 在我国，随着国民经济的发展，特别是西部大开发的实施，水利工程、铁路、公路及城市等基础设施建设方兴未艾,在这些工程中出现了许多岩石边坡工程,如三峡高边坡等。实际工程建设中又尤以岩石边坡的失稳给交通、建筑等造成极大的危害。而由于实际岩体中含有大量不同构造、产状和特性等不连续结构面(比如层面、节理、裂隙、软弱夹层、岩脉和断层破碎带等) ,给岩质边坡的稳定分析带来了巨大的困难。为了对边坡进行准确的稳定性分析,从而采取适当的开挖和支护措施,国内外学者和工程人员提出了许多理论和方法,大大促进了岩质边坡稳定性分析方法的发展。 目前工程实践中岩质边坡稳定性分析方法主要有两大类方法,一种是在边坡滑动面确定的情况下,根据滑裂面上抗滑力和滑动力比值直接计算安全系数。这类方法以极限平衡法最为经典,此外,关键块理论也属于这样的确定性分析方法。另外一类方法则是借助计算机进行数值分析(例如有限元、离散元、块体元和DDA 等) 从而确定边坡的位移场和应力场,再用超载法、强度折减法等使边坡处于极限状态,从而间接得到安全系数。这种方法同时可以考虑位移协调条件和岩体本构关系等。 主题 1. 岩质边坡的分类 为了得到正确的稳定性分析结果，建立能正确描述边坡岩体工程地质特征的分析计算模型是至关重要。为此，人们提出了边坡岩体的多种分类方法，目前主要的是按岩性分有岩浆岩边坡、沉积岩边坡、变质岩边坡等；按岩体结构分有块状结构边坡、层状结构边坡、碎裂状结构边坡和散体结构边坡等。重庆交通大学的陈洪凯教授等提出了根据岩体结构面的控制性及现场易识性原则将公路岩质边坡划分为以下五类：顺层型高切坡、反倾型高切坡、顺层切割型高切坡、反倾切割型高切坡、块体砌筑型高切坡，有利于对岩质边坡稳定性更好的研究。 2. 影响岩质边坡的稳定性因素 岩质边坡中是岩体结构控制了岩体的稳定性。岩体结构是指结构面在岩体中的空间分布、组合规律及其所导致的岩体被切割状态。边坡稳定性的主要破坏是结构面的破坏，从成因上分为内部(自身)条件和外部条件。内部条件主要包括边坡的结构特征（如边坡的几何参数坡角和坡高）、岩土体强度参数。外部条件包括自然条件下的构造运动、地震、温度变化、地下水、雨旱交替及人类活动等；边坡受到众多不利因素的耦合作用，加速了边坡体内节理的发育、贯通。 高切坡受到人工开挖后岩体内部应力将发生变化。边坡被切削后，坡体临空的岩体应力释放，岩体结构逐渐松弛，坡体上出现了不同程度的卸荷裂缝随着应力的进一步释放，在坡体后缘 将会出现拉张裂缝。如图1中高切坡，边坡岩体中A点的初始应力为б 10、б 20 (一般为受压)，岩质边坡稳定性例题
边坡破坏模式
岩质边坡楔形破坏
边坡破坏模式
岩质边坡
理正岩土使用手册 岩质边坡稳定
岩质边坡类型、结构面特征稳定性分析
岩质边坡