危岩稳定性计算.pptx
危岩体稳定性分析
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ﻩ
附件２ 危岩体稳定性分析
１、WY-０１危岩体稳定性定量评价
1计算模型
从工程防治的角度按照危岩失稳类型进行分类，可将危岩概化分为滑移式危岩、倾倒式危岩和坠落式危岩3类。WY-01危岩体为滑移式危岩；其软弱结构面倾向山外，上覆盖体后缘裂隙与软弱结构面贯通,在动水压力、地震和自重力作用下,缓慢向前滑移变形,形成滑移式危岩，其模式见图（图３-1)。
图3-３ 危岩崩塌破坏运动图示
根据落石的运动情况，可以分为两种状态:启动阶段、运动阶段。
1启动阶段
滑移（错断）式危岩体附着于母岩上，以一定角度的裂隙面相接,在危岩体自重和地表水渗入裂隙等因素的作用下,裂隙面锁固部位被贯通,危岩体沿母岩(或基岩)发生剪切滑移破坏。如图３-４所示。
图3－４滑移式破坏初始运动状态
WＹ-０1
滑移式
１.6５
1．37
1.3６
1.13
未贯通
1．3９
1.１4
1.18
０.9４
后缘切割面贯通4０%，暴雨时完全充水
1.3３
１.09
1.１３
0.பைடு நூலகம்0
后缘切割面贯通５0%，暴雨时完全充水
1．38
1.1２
1.１７
0.９3
后缘切割面贯通６０%,暴雨时完全充水
1.２1
0．9８
1.0３
0.81
后缘切割面贯通70％，暴雨时完全充水
1．15
0.９３
0.98
０.77
后缘切割面贯通8０%,暴雨时完全充水
危岩稳定性计算表格-滑移式-倾倒式-坠落式-完整版
后缘裂隙深度（h）（m）
裂隙水高度（裂隙1/3）(hw)（m） 0.00 危岩 的破 后缘裂隙上端到未贯通段下端的垂直 坏由 距离(H)(m) 底部 危岩体重心到倾覆点的水平距离(a)(m) 危岩体与基座接触面倾角(α )（° ） 岩体 危岩体重心到倾覆点的垂直距离(h0)(m) 抗拉 水容重（kN/m） 9.8 强度 岩石质量(W)（kN·m） 0.0 控制 地震水平系数（ζ e） 0.05 地震力（Q)（kN·m） 0.00 危岩抗弯力矩计算系数(ζ ) 后缘 后缘裂隙上端到未贯通段下端的垂直距离 有陡 (H)(m) 倾裂 重心到潜在破坏面的水平距离(a0)（m） 隙的 悬挑 式危 坠 岩 落
后缘 有陡 倾裂 隙的 重心到过潜在破坏面形心的铅垂距离(b0)(m) 悬挑 地震水平系数（ζ e） 0.05 式危 地震力（Q)（kN·m） 0 坠 岩 稳定性系数(K) 落 式 后缘 危岩抗弯力矩计算系数(ζ ) 有陡 危岩体后缘潜在破坏面高度（H0）（m） 倾裂 重心到潜在破坏面的水平距离(a0)（m） 隙的重心到过潜在破坏面形心的铅垂距离(b0)(m) 悬挑 地震水平系数（ζ e） 0.05 式危 地震力（Q)（kN·m） 0 岩 稳定性系数(K)
0 9.8
#DIV/0!
0 9.8
#DIV/0! 9.8
抗拉强度标准值(flk)(kPa)
重力加速度(m/s)
后缘裂隙未贯通段下端到倾覆点 之间的水平距离(b)(m) 危岩体与基座接触面倾角(α )（° ） 后缘裂隙倾角(β )（° ）
岩石容重（kN/m） 岩石体积（m³/m） 裂隙水压力（V）（kN·m） 稳定性系数(K)
0 #DIV/0! 9.8
Байду номын сангаас
危岩抗拉强度标准值(flk)(kPa)
危岩稳定性计算教学内容
危岩稳定性计算4.2危岩体稳定性计算及评价 421计算模型目前，按照不同的标准，危岩分类系统多样，但是，从工程防治的角度按 照危岩失稳类型进行分类更有价值，可将危岩概化分为滑移式危岩、倾倒式危 岩和坠落式危岩3类。
计算公式参考重庆市地方标准《地质灾害防治工程勘察 规范》 （DB50/143-2003）中（30）〜（50）计算公式。
勘查区内主要为滑移式危岩、倾倒式危岩；当软弱结构面倾向山外，上覆 盖体后缘裂隙与软弱结构面贯通，在动水压力和自重力作用下，缓慢向前滑移 变形，形成滑移式危岩，其模式见图（图4.2-1）;当软弱夹层形成岩腔后，上覆 盖体重心发生外移，在动水压力和自重作用下，上覆盖体失去支撑，拉裂破坏 向下倾倒，形成倾倒式危岩（图4.2 — 2）1、滑移式危岩体计算（1）计算模型图4.2 —2倾倒式危岩示意图图4.2 —1滑移式危岩示意图图4.2 - 3滑移式危岩稳定性计算示意图（后缘无陡倾裂隙）危岩后缘图4.2 - 4滑移式危岩稳定性计算示意图（后缘有陡倾裂隙）（2）计算公式①后缘无陡倾裂隙（滑面较缓）时按下式计算(W cos Qsin U )tg clW sin Q cos(4.2.1 )式中：1V ――裂隙水压力（kN/m）, V - w h W ;2h w ――裂隙充水高度（m），取裂隙深度的1/3。
w ——取10kN/m=Q 地震力（kN/m），按公式Q e W确定，式中地震水平作用系数e取0.05 ;c ――后缘裂隙粘聚力标准值(kPa);当裂隙未贯通时，取贯通段和未贯通段粘聚力标准值按长度加权和加权平均值，未贯通段粘聚力标准值取岩石粘聚力标准值的0.4倍；――后缘裂隙内摩擦角标准值(kPa);当裂隙未贯通时，取贯通段和未贯通段内摩擦角标准值按长度加权和加权平均值，未贯通段内摩擦角标准值取岩石内摩擦角标准值的0.95倍；——软弱结构面倾角(°，外倾取正，内倾取负；3W ――危岩体自重(kN/m )。
围岩稳定性评价ppt课件
天然最大主应力的量级。其与洞轴的关系对围岩变形破坏
有显著影响。
在最大主应力（压）方向 上，围岩破坏概率及严重 程度比其他方向大。
估计其值并设法消除其对 洞体的影响或设法利用它 是非常重要的。
由于最大主应力多系水平向的，在选择洞线 时，应尽量使二者平行而非垂直。
28
4、地质构造 关注断层破碎带、裂隙密集带、褶皱轴部 ➢避开断层破碎带、裂隙密集带
➢ （5）长引水隧洞的水力学问题研究 ◈ 长引水隧洞水力过渡过程的试验研究；研究长引水
隧洞不衬砌或喷砼段减少糙率的措施；长引水隧洞 调压室的设计。
23
补充：洞室位址选择的地质论证
一、围岩稳定性分析
岩性-影响洞室稳定性最基本的因素
地 质
岩体结构-对岩体变形破坏起控制作用
方 面
天然应力状态-取决于垂直洞轴的水平应力
第四章 地下工程
4.6 围岩稳定性评价
1
第四章 地下工程
➢ 第1节 ➢ 第2节 ➢ 第3节 ➢ 第4节 ➢ 第5节 ➢ 第6节 ➢ 第7节
概述 围岩应力分布 围岩变形破坏 围岩分类 围岩压力 围岩稳定性评价 地下工程超前预报
2
➢第6节 围岩稳定性评价
❖围岩稳定性是地下建筑工程研究的核心 ➢一般采用定性与定量结合的方法进行。
4
➢第6节 围岩稳ห้องสมุดไป่ตู้性评价
一、定性评价 1、围岩稳定性
浅埋洞室（小规模）的 稳定性取决于岩体强度 →有无破碎带等因素。
深埋洞室（大规模）稳定性因素 复杂，地应力条件很重要。
5
➢第6节 围岩稳定性评价
2、洞室易失稳部位--
⑴破碎松散岩、软弱 岩-强风化岩、易软化 岩、膨胀岩体、构造 破碎带；
第一章、崩塌危岩稳定性.ppt
地震引发安县至高川乡公路崩 塌造成滞留车辆120多人死亡
11
两侧危岩，特别是东侧危岩顶部已开裂达20厘 米，裂缝中树木较为茂盛，根部生长在裂缝中；
12
二、崩塌分类
崩塌
❖按崩塌体的物质组成分为两大类：
土崩 — 是产生在土体中的。 岩崩 — 是产生在岩体中的。
三、崩塌的形成条件 岩土类型、
地质构造、 地形地貌。
第4危岩体
主控面倾角小于70° 关键块体为底部危岩块体
第3危第岩2危体岩体 第1危岩体 关键块
软岩
33
地质灾害
二、荷载类型及其组合 作用在危岩上的荷载主要包括岩
体自重、作用在危岩上的地震力以及 存在于危岩体主控结构面内的裂隙水 产生的裂隙水压力。
34
地质灾害
1、重力及地震力
对于一个具体的危岩而言，通过现场勘查 可以确定其几何尺寸，即沿着陡崖或陡坡走 向方向的长度，用L表示（m）；宽度是指沿 着陡崖或陡坡倾向方向的长度，通常与临空 面垂直，可简化为梯形，顶部宽度用b表示 （m），底部宽度用a表示（m）；高度H为 岩体顶部至底部的高差（m）。
它们统称地质条件，它是形成崩塌的基本条件。
13
崩塌
1.岩土类型：一般而言，各类岩、土都可以形成崩塌，但 不同类型，所形成崩塌的规模大小不同。
2.地质构造：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 母体（山体）的边界条件。
3.地形地貌：江、河、湖（水库）、沟的岸坡及各种山坡、 铁路、公路边坡、工程建筑物边坡及其各类人工边坡都 是有利崩塌产生的地貌部位，坡度大于45°的高陡斜 坡、孤立山嘴或凹形陡坡均为崩塌形成的有利地形。
刷坡脚或浸泡坡脚、削弱坡体支撑或软化岩、土，
坠落式危岩稳定性计算
许成 果 ， 如： 李佳壕 、 吴 礼 舟认 为危 岩失 稳 源 自主控
结 构面 的断 裂失稳 ， 并 运用 Ａ Ｂ Ｑ Ｕ Ｓ有 限元 软 件绘 制 了危岩 应力 强度 因子 在 各 因 素影 响下 的 趋 势 图 ， 作 为 预测危 岩 失 稳 的 依 据 ； 李克森 、 冯 建 国结 合 断 裂力 学 和水力 学 理 论 ， 建 立 了 在渗 透 力 作 用 下压 剪
坠 落 式 危 岩 稳 定 性 计 算
高 培德 ， 张 刚
（ 重庆 ６ ０ ７勘察实业总公司 ， 重庆 ４ ０ ０ ０ ５ ６ ） 摘要： 危 岩崩 塌灾害作为 山区主要地质 灾害之 一， 发生 时往往造成 严重 的生命 财产损 失。本 文 以坠 落式危岩 为例， 在野外 实地 调查 的基础上 ， 提 出 了坠落式危岩力学分析 的物理模 型， 并构建 了其 断裂 分析模 型， 按 断裂 力学 方法， 求解 了坠落式危 岩主控结构面尖端应力 强度 因子 Ｉ 和 ＫⅡ ， 采用 最大周 向应力理论 ， 计 算 了主控结果 面尖 端 的相 当应力强度 因子。最 后， 定 义 了坠 落式危 岩 断裂 稳定 性系 数， 给 出 了坠落 式危 岩 稳定 状 态 的断 裂参 数
和拉剪复合型危岩主控结构面相当应力强度 因子和 断裂 扩展 角 的计算 方 法 ； 于 明 明等 采 用 悬臂 梁 力
学模 型对 四川 省苍溪 县 三清村 高 边坡 Ｗ１危 岩体 的 稳定 性进 行 了分 析 和评 价 ， 结果 与野 外 宏 观 判 断结
论 基 本一致 ； 何 晓英 等从 能量 角 度 分 析 了长 江 巫
判据。
关 键词： 坠 落式危 岩 ； 断裂力 学； 主控结构 面； 应力强度 因子 ； 断裂 判据 ； 稳定性系数
岩体稳定性分析计算
因此，稳定安全系数Ks：
Ks
T
f1 • (V1 cos H sin U1 ) c1 L1 R H cos V1 sin
第五章 岩体稳定性分析
Ⅱ 等Ks法（等稳定系数法）
“抗滑体极限平衡法”的基本 观点：根据“抗滑体”处于极限 平衡状态，计算推力R并进一步计 算滑动体抗滑稳定系数。这种方 法必然导致滑动体与抗滑体具有 不同的安全系数。
⑵ 岩基深层的抗滑计算
若岩基中存在软弱结构面AB，需验算坝下的岩体是否 可能沿此结构面并通过另一可能的滑动面BC产生滑动。
通常，滑动面BC的位置及 其倾角β均未知。因此，计 算稳定系数时，要选定若干 个可能的滑动面BC分别进行 试算，以便求得最小稳定系 数及其相应的危险滑动面。 当BC选定后，有两种方法计 算稳定系数Ks
V
1 2
•
w
Z
w
• Zw
1 2
w
Z
2 w
滑面AE长： L H Z
sin
因水压而在滑动面上产生浮力U：
1
1
HZ
U 2 w Z w • L 2 w Z w • sin
滑体ADCE面积
S ADCE
S ADCG
S AEG
1 H • (DC AG) 1
2
2
AG • (H Z )
滑体ADCE重量W
第五章 岩体稳定性分析
Ⅰ 抗滑体极限平衡法
当单斜滑移面倾向下游时，由抗滑体极限平衡原理，
抗滑力τ： f0(V cos U H sin ) cL
下滑力T： T H cos V sin
稳定系数Ks：
Ks
f0 (V cos U H sin ) cL H cos V sin
危岩体计算模板
表3.6-1 W1危岩体特征、稳定性评价及整治方案建议说明表位置剖面1计算受力分析图aβαbvGOHhhwh危岩照片岩性变质砂岩基座岩性变质砂岩岩层产状273°∠28°分布高程（m）861.90～857.42 危岩形态不规则块体块体规模（m）（长×高×厚）3.3×3.75×1.5 危岩体积（m3）18.56主崩方向（°）76°崩塌方式滑移式最大垂直落差(m)136.90m最大水平落距(m)95.67m控制结构面及其描述①组裂隙，产状为87°∠55°，延伸3～4m，间距0.50～2.00m，张开度20～30mm，裂面粗糙，局部粘土或碎石充填；②组裂隙，产状为200°∠76°，延伸3～5m，间距3.00～4.00m，张开度5～20cm，裂面粗糙，局部粘土或碎石充填；③岩层产状：273°∠28°④边坡坡向：75°∠70°剖面、立面图比例尺：1:10075°51'结构面赤平投影分析图NESW1234①岩层产状：273°∠28°②裂隙LX1产状：87°∠55°③裂隙LX2产状：200°∠76°④边坡坡向：75°∠70°稳定性定性分析基本稳定稳定性定量分析计算参数γ天=23.6kN/m3,γ饱和=23.8kN/m3 ,S=29.56㎡ Q=34.88 kN/m，α=70°,L=3.35m，h w=2.12m。
计算结果及稳定性分析工况1 F=1.324工况2 F=1.190工况3 F=1.268稳定性综合评价工况1 稳定工况2 欠稳定工况3 基本稳定治理措施建议清除表3.6-2 W2危岩体特征、稳定性评价及整治方案建议说明表位置剖面2计算受力分析图aβαbvGOHhhwh危岩照片岩性变质砂岩基座岩性变质砂岩岩层产状273°∠28°分布高程（m）851.12～848.29 危岩形态不规则柱状块体规模（m）（长×高×厚）3.14×4.31×1.4 危岩体积（m3）8.44主崩方向（°）123°崩塌方式倾倒式(重心在内) 最大垂直落差(m)125.32m最大水平落距(m)60.50m控制结构面及其描述①组裂隙，产状为130°∠40°，延伸3～8m，间距1.00～5.00m，张开度10～20mm，裂面粗糙，无充填；②组裂隙，产状为200°∠78°，延伸3～5m，间距3.00～4.00m，张开度5～30cm，裂面粗糙，无充填；③岩层产状：273°∠28°④边坡坡向：123°∠55°剖面、立面图比例尺：1:100123°37'结构面赤平投影分析图NESW1234①岩层产状：273°∠28°②裂隙LX1产状：130°∠40°③裂隙LX2产状：200°∠78°④边坡坡向：123°∠55°稳定性定性分析稳定稳定性定量分析计算参数γ天=23.6kN/m3,γ饱和=23.8kN/m3 ,S=2.77㎡ Q=3.27 kN/m，α=66°，β=80°,f lk=108kPa， H=3.2m，h=3.19m，a=0.58m，b=0.79m,h0=1.61m。
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学海无 涯
β a
θ b
图 4.2－5a 倾到式危岩稳定性计算示意图（后缘岩体抗拉强度控制）
β a
b
图 4.2－5b 倾倒式危岩稳定性计算示意图（由底部岩体抗拉强度控制）
（2） 计算公式 ① 危岩破坏由后缘岩体抗拉强度控制时，按下式计算： 危岩体重心在倾覆点之外时：
K
1 2
f
H 2H
lk sin
——危岩体与基座接触面倾角（°），外倾时取正值，内倾时取负值； ——后缘裂隙倾角（°）。
其它符号意义同前。 ② 当危岩的破坏由底部岩体抗拉强度控制时，按下式计算：
K
1 3
f lk
b2
Wa
Q
h0
V
(1 3
hw
sin
bcos )
（4.2.5）
式中各符号意义同前。
③ 对于孤立具有缓倾软弱结构面的危岩体，后缘无裂隙水压力，其计算时 要考虑风力作用，稳定性按下式计算：
勘查区内主要为滑移式危岩、倾倒式危岩；当软弱结构面倾向山外，上覆盖 体后缘裂隙与软弱结构面贯通，在动水压力和自重力作用下，缓慢向前滑移变形， 形成滑移式危岩，其模式见图(图4.2-1)；当软弱夹层形成岩腔后，上覆盖体重 心发生外移，在动水压力和自重作用下，上覆盖体失去支撑，拉裂破坏向下倾倒， 形成倾倒式危岩(图4.2－2)。
学海无涯
2. 危岩体稳定性计算及评价
1. 计算模型
目前，按照不同的标准，危岩分类系统多样，但是，从工程防治的角度按照 危岩失稳类型进行分类更有价值，可将危岩概化分为滑移式危岩、倾倒式危岩和 坠落式危岩 3 类。计算公式参考重庆市地方标准《地质灾害防治工程勘察规范》 （DB50/143-XXXX）中（30）～（50）计算公式。
（2） 计算工况 计算工况选取如下三种： 工况Ⅰ：自重+现状裂隙水压力，（其中裂隙充水高度取取裂隙深度的 1/5～ 1/2）； 工况Ⅱ：自重+暴雨（强度重现期按 20a 考虑），（其中裂隙充水高度取取裂 隙深度的 1/2～2/3)； 工况Ⅲ（校核工况）：自重+地震+暴雨（强度重现期按 20a 考虑），（其中裂 隙充水高度取取裂隙深度的 1/2～2/3）；
——软弱结构面倾角(°)，外倾取正，内倾取负；
W ——危岩体自重(kN/m3)。 ② 后缘有陡倾裂隙、滑面缓倾时，滑移式危岩稳定性按下式计算：
K (W cos Q sin V sin U )tg c l W sin Q cos V cos
（4.2.2）
h hw
hw h0
h0 H
式中符号同前。 2、 倾倒式危岩计算 （1） 计算模型
图 4.2－1 滑移式危岩示意图
1、 滑移式危岩体计算 （1） 计算模型
图 4.2－2 倾倒式危岩示意图
hw
图 4.2－3 滑移式危岩稳定性计算示意图(后缘无陡倾裂隙)
学海无 涯
危岩后缘 后缘裂隙
地下水位 危岩体
静水压力V
hw
扬压力U
θ
危岩前缘
图 4.2－4 滑移式危岩稳定性计算示意图(后缘有陡倾裂隙)
（1）计算参数： 根据取样室内资料，危岩体天然重度 26.4kN/m3，饱和重度 26.7kN/m3；天然 抗压强度标准值 19.67MPa，饱和抗压强度标准值 14.07MPa，天然抗拉强度标准 值 0.68MPa，饱和抗拉强度标准值 0.59Mpa。 由于勘查区内无条件进行现场试验，根据现场对危岩的调查后反复分析，灰 岩裂隙面大多平直光滑，呈微张状，部分石英脉充填，裂隙面结合差，裂隙抗剪 强度低，查《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-XXXX）表 4.5.1，综合确定， 裂隙抗剪强度为：内摩擦角取 25～27°，粘聚力 47～57kPa。裂隙水压力按裂隙 蓄水能力和降雨情况确定。
3
hb
sin
cos( cos
)
W
a
Qh0
V
H h
sin
hw 3sin
b cos( cos
)
（4.2.3）
学海无 涯 危岩体重心在倾覆点之内时：
K
1f 2 lk
H h
sin
2 3
H h
sin
b cos( cos
)
W
a
Q h0
V
H h
sin
hw 3sin
b cos( cos
)
Байду номын сангаас
（4.2.4）
0.05； K ——危岩稳定性系数； c ——后缘裂隙粘聚力标准值(kPa)；当裂隙未贯通时，取贯通段和未贯
通段粘聚力标准值按长度加权和加权平均值，未贯通段粘聚力标准 值取岩石粘聚力标准值的 0.4 倍；
——后缘裂隙内摩擦角标准值(kPa)；当裂隙未贯通时，取贯通段和未
贯通段内摩擦角标准值按长度加权和加权平均值，未贯通段内摩擦 角标准值取岩石内摩擦角标准值的 0.95 倍；
K
1 3
f lk
b2
Wa
(Q F风) h 0
（4.2.6）
学海无涯
式中：F 为风力，F S(V sin)2 ， 为空气密度，标准状态下 1.293kg / m3 ， S 为迎风面积， v 为风速，计算时取v 10m / s ， 为风向与迎风面积间的夹角。
2. 危岩稳定性计算
根据危岩结构特征和形态特征，结合雁门沟 1、2 号危岩崩塌分析结果，本 区危岩破坏模式主要为滑移式和倾倒式危岩。
（2） 计算公式 ① 后缘无陡倾裂隙（滑面较缓）时按下式计算
K (W cos Q sin U )tg cl （4.2.1） W sin Q cos
式中：V
——裂隙水压力(kN/m)，V
1
2
whw2
；
hw ——裂隙充水高度(m)，取裂隙深度的 1/3。
w ——取 10kN/m。
Q ——地震力(kN/m)，按公式Q e W 确定，式中地震水平作用系数e 取
3. 计算结果
危岩稳定性计算结果见下表（评价结果依据表 4－5）：
表 4－5
危岩稳定性系数及稳定性评价
危岩号 工况
WY1-1 WY1-2 WY1-3 WY1-4
Ⅰ 稳定系数
WY02
学海无 涯
稳定性评价 稳定 稳定系数
Ⅱ 稳定性评价 稳定系数
Ⅲ 稳定性评价
式中： h ——后缘裂隙深度（m）； hw ——后缘裂隙充水高度（m）； H ——后缘裂隙上端到未贯通段下端的垂直距离（m）；
a ——危岩体重心到倾覆点的水平距离（m）；
b ——后缘裂隙未贯通段下端到倾覆点之间的水平距离（m）；
h0 ——危岩体重心到倾覆点的垂直距离(m)； flk ——危岩体抗拉强度标准值（kPa），根据岩石抗拉强度标准值乘以 0.4 的折减系数确定：