基于坡体结构的岩质边坡稳定性分析
岩质边坡稳定性分析计算

岩质边坡稳定性分析计算引言:岩质边坡是指由岩石构成的边坡体,它的稳定性分析是地质工程中的一项重要内容。
本文将围绕岩质边坡的稳定性分析进行详细讨论,包括边坡的力学特性、稳定性分析的方法和计算步骤。
一、岩质边坡力学特性:岩质边坡的力学特性主要包括边坡坡度、岩性、结构构造、地质构造、坡面覆盖物、地下水等。
这些因素对边坡的稳定性有着重要影响。
1.边坡坡度:边坡坡度是指地面或水平面与边坡倾斜线的夹角,是影响边坡稳定性的重要因素。
坡度越大,边坡的稳定性越差。
2.岩性:岩石的强度、粘聚力、内摩擦角等岩性参数对边坡稳定性有着重要影响。
一般来说,岩性较强的边坡稳定性较好。
3.结构构造:边坡中的断层、节理、褶皱等结构构造对边坡的稳定性有着重要影响。
结构面的发育程度和倾角越大,边坡的稳定性越差。
4.地质构造:地质构造包括岩层倾角、层面、节理等,对边坡的稳定性具有重要影响。
地质构造的研究可以帮助我们了解边坡的受力特点和变形规律。
5.坡面覆盖物:坡面覆盖物通常包括土壤、草地、水层等,这些覆盖物的分布情况和特性对边坡的稳定性有着显著影响。
6.地下水:地下水的存在对边坡的稳定性具有重要影响。
当地下水位上升时,边坡会受到水的浸润,导致边坡强度降低,从而增加边坡失稳的可能性。
二、岩质边坡稳定性分析方法:岩质边坡的稳定性分析方法主要有极限平衡法和有限元法两种,下面将对这两种方法进行介绍。
1.极限平衡法:极限平衡法是一种经典的岩质边坡稳定性分析方法,它基于边坡体在其稳定状态下的力学平衡原理进行计算。
这种方法通常将边坡分割为无限小的切割体,并假设切割体沿着内摩擦边界面滑动,从而得到边坡的稳定状态。
2.有限元法:有限元法是一种基于有限元理论进行边坡稳定性分析的方法。
这种方法将边坡体离散为有限数量的单元,通过求解单元之间的位移和应力,得到边坡的稳定状态。
有限元法能够模拟较为复杂的边坡几何形状和边界条件,但计算复杂度较大。
三、岩质边坡稳定性计算步骤:进行岩质边坡稳定性分析计算时,通常需要进行以下步骤:1.边坡参数确定:根据实地调查和实验数据,确定边坡的坡度、坡高、岩石强度参数、结构面参数等。
岩体结构控制下的边坡稳定性多因素敏感性分析

8 8
道
建
筑
Ra l y En i e rn iwa g n e i g
文章 编号 : 0 .9 5 2 1 ) 10 8 —3 1 3 19 ( 0 I O .0 8 0 0
岩体 结构 控 制下 的边 坡稳 定性 多 因素 敏 感性 分析
李 扬 , 继红 , 汉 东 杨 刘
擦 角 ; 断层 F。 而 的黏 聚力和 断层 带 F , 的黏 聚 力对边坡稳 定性影 响较 小。
关 键 词 : 构 面 正 交 试 验 结 边坡稳 定性 敏 感 性 分 析 中 图分 类 号 :V 9 . 3 文 献 标 识 码 : T 6 82 2 B
水库边坡 的稳定 性研究 对确保 水利水 电工程 的建 设 及正 常运 营具有 重要 意 义 , 其稳 定 性受 诸 多 内外 因 素的影 响 。在边坡 稳定 性评 价 中, 敏感 性 分 析是 对 影 响边坡稳定 性 的因素 进 行检 查 和 分析 , 定 影 响边 确
确 定 了试 验变量 和 设计 水 平 , 确定 了相应 的正 就
析方 法 , 对影 响某水 库工 程 边坡 稳 定 性 的控 制性 结 构
面—— 断层 F。 F , 。 与 的黏 聚 力 和摩 擦 角 ( 、 进 行 c )
敏 感 性 分 析 及 显 著 性 检 验 , 而 为 该 边 坡 的 稳 定 性 评 从
在边坡 稳定性 的敏感 性 分 析 中 , 泛 应用 的是 传 统 的 广 单 因素分析方 法 , 该 方 法存 在 明显 的局 限性 。 因需 但 假定 其 中一个 因素 变化 , 而其它 因素保持 不变 , 在实 而
特性 。 由于不 同 的岩 体 参数 变 异性 有 所 不 同 , 了减 为 小计算 工作量 , 正交试 验 参数 主要 考 虑变 异性 较 大 的 岩体参 数 。本 文将 岩体 黏 聚 力 c 内摩 擦 角 选 作试 、
岩质边坡稳定性分析计算

表4*3.3边坡岩体内摩擦角的折减系数
边坡岩体完整程度
内摩擦角的折戚系数
完解
0, 95〜0, 90
较完整
0. 90-0.85
较破碎
注:1全风化层可按成分相同的土 IB考虑; 2强风化基岩可根据池方经验适当折减*
0.85**0.80
4.3.4边坡岩体等效内摩擦角宜按当地经验确定。当缺乏当地 经验时, 可按表4.3.4取值。
面形态按本规范附录A选择具体计算方法。
A*OH圆弧形沿面的边坡稳定性系数可按下列公式计算{图 A, 0, 1):
式中:F. 第;计算条块滑面内摩擦角(°); A 1列1形汾面边坡计算示怠 第计算条块搿面长度( mh
d, 第H十算条块滑面倾角('),滑面倾向与滑动方向
相同时取正值,滑面倾向与滑动方向相反时取 负
结构面结 合 差
外 倾 结 构 面 或 外 倾 3 、 同 8m «的边坡 稳
结构面的组合线倾角 >75'或 定 , 15m 岛 的 边
<27*
坡欠稳定
较破晬
结构面结合 良好或一般
较破碎
结构面结合
(碎裂禳嵌〉良好或一般
1窪,
夕卜倾结构面或外倾不同 8m S的边坡 稳
结构面的组合线倾角 >75•或 定,ISm髙 的边坡
值:
:
LA 第,计算条块滑面单位宽度总水压力<kN/m); Gt——第/计算条块单位宽度自重(kN/m);
第/计算条块单位宽度竖向附加荷载方 向指向下方时 取正值|指向上方时取负值;
___
G ——第i_if算条块单位宽度水平荷载方向指 向坡外时取正 值,指向坡内吋取负值;
——第i及第/一 1计算条块滑面前端水头髙度(m):
岩体边坡稳定性分析综述

表面 性质 等 ; ( )水 的作 用 。水对 边 坡 的稳 定性 有 显 著 4 影 响 。处于水 下 的透 水边 坡将 承受 水 的浮托 力 的 作用 ,而不 透 水 的边 坡 , 面将 承 受静 水 压 力 ; 坡 充水 的 张开裂 隙将 承 受裂 隙水静 水 压力作 用 ;地 下水 的渗 透流 动将 对坡 体 产生动 水 压力 ;水对 边
岩体 边坡 滑坡 做 为一种 重 要 的地质 灾 害 , 已 给人 类 的生命 财产 带 来重 大威 胁 ,滑坡 可 导致 交 通 中断 ,河道 堵塞 ,厂矿城 镇 被掩 埋 ,工程 建 设 受 阻 。边 坡 工程研 究 的 目的 是通过 对边 坡 稳定 性 的分析和 评价 ,为工 程提 供合 理 的边坡 结 构 , 以 及对 具有 破坏 危 险 的边 坡进 行 人工 处理 ,避 免 边
素 ,而 主要影 响 因素 有结 构面 的倾 向和倾 角 、走
向、组数 和数 量 、连 续性 以及 结构 面 的起 伏 差和
( )按照 边 坡 的稳 定 性程 度 可 分 为 稳 定 性 3
边坡 、 本稳 定边 坡 、 基 欠稳 定 边坡和 不 稳定边 坡 。 这种 分类 方法 一般 根 据边坡 的稳定 性 系数 的大 小
天
工 柱
29 第4 总 2 0 年 期( 第8期) 0
岩 体 边 坡 稳 定 性 分 析 综 述
冯 国华 张 亮
(高速 公路 管理 处 )
摘 要 :边坡 是 自然 或 人 工 形 成 的 斜 坡 ,是 人 类 工 程 活 动 中最 基 本 的地 质 环 境 之 一 , 也 是 工 程 建 设 中 最 常 见 的 工 程形 式 ,边 坡 稳 定一直是工程中的一种非常复杂的 问题 ,岩体边坡滑坡与崩塌 也是一种重要 的地质 灾害,边坡 稳定性研 究已经成为一项在 工程中非常 重 要 的 部 分 , 同 时 又 使 边 坡 稳 定 性 分 析 方 法 不 断 得 到 开 创 和 发 展 。 新 的边 坡 稳 定 性 分 析 方 法 不 断 出现 , 古 老 的 方 法 又 不 断 得 到 改进 , 且 逐 步 由定 性 向非 定 性 和 定 量 的 方 向发 展 。本 文 简 要 介 绍 了边 坡 类 型 , 影 响 边坡 稳 定 性 的 因 素 以 及 目前 边 坡 稳 定 性 分 析 的 常 用方 法 ,
边坡稳定性分析及评价

边坡稳定性分析及评价作者:陈元芳来源:《西部资源》2017年第02期摘要:边坡稳定性分析及评价是边坡治理的关键。
本文分别对土质边坡和岩质边坡进行了变形主要影响因素及破坏模式分析、稳定性分析及评价。
关键词:破坏模式;计算方法;稳定性1. 边坡基本情况边坡所属地貌为剥蚀残丘,坡面表土已基本剥离,微地貌单元为陡坡或陡崖。
边坡高度5m~10m,宽度70m~80m,坡度50°~65°,边坡走向总体呈北东向(方位角约70°),边坡西侧为土质边坡,东侧为岩质边坡。
东侧边坡坡面岩体节理裂隙发育,存在较多不稳定楔形体和块石,易发生崩塌。
2. 地质环境条件2.1 边坡岩土工程性质边坡岩土层情况较为简单,上部为0.5m~1.5m的坡残积覆盖层,厚度薄,坡体岩土层主要为燕山期二次侵入的黑云母二长花岗岩(γ52-3)。
边坡东西两侧坡高一般约5m,中部坡高一般约8m~10m,坡面坡度一般呈上缓下陡状,边坡下部陡峭(坡度60°~65°),上部稍缓(坡度50°~60°),总体坡度一般50°~65°。
边坡坡体主要为全—强风化的花岗岩,上部分布薄层坡残积成因的砾质黏性土层,边坡坡面发育灌草植被。
2.2 水文地质条件根据现场调查及区域地质资料,边坡坡脚位于当地侵蚀基准面以上,边坡区汇水面积约0.4km2,地势起伏较大,地表径流经东侧坡脚地势低洼区域排出场外,周边无地表水体分布。
场地第四系松散层较薄,地下水主要为基岩风化裂隙和构造裂隙水。
2.3 地震珠海市抗震设防烈度为Ⅶ度,设计基本地震加速度为0.10g,设计地震分组为第二组,设计地震特征周期为0.40s。
3. 边坡稳定性分析及评价3.1 边坡变形主要影响因素及破坏模式分析边坡稳定性影响因素有诸多方面,就该边坡而言,其稳定性影响因素主要有:边坡形态、边坡高度及坡度、边坡的物质组成结构特征、汇水条件及面积、地层岩性、岩土体工程地质特性、降雨、人类工程活动等。
应用矢量图解法分析岩质边坡的稳定性

应用矢量图解法分析岩质边坡的稳定性李明连(广东核力工程勘察院广州 510800)摘要:矢量图解法是基于岩土体结构面、内摩擦角(含等效内摩擦角)和坡面关系分析的一种边坡稳定性评价方法。
在运用该方法对岩质边坡进行稳定性分析时,除了要考虑岩体中的外倾结构面(含隐性的)之外,还应注意岩体受侧向岩压力可能产生的破裂面。
文章按无外倾结构面、有外倾硬性结构面和有外倾软弱结构面三种情况对岩质边坡进行了稳定性分析,试图向读者推荐一种简单适用的评价岩质边坡稳定性的新方法。
关键词:矢量图结构面坡面等效内摩擦角破裂角An Evaluation of A Slope Stability in The Vectorgraph MethodLI Minglian SU Wencong LONG Xichun(Guangdong heli Institute of Engineering Exploration, guangzhou 510800)Abstract The Vectorgraph Method is a method for evaluation the stability of a slope based on the relationship between structural planes, angles of internal friction of the rock or structural planes and the plane of the slope. Besides the structural plane ( blind structural plane), the fracture structural plane caused by lateral stress should be considered in the evaluation with the vectorgraph method. This paper recommended a new simply method to evaluate the slope stability by discussing three different conditions.Key words vectorgraph, structural plane, slope plane, equivalent angle of internal friction, fractural plane引言2004年,笔者曾撰文〔1〕论述适用于边坡稳定性评价的“矢量图解法”的原理、方法和应用实例。
岩质边坡稳定性分析
块体Ⅰ
块体Ⅱ 块体Ⅱ
块体Ⅱ
(三)、多平面滑动
边坡岩体的多平面滑动, 分为一般多平面滑动和 阶梯状滑动两个亚类。 阶梯状滑动,破坏面由多个实际滑动面和受拉面 组成,呈阶梯状,坡稳定性的计算思路与单平面 滑动相同,即将滑动体的自重 (仅考虑重力作用时) 分解为垂直滑动面的分量和平行滑动面的分量。
' ' tg [ 2 C cos( ) 2 sin( )] sin j j t ' tg gH sin sin( )
第三节 岩质边坡稳定性分析
•一、岩质边坡应力分布特征 •二、岩质边坡的变形与破坏 •三、岩质边坡稳定性分析步骤 •四、岩质边坡稳定性计算
一、 边坡岩体中的应力分布特征
斜坡(slope)统指地表一切具有侧向临空面的地质 体,包括天然斜坡和人工边坡。 天然斜坡(简称斜坡)是指自然地质作用形成未经 人工改造的斜坡。 人工边坡(简称边坡)是指经人工开挖或改造形成 的斜坡。 研究目的:研究边坡变形破坏的机理(包括应力分 布及变形破坏特征)与稳定性,为边坡预测预报及 整治提供岩体力学依据。其中稳定性计算是岩体 边坡稳定性分析的核心。
(四)、楔形体滑动
楔形体滑动的滑 动面由两个倾向 相反、且其交线 倾向与坡面倾向 相同、倾角小于 边坡角的软弱结 构面组成。
边坡稳定性分析
边坡稳定性分析
1、边坡稳定性分析之前,应根据岩土工程地质条件对边坡的可能破坏方式及相应破坏方向、破坏范围、影响范围等作出判断。
判断边坡的可能破坏方式时应同时考虑到受岩土体强度控制的破坏和受结构面控制的破坏。
2、边坡抗滑移稳定性计算可采用刚体极限平衡法。
对结构复杂的岩质边坡,可结合采用极射赤平投影法和实体比例投影法;当边坡破坏机制复杂时,可采用数值极限分析法。
3、计算沿结构面滑动的稳定性时,应根据结构面形态采用平面或折线形滑面。
计算土质边坡、极软岩边坡、破碎或极破碎岩质边坡的稳定性时,可采用圆弧形滑面。
4、采用刚体极限平衡法计算边坡抗滑稳定性时,可根据滑面形态按本规范附录A选择具体计算方法。
5、边坡稳定性计算时,对基本烈度为7度及7度以上地区的永久性边坡应进行地震工况下边坡稳定性校核。
6、塌滑区内无重要建(构)筑物的边坡采用刚体极限平衡法和静力数值计算法计算稳定性时,滑体、条块或单元的地震作用可简化为一个作用于滑体、条块或单元重心处、指向坡外(滑动方向)的水平静力,其值应按下列公式计算:
Q e=αw G (5.2.6-1)
Q ei=αw G i (5.2.6-2)
式中:Q e、Q ei——滑体、第i计算条块或单元单位宽度地震力(kN/m);
G、G i——滑体、第i计算条块或单元单位宽度自重[含坡顶建(构)筑物作用](k N/m);
αw——边坡综合水平地震系数,由所在地区地震基本烈度按表5.2.6确定。
表5.2.6 水平地震系数
7、当边坡可能存在多个滑动面时,对各个可能的滑动面均应进行稳定性计算。
岩石边坡工程之二-边坡稳定分析与评价
ci li N i tg i
Fs
条件有 (1)
Pi hi hi Hi
i
Hi+1
Pi+1
hi+1
Oi
Ti
i Wi
Ni
i Wi
Nii
Hi=Hi+1-Hi
Pi=Pi+1-Pi
将(2代 ) 入(1并 ) 整理得
根据静力平衡条件
Fzi 0,则 N i cos i Wi H i Ti sin i
2.求解方法:
由于不考虑条块间的用作力,条
块i仅受Wi、Ti、Ni的作用。
根据径向力的平衡条件Fxi 0
有 Ni Wi cosi
(1)
根据径向力的平F衡 xi 条 0,有 件
Ni Wi cosi
(1)
根据滑弧面上极限平衡 条件有
抗剪强度 Ti 安全系数
T fi ci li N i tg i
A
3)条块-2侧面切向力Hi、Hi+1
b
a
Hi+1
Wi
Pi+1
Pi
hi Hi c Ti
hi+1 d
Ni
4)土条底部的法向力Ni、切向力Ti, 条块弧 段长为li
O
R
4. 土条i平衡方程:
bB
C 7
6
5
4
3
力的平A 衡方-1程O: 1 2
Fxi Fzi
0 0
-2
Mi 0
b
a
Hi+1
Wi
Pi+1
Pi
Fs
Fs
ci li Wi cos i tg i
(2)
Fs
根据整体力矩平衡条件 ,外力对圆心的力矩 M i 0,法向
岩土工程边坡稳定性分析及治理措施
岩土工程边坡稳定性分析及治理措施摘要:当今,随着我国经济的快速发展,在岩土工程施工中,边坡稳定性施工可以提升工程的整体质量,满足岩土工程施工的需求。
一般情况下,岩土工程施工中边坡的稳定性会受到地震波、施工条件等多因素的影响,若在施工中不能科学控制,就会增强工程施工的安全隐患,严重时甚至还会造成重大的生命及财产损失。
在当前岩土工程施工中,通过强度折减法施工方案的运用,可以保证各项施工工序的稳步进行。
在整个施工中,施工单位应该认识到岩土工程边坡施工会受到裂隙岩体的破坏,因此,在当前岩土工程施工中,为了提高建筑工程施工的整体质量,应该将边坡工程施工作为核心,通过边坡稳定性、加固性施工方案的完善,保证各项施工工序的稳步进行。
关键词:岩土工程;边坡稳定性分析;治理措施引言在现代工程项目建设过程中,需要对岩土边坡的稳定性进行有效地分析,这样才能确保建筑主体结构的安全。
当前在对岩土边坡稳定性进行分析时采用的分析方法具有多样性的特点,因此,需要针对基本原理和适用范围来选择科学、合理的分析方法,有效地降低自然灾害所带来的危害。
文章分析了岩土边坡稳定性的主要影响因素,并进一步对岩土边坡稳定性的常用分析方法进行了具体的阐述。
1岩土工程中边坡稳定性分析1.1岩土工程中边坡稳定性影响因素1.1.1外部因素在岩土工程中,外部环境对边坡的稳定性产生了一定影响。
其中,影响最大的是自然降水。
不同地区具有不同的气候类型,因此其降水量也是存在一定差异的。
不同的降水量对边坡的影响也不一样。
例如,当雨水渗透到土体中,会促使土体空隙压力逐渐呈上升趋势。
在这种状况下,其自身应力是比较低的,很难确保边坡的稳定性,进而加大岩土工程施工难度。
同时,坡体植被对其稳定性也具有重要影响。
另外,虽然风蚀作用对边坡的影响不大,但它会不断促使边坡土层结构面规模扩大,在这种情况下,对边坡也会造成一定程度上的破坏。
1.1.2内在因素边坡的形态与边坡的稳定性是息息相关的,边坡的坡度与其稳定性成正比。
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第27卷第4期岩石力学与工程学报V ol.27 No.4 2008年4月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering April,2008基于坡体结构的岩质边坡稳定性分析周德培,钟卫,杨涛(西南交通大学岩土工程系,四川成都 610031)摘要:充分利用地质资料建立正确的岩质边坡稳定性分析计算模型,对于获得正确的分析结果至关重要。
根据地质资料建立坡体结构,由此建立分析计算模型。
考虑到岩质边坡所经历的浅表生改造和受到自然营力作用而具有的特殊工程地质性质,坡体结构和现有岩体结构的概念存在较大差别,用这些差别来充实现有坡体结构的概念,由此建立的计算分析模型才能获得较为正确的稳定性分析结果。
首先对比坡体结构和岩体结构的不同之处,重点论述建立坡体结构应考虑的问题(即边坡所在岩体的浅表生改造特征)、自然营力对坡体浅层的作用程度和影响范围、坡体地质力学模型涉及的范围等;结合地勘资料建立坡体结构,在此坡体结构上既要能体现边坡所在岩体的地质结构特征,又要能反映其特殊工程地质性,例如组成坡体的岩性、节理裂隙特征、地下水和地表水的作用、结构面形状及其充填物、浅表生改造形迹、风化与卸荷性等;再由坡体结构建立用于稳定性分析的计算模型,确定模型范围、计算参数、主控结构面位置、可能的失稳破坏模式等,在此基础上选用合适的分析理论进行坡体的二维或三维稳定性分析就能得出较为合理的结果。
关键词:边坡工程;坡体结构;浅表生改造;自然营力;稳定性分析中图分类号:P 642 文献标识码:A 文章编号:1000–6915(2008)04–0687–09STABILITY ANALYSIS OF ROCKY SLOPE BASED ON SLOPESTRUCTURESZHOU Depei,ZHONG Wei,YANG Tao(Department of Geotechnical Engineering,Southwest Jiaotong University,Chengdu,Sichuan610031,China)Abstract:It is of great importance to obtain the reasonable results of stability analysis of rocky slope by using the engineering geological information to establish the correct calculation model. The model is performed based on the slope structures,which are established from geological information. There are many differences between slope structures and rock masses because rock mass of slope will be encountered with the epigenetic reformation and natural forces. The main difference is that rock mass of slope has the special engineering geological properties,such as traces of epigenetic reformation,the surface weathering,rock mass stress relaxation,erosion of surface water and so on. The rocky slope structure now only contains rock masses and its geological tectonic surfaces,and it will necessarily be enriched by these properties. The reasonable model of stability analysis for rocky slope may be obtained by the slope structure. Rocky slope structures will be first analyzed;and the differences can be obtained. Some key issues for the rocky slope structure,i.e. characteristics of the epigenetic reformation,the action scope of natural factors on slope and the boundary to establish geological mechanical model,are discussed. Many special engineering geological characteristics of slope rock mass,rock-soil slope examples,discontinuities,faults,groundwater,key slide surfaces,calculation parameters and so on can be achieved by the slope structures. The 2D收稿日期:2007–08–07;修回日期:2008–02–28基金项目:科技部社会公益研究专项资金项目(2001DIB20113)作者简介:周德培(1948–),男,博士,1976年毕业于昆明工学院矿山机电专业,现任教授,主要从事岩土工程方面的教学与研究工作。
E-mail:dpzhou@;zhou_48812@• 688 • 岩石力学与工程学报 2008年or 3D reasonable results of the stability analysis of slope structures are verified.Key words:slope engineering;slope structures;epigenetic reformation;natural factors;stability analysis1 引言目前岩质边坡稳定性的分析方法较多,陈祖煜等[1]对此作了较多论述。
可以归纳为两类,即定性分析和定量分析方法。
定性分析方法主要有工程类比法、图解法等[2]。
定量分析法主要有极限平衡分析法,例如Sarma法[3]、Bishop法[4]、Morgenstern-Price 法[5]、Spencer法[6]等,还有建立在塑性力学上、下限定理基础上的极限分析法,以及根据有限元、边界元、离散元等理论编制软件而进行的数值分析法。
在这些分析方中,考虑边坡岩体工程地质特征的程度和方式方法各不相同。
在定性分析方法中,主要考虑影响边坡稳定性的一些地质因素,如主控结构面、深大裂缝、地下水、不利结构面的位置等。
在定量分析中,应根据岩体地质条件建立分析计算模型,如果所建模型较为粗糙,计算参数取值不合理,稳定性分析结果则难以为设计人员所采纳。
目前人们对分析计算模型的建立也给予了足够重视,杨坤等[7~10]从岩体结构网络、三维可视化等角度探讨了岩体结构建模。
因此,要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,例如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[11,12]。
在建模中人们也考虑了岩体内的控制性结构面、节理裂隙、断层等地质特征。
边坡岩体地质结构也简称坡体结构,与岩体结构有较大不同,坡体结构除了具有岩性和地质构造特征外,还具有临空面的特性,这使得它直接受到自然营力的作用,而造成坡面以下一定深度的岩体发生很大变化,例如风化、卸荷等。
过去人们在利用坡体结构建立分析计算模型时,主要考虑其岩性和地质构造特征,对于直接受自然营力作用而形成的临空特性研究不够。
实践表明,边坡岩体由于经历了地质上的浅表生改造和自然营力的作用,坡面以下一定深度范围内的岩体在岩性特别是地质结构上与深层岩体结构已很不相同,即具有特殊的地质特征。
充分利用浅层岩体的特殊地质特征而建立的计算模型,能获得较为正确的稳定性分析结果。
因此,本文提出按照坡体特殊地质特征充实坡体结构概念,按坡体结构对边坡岩体进行分类,再由此建立计算分析模型进行岩质边坡的稳定性分析。
2 岩体结构与坡体结构岩质边坡的工程地质特性与其所在岩体的工程地质特性密切相关,要建立边坡岩体的坡体结构首先应考虑所在岩体的岩体结构特性。
早在20世纪谷德振[13]就提出了“岩体结构”的概念,将复杂的岩体抽象为科学的结构类型加以研究,认为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。
岩体结构的主体是结构面,它是控制工程荷载作用下岩体的力学作用方式及其力学响应的主要因素之一,因而也在很大程度上决定了工程岩体的稳定性。
孙广忠[14]又进一步提出“岩体结构控制论”是岩体工程地质力学和岩体力学的基础理论,并全面、系统地以“岩体结构控制论”为依据建立了岩体变形、岩体破坏及岩体力学性质的基本规律,认为岩体内的结构面及其控制下形成的岩体结构控制着岩体的变形、破坏机制及其力学法则,从而建立了完整的岩体结构力学体系。
规范[15]给出了5种岩体结构类型,即整体状结构、块状结构、层状结构、碎裂状结构和散体状结构。
因此,岩体结构是介于区域地质结构和岩石结构之间的结构体,或者说是泛指一定范围内结构体与结构面组合形成的结构体,主要考虑结构体和结构面2个要素。
坡体结构是坡面以下一定范围内的岩体,对于工程边坡则是工程活动影响范围内岩体的地质结构面和岩石结构体以不同形式的相互组合。
坡体结构既具有边坡所在岩体的岩体结构特征,同时由于受自然营力的作用和浅表层的地质演变又具有特殊的工程地质性质。
目前,人们在建立坡体结构模型时主要考虑其岩体结构特征以及传统的边坡分类方法,对于坡体特殊的工程地质特性反映不够。
要获得合理的岩质边坡稳定性分析结果,建立可正确描述坡体工程地质特性的计算分析模型至关重要,可利用坡体结构建立计算分析模型。
为此,应按照坡体特殊地质性质充实坡体结构概念,主要考虑3个要素,即结构面、工程地质岩组和临空面。