岩体力学在边坡工程中的应用(之一)Q
刚体极限平衡法在岩质边坡中的应用
近年来，随着城市化进程的加快，岩质边坡工程的重要性也日益突显。
岩石的力学特性决定了岩质边坡的稳定性，而针对岩石的力学特性进行合理的分析和应用，对于保障岩质边坡的安全具有至关重要的意义。
在岩质边坡的稳定性分析中，刚体极限平衡法作为一种常用的分析方法，被广泛应用于岩质边坡工程中。
1. 刚体极限平衡法的基本原理刚体极限平衡法是一种力学分析方法，它将土体或岩体看成一个整体，通过计算力的平衡来判断边坡的稳定性。
刚体极限平衡法的基本原理是，在边坡的滑动面上，内力和外力达到平衡。
根据刚体极限平衡法的原理，可以推导出判断岩质边坡稳定性的计算公式。
这种方法的主要优点是简单易行，适用范围广，且可以快速获得初步的边坡稳定状态。
2. 刚体极限平衡法在岩质边坡中的应用在岩质边坡工程中，刚体极限平衡法的应用主要包括以下几个方面：（1）边坡形态分析根据刚体极限平衡法的原理，可以对岩质边坡的形态进行分析，确定边坡的滑动面和开挖范围。
通过分析边坡的形态，可以有效地预测边坡的稳定性，在设计阶段就可以对边坡进行合理的设计和处理。
（2）边坡稳定性计算刚体极限平衡法可以用于岩质边坡的稳定性计算。
根据岩石材料的力学性质和边坡的形态参数，结合刚体极限平衡法的计算公式，可以快速地对岩质边坡的稳定性进行评估。
通过稳定性计算，可以及时采取相应的支护措施，保证边坡的安全性。
（3）边坡设计优化在岩质边坡工程中，刚体极限平衡法还可以用于边坡设计的优化。
通过对边坡的形态和岩石的力学性质进行分析，可以利用刚体极限平衡法进行多种设计方案的比较，找到最经济、最安全的边坡设计方案。
3. 刚体极限平衡法在岩质边坡中的局限性虽然刚体极限平衡法在岩质边坡工程中具有重要的应用价值，但是也存在一些局限性。
主要表现在以下几个方面：（1）模型假设的局限性刚体极限平衡法是以岩石材料为刚体来进行分析的，忽略了岩石本身的弹性变形和破坏过程中的变形规律。
在实际工程中，岩石的弹性和塑性变形特性对边坡稳定性具有一定影响，而刚体极限平衡法无法准确地反映出这些影响。
注册土木工程师(岩土)《专业基础考试》过关必做500题(含历年真题)(岩体工程与基础工程)【圣才出品
第九章岩体工程与基础工程第一节岩体力学在边坡工程中的应用单项选择题（下列选项中，只有一项符合题意）1．利用锚杆加固岩质边坡时，锚杆的锚固段不应小于（）。
[2017年真题]A．2mB．3mC．5mD．8m【答案】B【解析】根据《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330—2013）第8.4.1条第2款规定，土层锚杆的锚固段长度不应小于4.0m，并不宜大于10.0m；岩石锚杆的锚固段长度不应小于3.0m，且不宜大于45d和6.5m，预应力锚索不宜大于55d和8.0m。
2．通过设置挡墙、抗滑桩、锚杆（索）支护措施，可改善斜坡力学平衡原因是（）。
[2018年真题]A．提高了地基承载力B．提高了岩土体的抗剪强度C．减小了斜坡下滑力D．增大了斜坡抗滑力【答案】D【解析】支挡工程是改善边坡力学平衡条件、提高边坡抗滑力最常用的措施，主要有挡墙、抗滑桩、锚杆（索）和支撑工程等。
挡墙也叫挡土墙，是目前较普遍使用的一种抗滑工程。
它位于滑体的前缘，借助于自身的重量以支挡滑体的下滑力；抗滑桩是用以支挡滑体的下滑力，使之固定于滑床的桩柱；锚杆（索）是一种防治岩质边坡滑坡和崩塌的有效措施。
利用锚杆（索）上所施加的预应力，以提高滑动面上的法向应力，进而提高该面的抗滑力，改善剪应力的分布状况。
3．地震条件下的岩石边坡失稳，下列哪种现象最为普遍？（）[2018年真题] A．开裂与崩塌B．岩层倾倒C．坡体下滑D．坡体错落【答案】A【解析】边坡的岩体结构类型存在诸多种类，不同类型的岩体结构受到地震的影响也各不相同。
岩体类型常见结构有块状、碎裂、层状、散体、以及层状碎裂。
其中块状结构的岩体由于具有较高的整体强度，一般不会受到强烈的地震作用的影响，即使受到地震作用时发生的失稳破坏性也较小；而散体结构的边坡会受到地震较大的影响，会导致大量崩塌、落石的发生。
4．岩质边坡发生曲折破坏时，一般是在下列哪种情况下？（）[2014年真题]A．岩层倾角大于坡面倾角B．岩层倾角小于坡面倾角C．岩层倾角与坡面倾角相同D．岩层是直立岩层【答案】C【解析】当岩层成层状沿坡面分布时，由于岩层本身的重力作用，或由于裂隙水的冰胀作用，增加了岩层之间的张拉应力，使坡面岩层曲折，导致岩层破坏，岩块沿坡向下崩落。
岩石力学边坡
a
b
c
d
图1-1
2007-06-12
e
f
斜坡块体运动主要类型示意图
蔡路军 5
a.山崩（崩塌）；b.滑坡；c.错落；d.倾倒；e.坍塌；f.岩体深层蠕变
武汉科技大学理学院工程力学系
滑坡动态图
2007-06-12
武汉科技大学理学院工程力学系
蔡路军
6
青 海 化 隆 至 循 化 公 路 危 岩 体
WUST
同江至三亚高速公路福建八尺门互通3#滑坡全貌
2007-06-12 武汉科技大学理学院工程力学系 蔡路军 33
WUST
京珠高速公路粤北段K108滑坡
2007-06-12 武汉科技大学理学院工程力学系 蔡路军 34
WUST
京珠高速公路粤北段K152滑坡
2007-06-12 武汉科技大学理学院工程力学系 蔡路军 35
2007-06-12 武汉科技大学理学院工程力学系 蔡路军 20
WUST
二郎山隧道西引道滑坡张裂缝
2007-06-12 武汉科技大学理学院工程力学系 蔡路军 21
WUST
云南元磨高速公路砂泥岩高边坡滑坡
2007-06-12 武汉科技大学理学院工程力学系 蔡路军 22
WUST
云南元磨高速公路K259三箐公隧道进口滑坡
2007-06-12 武汉科技大学理学院台湾某地的边坡整治效果图
2007-06-12 武汉科技大学理学院工程力学系 蔡路军 55
水利水电工程－小湾水电站右岸局部边坡
2007-06-12 武汉科技大学理学院工程力学系 蔡路军 56
水利水电工程－三峡工程局部边坡
WUST
黄河李家峡水电站2#滑坡
岩体力学在边坡工程中的应用(之一)Q
第十五讲岩体工程与基础工程【例题1】决定斜坡的变形与破坏的主要因素是（）。
A.斜坡类型B.斜坡要素C.斜坡种类D.斜坡岩土体内应力与强度答案:D【例题2】下列不属于斜坡要素的是（）。
A. 坡高B.坡顶C.坡角D.坡腿答案:D【例题3】边坡开挖以后，由于岩土体内的应力重新分布，边坡周围主应力迹线发生明显偏转，在愈靠近临空面的位置，对于其主应力分布特征，下列各项中正确的是（）。
A. σ 1愈接近平行于临空面，σ 3则与之趋于正交B. σ 1愈接近平行于临空面，σ 2则与之趋于正交C. σ 2愈接近平行于临空面，σ 3则与之趋于正交D.σ 3愈接近平行于临空面，σ 1则与之趋于正交答案:A【例题4】在下列斜坡的各个位置中，坡体处于单向应力状态的是（）。
A.坡脚处 B.坡体浅部 C.坡面处 D.坡体深部答案:C【例题5】在斜坡的下列各个位置，主应力最大的部位是（）。
A.坡脚附近B.坡底面C.坡面D.坡肩答案:A【例题6】在斜坡的下列位置，不能形成张力带的是（）。
A.坡脚附近B.坡体下部C.坡面上D.坡肩处答案:B【例题7】在下列各种因素中，对边坡岩体中的应力分布影响最为显著的是（）。
A.岩体中原始应力状态B.坡形C.岩体的变形特征D.岩体的结构特征答案:A【例题8】在仅考虑自重应力的条件下，坡底的切向应力最大值约相当于原始水平应力的（）。
A. 1/3B.3倍C.2/3D.6倍答案:B【例题9】对于坡缘区张力带而言，通常情况下最大拉应力大致出现的位置在（）。
A. 离坡脚三分之二坡高处B. 离坡顶面三分之二坡高处C. 离坡脚三分之一坡高处D. 离坡脚二分之一坡高处答案:A【例题10】在坡面的几何形态中，对坡体应力分布的影响最大的是（）。
A.坡角B. 坡高C. 边坡横断面的形状D. 平面形态答案:A【例题11】在岩体变形特征因素中，对均质坡体的应力分布而言，可改变其应力大小的是（）。
A.岩石重度B.坡高C.变形模量D.泊松比答案:D【例题12】构成了岩质边坡变形与破坏的边界条件的是（）。
卸荷岩体力学特性及在边坡工程中的应用
卸荷岩体力学特性及在边坡工程中的应用张华栋【摘要】@@%卸荷岩体力学主要研究卸荷状态下岩体的应力应变及强度特征.文中对卸荷岩体力学的特性及卸荷岩体力学与加载岩体力学的区别进行了分析,通过实例介绍了卸荷岩体力学在边坡工程中的应用.结果表明,采用卸荷岩体力学对边坡开挖进行分析,与实际状况吻合较好,计算结果更能满足工程的需要.【期刊名称】《公路与汽运》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】4页(P182-185)【关键词】公路;卸荷岩体力学;加载岩体力学;边坡;力学特性【作者】张华栋【作者单位】葛洲坝易普力股份有限公司,重庆400023【正文语种】中文【中图分类】U416.1随着高等级公路建设的快速发展，出现了大量的人工岩质高边坡。
岩质高边坡岩体强度较高，天然状况下极易形成高大、陡峭的边坡。
在开挖卸荷、爆破振动等外界条件作用下，一旦出现失稳破坏，造成的危害比一般边坡更大。
如何确保岩质高边坡在施工及运营阶段的长久稳定，已成为广大土木工程者所关注的热点。
岩质边坡的稳定性受多种因素的影响，其中岩体结构自身的强度是影响岩质边坡稳定性的内在因素。
因此，如何准确确定岩质边坡在开挖卸荷过程中岩体结构的力学参数，是确保岩质边坡稳定性的关键。
长久以来，众多专家学者在岩质边坡稳定性研究方面投入了大量精力，并取得了丰硕的成果，为确保岩质边坡稳定性提供了理论依据与技术支撑。
然而前期的研究工作主要是建立在加载岩体力学理论的基础上，针对工程未进行前，在没有扰动的地质条件和岩体力学参数条件下，演化得到计算模型和软件，并没有考虑岩体结构在开挖卸荷过程中力学参数的损伤。
以加载力学为基础的岩质边坡稳定性分析，与边坡实际工作状态有一定的差异，给边坡的安全埋下了隐患。
岩质边坡开挖是一个卸荷的过程，在开挖卸荷、爆破振动等外界因素影响下，岩体结构力学参数会发生劣化，其稳定性计算要采用卸荷岩体力学的理论。
卸荷岩体力学理论与加载岩体力学理论有很大的区别，前者在进行计算时考虑了岩体力学参数的劣化，因而计算结果与边坡实际情况吻合较好，能较好地确保岩质边坡的稳定性。
岩石边坡工程之一-概述及边坡变形破坏形式
2）边坡工程对铁路、公路、水利建设的影响
在铁路、公路与水利建设中，路堤边坡与路堑边 坡的稳定性严重影响到铁路、公路与水利设施的 安全运营与建设成本。在路堤施工中，在路堤高 度一定的条件下，坡角越大，路基所占面积越小， 反之就越大。在平原地区，由于耕地紧张，为了 保护耕地，路基边坡的坡角愈大愈好；而在山区， 大坡角的边坡能有效地减少路堤的填方量。而在 路堑、水利工程施工中，加大边坡的坡角，同样 也能取得减少土石方量的作用，从而降低建设成 本。
❖ 1、边坡岩体的变形特征 岩石边坡的变形以坡体未出现贯通性的破坏面
为特点，但在坡体的局部区域，特别在坡面附近 也可能出现一定程度的破裂与错动，但从整体而 言并未产生滑动破坏。
边坡变形主要形式：松动和蠕动。
❖ 松动
边坡形成的初始阶段，坡体表部往往出现一系列与坡面 近于平行的陡倾角张开裂隙，被这种裂隙切割的岩体便 向临空方向松开、移动；这种过程和现象称为松动。
❖ 蠕动
边坡岩体在以自重应力为主的坡体应力长期作用 下，向临空方向缓慢而持续的变形，称为边坡蠕 动。
研究表明：蠕动的形成机制为岩土的粒间滑动 （塑性变形），或者沿岩石裂纹微错，或者由岩 体中一系列裂隙扩展所致。
蠕动是岩体在应力长期作用下，坡体内部产生的 一种缓慢的调整性形变，是岩体趋于破坏的演变 过程，坡体中由自重应力引起的剪应力与岩体长 期抗剪强度相比很低时，坡体减速蠕动；当应力 值接近或超过岩体长期抗剪强度时，坡体加速蠕 动，直至破坏。
❖ 岩体工程课程参考教材： 1、岩体力学，王文星主编，中南大学出版社； 2、岩石力学与工程，蔡美峰主编，科学出版社； 3、岩体力学，刘佑荣、唐辉明编著，中国地质大学出
版社；
4、岩石力学 ，张永兴主编 ，中国建筑工业出版社 。
边坡加固施工技术在岩土工程中的应用
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边 坡 加 固 施工 技 术 在 岩 土 工 程 中 的 应 用
■ 赵 明
项 目工 程 边 坡 为岩 土 ，在 具 体 施 工 的 过 程 中 ，必 须 充 分 了 解 各 类 土 质 所 应 用 的 防护 措 施 ，仔 细 对 施 工 现 场 土 质 进 行 勘 查 ，具 体 施 工 过 程 中 ， 需 要 结合 具体 现 场 的实 际 情 况 与勘 查 结 果 ，施 工 过 程 严 格 参 照 具 体 防 护 方 案 。 另 外 ， 在 具 体 施 工 过 程 中 ，还 需 要 考 虑 施 工 现 场 的 温 度 、 土 质 变 化 以及 降 水 量 等 因素 对 边 坡 的影 响 。对 土质 进 行 仔 细 的分 析 与研 究 ，对 支 护 措 施 进 行 慎 重 的 选 择 ， 旨在 达 到 边 坡 的 各 类 技 术 要 求 。
图 抗 滑桩 示意 图
２．抗 滑 桩 支 护加 固原 理 与 技 术 在 进 行 边 坡 加 固 的 过 程 中 ，通 常 会 选 择 两 种 方 式进 行 排 水 ： （１）地 表 排 水 ； （２）坡 内排 水 。 其 中 ，地 表 排 水 通 常 适 用 于 滑 体 内部 。 滑 体 外 部 截 水 沟 的设 置 ，可 以 避 免地表 水渗入滑坡。在画皮 内部 ，可 以凭借 天然沟进行排 水 ，同时可以进行明沟或者暗沟 的修建 ，促进积水 及时排 除 ，进 一 步 降 低 水 对 坡 面 的 侵 蚀 。 在 进 行 坡 内排 水 时 需 要 注 意 ，必 须 考察 工 程 建 设 的 具 体 实际 情 况 ，另 外根 据 工 程 边 坡 变化 以 及地 形 地 貌 指 定 边 坡 加 固 方案 。通 过 以 上排 水
岩石力学在采矿工程中的应用
岩石力学在采矿工程中的应用岩石力学是研究岩石在力学行为方面的学科，它对于采矿工程至关重要。
在采矿过程中，岩石力学的应用可以帮助我们了解地下岩体的性质和行为，并且提供指导工程设计和操作的依据。
本文将探讨岩石力学在采矿工程中的应用。
1. 岩石力学在开采设计中的应用在进行矿山开采设计过程中，岩石力学是一个重要的考虑因素。
通过研究岩石的力学特性，可以确定最适合的采矿方法，保证开采过程的顺利进行。
一种常用的方法是通过岩石力学参数的测量和分析来评估岩石的稳定性。
例如，通过进行试验，可以获取到岩石的弹性模量、抗剪强度、压缩强度等参数。
根据这些参数，可以计算出岩石的稳定性指标，如岩体的强度指数和岩石的稳定系数，从而确定采矿过程中需要采取的支护措施。
此外，岩石力学还可以用于确定采矿方法和开采方案。
根据岩石的力学特性，可以判断出哪种采矿方法更适合某一特定的地质环境。
例如，如果岩石的强度较低，采用爆破矿石的方法可能更加合适；而如果岩石的强度较高，可能需要采用其他方法，如钻孔放炮或者机械采矿。
2. 岩石力学在围岩稳定性分析中的应用在采矿工程中，围岩的稳定性是一个重要的问题。
岩石力学可以帮助我们对围岩的稳定性进行分析，并制定相应的支护设计。
通过对围岩力学参数的测量和分析，可以评估岩体的稳定性，并确定合适的支护措施。
在支护设计中，岩石力学可以帮助我们确定支护结构的尺寸和材料。
根据岩石的强度参数和围岩的应力状态，可以计算出支护结构所承受的荷载，进而确定支护结构的设计尺寸。
此外，岩石力学还可以用于评估支护材料的适用性，以确保支护结构的安全性和稳定性。
3. 岩石力学在岩层控制中的应用岩层控制是采矿工程中一个非常关键的问题，涉及到矿井的安全和生产效率。
岩石力学可以帮助我们预测岩层动力学行为和岩层失稳的可能性，从而采取相应的控制措施。
通过测量和分析岩石的动力学参数，可以评估岩层的稳定性，并进行岩层移动的预测。
根据岩层移动的预测结果，可以采取针对性的岩层控制措施，如加固巷道壁面、增加支柱的规格等，以确保矿井的安全性和稳定性。
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第十五讲岩体工程与基础工程
【例题1】决定斜坡的变形与破坏的主要因素是（）。
A.斜坡类型
B.斜坡要素
C.斜坡种类
D.斜坡岩土体内应力与强度
答案:D
【例题2】下列不属于斜坡要素的是（）。
A. 坡高
B.坡顶
C.坡角
D.坡腿
答案:D
【例题3】边坡开挖以后，由于岩土体内的应力重新分布，边坡周围主应力迹线发生明显偏转，在愈靠近临空面的位置，对于其主应力分布特征，下列各项中正确的是（）。
A. σ 1愈接近平行于临空面，σ 3则与之趋于正交
B. σ 1愈接近平行于临空面，σ 2则与之趋于正交
C. σ 2愈接近平行于临空面，σ 3则与之趋于正交
D.σ 3愈接近平行于临空面，σ 1则与之趋于正交
答案:A
【例题4】在下列斜坡的各个位置中，坡体处于单向应力状态的是（）。
A.坡脚处 B.坡体浅部 C.坡面处 D.坡体深部
答案:C
【例题5】在斜坡的下列各个位置，主应力最大的部位是（）。
A.坡脚附近
B.坡底面
C.坡面
D.坡肩
答案:A
【例题6】在斜坡的下列位置，不能形成张力带的是（）。
A.坡脚附近
B.坡体下部
C.坡面上
D.坡肩处
答案:B
【例题7】在下列各种因素中，对边坡岩体中的应力分布影响最为显著的是（）。
A.岩体中原始应力状态
B.坡形
C.岩体的变形特征
D.岩体的结构特征
答案:A
【例题8】在仅考虑自重应力的条件下，坡底的切向应力最大值约相当于原始水平应力的（）。
A. 1/3
B.3倍
C.2/3
D.6倍
答案:B
【例题9】对于坡缘区张力带而言，通常情况下最大拉应力大致出现的位置在（）。
A. 离坡脚三分之二坡高处
B. 离坡顶面三分之二坡高处
C. 离坡脚三分之一坡高处
D. 离坡脚二分之一坡高处
答案:A
【例题10】在坡面的几何形态中，对坡体应力分布的影响最大的是（）。
A.坡角
B. 坡高
C. 边坡横断面的形状
D. 平面形态
答案:A
【例题11】在岩体变形特征因素中，对均质坡体的应力分布而言，可改变其应力大小的是（）。
A.岩石重度
B.坡高
C.变形模量
D.泊松比
答案:D
【例题12】构成了岩质边坡变形与破坏的边界条件的是（）。
A.岩体变形特征
B.岩体结构特征
C.岩体中原始应力状态
D.坡形
答案:B
【例题13】在边坡工程中，下列哪些是实际工作中研究的重点对象（）。
A.坡形
B.原始应力状态
C.岩体的变形特征
D.岩体的结构特征
答案:D
【例题14】斜坡岩体的变形可划分为（）。
A. 松弛张裂和蠕动
B. 松弛张裂和松动
C. 蠕变和蠕动
D.松动和破坏
答案:A
【例题15】斜坡上部的岩体在重力的长期作用下，发生向临空方向的缓慢变形，构成一个剪变带，其位移由坡面向内逐渐降低直至消失，这种变形称为（）。
A. 表层蠕动 B. 深层蠕动 C. 软弱基座蠕动 D. 坡体蠕动
答案:A
【例题16】形成坡体蠕动的基本条件是坡体（）并发育有其他陡倾裂隙。
A. 具有大倾角软弱结构面
B. 具有缓坡角且有一定坡高
C. 具有缓倾角软弱结构面
D. 具有大坡角且有一定坡高
答案:C
【例题17】斜坡前缘的部分岩体被陡倾角的破裂面分割，以突然的方式脱离母体，翻滚而下，岩块相互撞击破碎，最后堆积于坡脚而且形成岩堆，这种现象称为（）。
A.崩塌
B.滑塌
C.剥落
D.滑坡
答案:A
【例题18】从形成机理分析，崩塌的形成在于（）。
A. 坡体沿陡倾软弱结构面张裂
B. 坡脚岩体发生变形
C. 高陡斜坡上
D. 坡体沿陡倾软弱结构面张裂的同时，坡脚岩体发生变形
答案:D
【例题19】“马刀树”是下列哪种地质灾害造成的后果（）。
A.崩塌
B.滑坡
C.泥石流
D.滑塌
答案:B
【例题20】当滑坡体厚度6～20m左右时，属于（）。
A.浅层滑坡
B.中层滑坡
C.深层滑坡
D.小型滑坡
答案:B
【例题21】在影响边坡变形的下列各种因素中，属于内在因素的是（）。
A. 水文地质条件
B. 水的作用
C. 地震
D.地貌条件
答案:D
【例题22】在边坡倾向与缓倾角结构面倾向一致的同向结构类型地段，边坡的稳定性主要取决于（）。
A.坡角
B.坡高
C.边坡走向
D.结构面倾向
答案:B
【例题23】在下列哪种条件下，斜坡的整个坡面都具有临空自由滑动的条件，对边坡的稳定性最为不利（）。
A. 当倾向不利的结构面走向和坡面平行时
B. 当倾向不利的结构面走向和坡面相交时
C. 当倾向不利的结构面走向和坡面垂直时
答案:A
【例题24】在同向缓倾坡当中存在着三组结构面，斜坡的倾角为35°，已知结构面M的倾角为20°；结构面N的倾角为35°；结构面F的倾角为60°；在三组结构面中，对斜坡稳定最不利的结构面为（）。
A. M
B. N
C. F
答案:A
【例题25】在下列哪种情况下的静水压力对斜坡的稳定是有利的（）。
A．斜坡被水淹没时作用在坡面上的静水压力
B．质斜坡张裂隙充水时的静水压力
C．作用于滑体底部滑动而(或软弱结构面)上的静水压力
答案:A
【例题26】由于地震作用引起的山崩、滑坡等斜坡破坏现象，主要是由（）引起的。
A.水平地震力的作用
B.垂直地震力的作用
C.重力加速度的作用
D.软弱结构面的作用
答案:A
【例题27】当位于斜坡中的地下水位升高时，对于静水压力而言，造成边坡不稳定的主要原因是（）。
A.土中总应力提高
B.土中有效应力提高
C.土中有效应力降低
D.土中孔隙水压力降低
答案:C。