边坡岩体稳定性分析-专题(1)
(精品)图解赤平投影法分析岩质边坡稳定性
岩质边坡的稳定问题历来是边坡工程稳定性分析和研究的重要课题。
岩质边坡的变形和破坏主要受岩体中发育的各类结构面所控制。
利用极射赤平投影(以下简称赤平投影)方法进行岩质边坡稳定性的分析，可直观地表明各组结构面的组合关系、组合切割体与边坡的相对关系、不稳结构体可能变形失稳的方向等，由此得到边坡变形的边界条件，对边坡的稳定性作出定性分析和评价。
从20世纪80年代，赤平投影方法开始引进到工程地质学中，用于分析工程岩质边坡的整体稳定性，现已得到了广泛应用，是目前分析岩质边坡稳定问题的主要方法之一。
笔者综合已有理论分析方法与工程实践，从简洁、实用的角度出发，结合工程实例，总结提出赤平投影法分析岩质边坡稳定性的图解模板，谨供同行研究参考。
1 赤平投影法分析岩质边坡稳定性的基本方法赤平投影法在进行工程岩质边坡的稳定性分析赤平投影法分析岩质边坡稳定性图解模板时，具有一定的假设前提，即边坡岩体是刚性的，不考虑内部块体之间的应变，同时忽略条件力的作用，只考虑块体滑动力与抗滑力的作用。
1． 1 岩体中发育 1 组结构面的情况边坡岩体中仅发育 1 组结构面时，可能的失稳岩体滑动方向即为结构面的倾向，边坡稳定性分析比较简单，可以概括为 3 种工况:( 1)当结构面倾向与边坡倾向相反，则不考虑结构面倾角大小，边坡是稳定的;( 2)当结构面倾向与边坡倾向相对一致，倾角大于边坡倾角，边坡是较稳定的;(3)当结构面倾向与边坡倾向相对一致，倾角小于边坡倾角，边坡是不稳定的。
这是一种最基本、理想的状况，实际工程边坡岩体中分布的结构面远较之复杂。
1． 2 岩体中发育 2 组结构面的情况边坡岩体中发育 2 组结构面时，边坡的稳定则主要受控于结构面的组合情况。
用赤平投影方法，根据结构面和边坡的产状作赤平投影图，分析结构面组合交线与边坡投影弧的相对关系，判断边坡的稳定状态，通常有以下 5 种情况( 如图 1)。
图 1 两组结构面和边坡的赤平投影关系图(1)图1中，2组结构面(J1，J2)的交点(M)位于人工边坡(cS)及天然边坡(nS)投影弧的对侧(图1－a)。
岩土边坡稳定性分析
土条ef上的抗剪力为：
Si (ci' i' tan i' ) li ci' li [Wi Qi cosi ui li ] tan i'
c , ——土的有效粘聚力和有效内摩擦角，
, u i——有效应力和孔上的隙水压力，
' i i ui
28
1、土的抗剪强度莫尔—库伦强度理论 1910年莫尔(Mohr)提出材料的破坏是剪切破坏，当任一平 面上的剪应力等于材料的抗剪强度时该点就发生破坏，并提出 在破坏面上的剪应力f，是该面上法向应力，的函数，即
Hale Waihona Puke f f 当土体中任意一点在某一平面上的剪应力达到土的抗剪 强度时，就发生剪切破坏，该 点即处于极限平衡状态，根据 莫尔—库伦理论，可得到土体中—点的剪切破坏条件，即土的 极限平衡条件． 土中某点的应力状态（在压剪状态下）
• 事实上，任何斜坡和开挖边坡都会在原来长期平衡的岩土体中产生新的 应力自由面，它使得新的表层土体受到的压应力变小，进入拉张或开裂 变形状态，且不断向这个方向移动，由此造成土体增大孔隙，土体渗透 和蓄水能力增大，从而土体各项强度参数降低，压应力降低，拉应力增 大。因此，随着时间的增长和降雨次数的增加，斜坡土体的强度发生恶 性循环，土体强度降低至破坏极限点或直至零点，从而滑坡灾害产生， 这也就是斜坡工程安全设计理论的土体抗剪强度理论的参数变零的缺陷 34 性。
T W sin
分力T将使土颗粒M向下滑动，是滑动力， 而阻止土颗 粒下滑的抗滑力则是由垂直于坡面上的分力N引起的摩 16 擦力 T
T ' N tan W cos tan
抗滑力和滑动力的比值称为稳定安全系数，用K表示，亦 即 T ' W cos tan tan
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。
边坡岩体稳定性分析的计算方法
边坡岩体稳定性分析的计算方法边坡岩体稳定性分析是地质工程设计工作中十分重要的一部分，是评价和研究边坡岩体稳定性的重要方法之一。
随着地质工程的发展，计算机技术的发展和应用，计算边坡岩体稳定性的方法也在不断发展和完善。
本文介绍了边坡岩体稳定性分析的计算方法，以及计算边坡岩体稳定性的重要步骤和要素。
二、边坡岩体稳定性的计算方法1.计算要求计算边坡岩体稳定性的要求是首先进行岩体的力学性质分析，确定岩体的抗剪强度和抗压强度，以及岩体的尺寸、形状、排列结构和构造；随后确定边坡的几何形状参数和水文地质因素，以及重力作用体系的参数；最后，按照边坡分析方法进行计算，确定边坡岩体的稳定系数。
2.计算过程（1）岩体力学性质分析。
首先分析岩体的抗剪强度和抗压强度，其次施加水平和垂直运动，确定岩体的变形特性；（2）边坡几何形状分析。
确定边坡的几何形状参数，包括坡度、坡面宽度、坡面长度等，同时确定水文地质因素，如雨水、渗水、地下水等；（3）重力作用体系分析。
确定边坡岩体的重力作用体系，包括自重、滑移压力、地下水压力、渗水压力等；（4）运用边坡分析方法计算边坡岩体的稳定性。
可以采用等效滑动面法、艾里克斯准则、薛定谔方程等方法，计算边坡岩体的稳定性。
三、边坡岩体稳定性分析的要素1.岩体力学特性岩体的抗剪强度和抗压强度是影响边坡岩体稳定性的主要因素之一。
岩体的抗剪强度可以通过抗拉强度、抗折强度等相关试验来测定，而抗压强度可以通过抗压强度试验、岩石试验等来确定。
2.边坡几何参数边坡几何参数是指边坡的坡度、坡面宽度、坡面长度等参数，这些参数是影响边坡岩体稳定性的重要因素。
一般来说，边坡坡度越陡，边坡稳定性越低；坡面宽度、坡面长度越小，边坡稳定性越低。
3.水文地质条件水文地质条件是指边坡周围的雨水、渗水、地下水等情况，这些条件也是影响边坡岩体稳定性的重要因素。
一般来说，边坡周围有大量雨水、地下水时，边坡稳定性就会变差。
4.重力作用体系重力作用体系是指边坡岩体受到的重力、滑移压力、地下水压力、渗水压力等因素的综合作用，这也是影响边坡岩体稳定性的重要因素。
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。
边坡岩体稳定性分析ppt课件
V
h
边坡面附近的主应力迹线发生偏转。最大主应力与 坡面近于平行，最小主应力与坡面近于正交，向坡 体内逐渐恢复初始应力状态。 坡面上径向应力为零，为双向应力状态，向坡内逐 渐转为三向应力状态。
坡面附近产生应力集中带。在坡脚附近，最大 剪应力增高，最易发生剪切破坏。在坡肩附近， 常形成拉应力带。边坡愈陡，则此带范围愈大， 因此，坡肩附近最易拉裂破坏。 最大剪应力迹线为凹向坡面的弧线。
二、影响边坡应力分布的因素
(1)天然应力 水平天然应力使 坡体应力重分布作用加剧。 (2)坡形、坡高、坡角及坡底宽度 坡高不改变应力等值线的形状， 但改变主应力的大小。 坡角影响边坡岩体应力分布图象。 坡底宽度对坡脚岩体应力有较大 的影响。 坡面形状对重分布应力也有明显 的影响。
一、边坡岩体变形的基本类型
1、卸荷回弹 •在成坡过程中，由于荷重 不断减少，边坡岩体在减 荷方向(临空面) 产生伸长 变形，即卸荷回弹。
2、蠕变变形
边坡岩体自重应力作用 下，边坡岩体的变形将 会随时间不断增加，蠕 变变形。
当边坡内的应力未超过岩体的长期强度时，则这种变 形所引起的破坏是局部的。反之，这种变形将导致边 坡岩体的整体失稳。 几乎所有的岩体边坡失稳都要经历这种逐渐变形破坏 过程。
三、影响岩体边坡变形破坏的因素
5、地形地貌
直接影响边坡内的应 力分布特征，进而影响边坡的变形 破坏形式及边坡的稳定性。
6、地震
产生地震惯性力 7、天然应力 8、人为因素
§8.4 边坡岩体稳定性分析的步骤
定性分析是在工程地质勘察基础上，对边坡岩 体破坏的可能性及破坏形式进行初步判断。 定量分析是在定性分析的基础上，用一定的计 算方法对边坡岩体进行稳定性计算分析。
边坡岩体稳定性分析PPT课件
=tg j
2C j sin
tg rgH sin sin( )
滑动体极限 高度Hcr为：
Hcr
=
2C j sin cos j rg[sin( ) sin( j )]
忽略滑动面上内聚力(Cj=0)时
= tg j tg
∴当Cj=0，φj≤β时，η≤1，Hcr 0
•沉积岩层面、泥化面的Cj值均很小，因此，在这些软弱面倾角大于φj的条 件下，即使边坡高度仅在几米之间，也会引起岩体发生相当规模的平面滑
岩石力学
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一、边坡岩体变形的基本类型
1、卸荷回弹 •在成坡过程中，由于荷重不断减少， 边坡岩体在减荷方向(临空面) 产生 伸长变形，即卸荷回弹。
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2、蠕变变形
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研究意义
瓦依昂滑坡
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盐池河滑坡
四川云阳鸡扒子滑坡
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秭归县新滩滑坡（1985年），体积3000万立方米，造成长江 断航，千年新滩古镇被毁。
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2 ；N
岩石力学
2
=
N sin 1 sin(1 2 )
=
G cos sin 1 sin(1 2 )
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1、仅有重力作用时
• 滑动面上的抗滑力： Fs=Gcosβtgφj+CjL
岩质边坡稳定性分析
✓ 数值模拟法：利用计算机 模拟边坡的变形和破坏过 程，预测边坡的稳定性
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✓ 模糊数学法：利用模糊数 学的方法，对边坡的稳定 性进行评价和预测
综合分析方法
定性分析：根据经验、知识、现场调查等对 边坡稳定性进行评估
定量分析：利用数学模型、计算机模拟等方 法对边坡稳定性进行定量计算
综合分析：结合定性和定量分析方法，对边 坡稳定性进行全面评估
边坡稳定性得到显著提高，保障
了高速公路的安全运营
某水电站边坡稳定性分析
01
水电站概况：介绍水电站的地理 位置、规模、结构等基本信息
03
边坡稳定性分析方法：介绍采用 的边坡稳定性分析方法，如极限 平衡法、有限元法等
05
边坡治理措施：根据边坡稳定性 分析结果，提出相应的边坡治理 措施，如锚杆加固、排水措施等
监测与预警：通过实时监测边坡变形、应力 等参数，对边坡稳定性进行动态评估和预警
岩质边坡稳定性分析的影响 因素
地质条件
岩石类型：不 同岩石类型的 力学性质和抗 风化能力不同
01
地下水：地下 水的存在和分Leabharlann 布对边坡稳定 性产生影响03
02
地质构造：断层、 褶皱等地质构造 对边坡稳定性产 生影响
04
岩体结构：岩 体的结构特征 对边坡稳定性 产生影响
02
边坡地质条件：分析边坡的地质 条件，如岩石类型、结构、地下 水等
04
边坡稳定性分析结果：展示边坡 稳定性分析的结果，如安全系数、 破坏模式等
06
结论：总结边坡稳定性分析的结 论，如边坡稳定性是否满足要求， 是否需要采取治理措施等
某矿山边坡稳定性分析
矿山概况：地理位置、 开采方式、地质条件 等