第6章岩石边坡工程分析
《岩体力学》第六章岩体的力学性质

图6.1 岩体的压力--变形曲线第六章 岩体的力学性质岩体的力学性质包括岩体的变形性质、强度性质、动力学性质和水力学性质等方面。
岩体在外力作用下的力学属性表现出非均质性、非连续、各向异性和非弹性。
岩体的力学性质取决于两个方面: 1)受力条件;2)岩体的地质特征及其赋存环境条件。
其中地质特征包括岩石材料性质、结构面的发育情况及性质(影响岩体的力学性质不同于岩块的本质原因);赋存环境条件包括天然应力和地下水。
第一节 岩体的变形性质一、 岩体变形试验及其变形参数确定变形参数包括变形模量和弹性模量。
按静力法得到静E ,动力法得到动E 。
⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧法波地震声波法动力法轴压缩试验法双单水压洞室法钻孔变形法扁千斤顶法狭缝法承压板法静力法按原理和方法分原位岩体变形试验)()()( )(1.承压板法刚性承压板法和柔性承压板法 各级压力P -W (岩体变形值)曲线 按布西涅斯克公式计算岩体的变形模量E m (Mpa )和弹性模量E me (Mpa )。
⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=e m mem m W W PD E W W PD E )1()1(22μμ式中:P —承压板单位面积上的压力(Mpa ); D —承压板的直径或边长(cm );W,W e—为相应P下的总变形和弹性变形;ω—与承压板形状、刚度有关系数,圆形板ω=0.785,方形板ω=0.886。
μm—岩体的泊松比。
★定义:岩体变形模量(E m):岩体在无侧限受压条件下的应力与总应变之比值。
岩体弹性模量(E me):岩体在无侧限受压条件下的应力与弹性应变之比值。
图6.2 钻孔变形试验装置示意图②可以在地下水位以下笔图6.3 狭缝法试验装置如图6.3所示。
二、岩体变形参数估算现场原位试验费用昂贵,周期长,一般只在重要的或大型工程中进行,因此,岩体变形参数的很多情况下必须进行估算。
两种方法:① 现场地质调查→建立适当的岩体地质力学模型→室内小试件试验资料→进行估算; ② 岩体质量评价和大量试验资料→建立岩体分类指标与变形参数间的经验关系→进行估算。
如何进行岩石工程和边坡稳定性分析

如何进行岩石工程和边坡稳定性分析岩石工程和边坡稳定性分析是土木工程中重要的技术领域,它们关乎工程施工的安全性和可行性。
在进行岩石工程和边坡稳定性分析时,需要综合考虑多种因素,包括岩石力学性质、岩层地质特征、地震动力学等,从而确定合理的设计方案,确保工程的可持续发展和安全运行。
首先,在进行岩石工程和边坡稳定性分析之前,我们需要对工程区域进行详细的地质调查和岩石勘探。
这些调查和勘探工作有助于我们了解地质构造、岩层分布、岩体强度等信息,为后续的分析和设计提供基础数据。
同时,还需要进行地震波动性分析,评估地震对岩石工程稳定性的影响。
其次,岩石工程的稳定性分析包括两个方面:一是岩石体的固结性和稳定性,二是岩石与周围地质环境的相互作用。
固结性分析主要考虑岩石的应力-应变关系、变形特征以及破裂机制。
稳定性分析则包括岩体的内外稳定性,如滑坡、倾倒和崩塌等失稳现象的评估和预测。
这需要运用力学原理和岩石力学参数来建立相应的模型,并进行数值计算和有限元分析。
岩石力学参数的确定是进行岩石工程和边坡稳定性分析的关键之一。
通过室内实验、现场测试或经验公式等手段,我们可以获取岩石的抗压强度、抗剪强度、岩石裂隙参数等重要参数。
这些参数的准确性直接影响到分析和设计结果的可靠性。
因此,在进行工程设计时,需要科学合理地选择和确定这些参数,并在实践中不断修正和优化。
除了岩石力学参数,地震动力学也是影响岩石工程和边坡稳定性的重要因素之一。
地震动力学分析通过考虑地震作用下的岩石变形和破坏过程,评估工程的耐震性和安全性。
这需要建立合适的地震动力学模型,并进行动力响应谱分析、时程分析等计算,同时还需要对地震动力学参数进行准确的获取和调整。
合理地考虑地震作用对岩石工程稳定性的影响,是保证工程抗震能力的重要一环。
最后,岩石工程和边坡稳定性分析的结果需要通过合适的评估指标来进行综合评价。
常见的评价指标包括安全系数、变形量、位移速度等。
这些指标的选择和评估标准需要结合具体的工程特点和设计要求确定,并在实践中进行验证。
工程地质学-第六章岩质边坡

综合评估
综合多种方法对加固后的边 坡进行评估,得出较为准确 的评估结果,为后续的工程 设计和施工提供依据。
04 岩质边坡的监测与预警
监测内容与方法
变形监测 通过测量边坡的位移、倾斜、沉 降等参数,评估边坡的稳定性。 方法包括全站仪测量、GPS监测、 裂缝尺等。
声波监测 利用声波在岩石中的传播速度和 波形变化,判断边坡内部的裂隙、 破碎带等结构特征。
准确性和完整性。
数据处理与分析
03
建立数据处理中心,对采集的数据进行实时处理、分析,提取
关键信息,为预警提供依据。
预警系统运行与维护
数据采集与传输
确保传感器正常运行,数据能够实时、准确地传输到数据处理中心。
预警阈值调整
根据实际监测数据和工程经验,适时调整预警阈值,提高预警的准 确性和可靠性。
系统维护与升级
稳定性计算模型
01
02
03
极限平衡法
基于力的平衡原理,通过 计算岩体的滑动力和抗滑 力,评估边坡的稳定性。
有限元法
通过建立边坡的有限元模 型,模拟岩体的应力分布 和变形过程,预测可能的 破坏模式和稳定性状况。
离散元法
针对岩体的离散性质,模 拟岩块之间的相互作用和 运动过程,评估边坡的整 体稳定性。
工程地质学-第六章岩质边坡
目录
• 岩质边坡的定义与分类 • 岩质边坡的稳定性分析 • 岩质边坡的加固与防护 • 岩质边坡的监测与预警 • 岩质边坡工程实例分析
01 岩质边坡的定义与分类
定义
总结词
岩质边坡是指由岩石构成的边坡,其稳定性对工程安全至关重要。
详细描述
岩质边坡是由各种岩石(如沉积岩、岩浆岩、变质岩等)构成的边坡,其特点是岩石的物理、化学和力学性质较 为稳定,不易发生风化、侵蚀等现象。岩质边坡的稳定性对于工程安全具有重要意义,特别是在山区、河流两岸 等地区,岩质边坡的稳定性问题尤为突出。
第6课 岩石边坡工程

第6章岩石边坡工程§6.1概述边坡按成因可分为自然边坡和人工边坡。
天然的山坡和谷坡是自然边坡,此类边坡是在地壳隆起或下陷过程中逐渐形成的。
通常发生较大规模破坏是自然边坡。
人工边坡是由于人类活动形成的边坡,其中挖方形成的边坡称为开方边坡,填方形成的称为构筑边坡,后者有时也称为坝坡。
人工边坡的几何参数可以人为控制。
边坡按组成物质可分为岩质边坡和土质边坡。
岩坡失稳与土坡失稳的主要区别在于土坡中可能滑动面的位置并不明显,而岩坡中的滑动面则往往较为明确,无需像土坡那样通过大量试算才能确定。
岩坡中结构面的规模、性质及其组合方式在很大程度上决定着岩坡失稳时的破坏形式;结构面的产状或性质稍有改变,岩坡的稳定性将会受到显著影响。
因此,要正确解决岩坡稳定性问题,首先需搞清结构面的性质、作用、组合情况以及结构面的发育情况等,在此基础上不仅要对破坏方式做出判断,而且对其破坏机制也必须进行分析,这是保证岩坡稳定性分析结果正确性的关键。
典型的边坡如图6-1所示。
边坡与坡顶面相交的部位称为坡肩;与坡底面相交的部位坡趾或坡脚;坡面与水平面的夹角称为坡面角或坡倾角;坡肩与坡脚间的高差称为坡高。
图6-1 边坡示意图边坡稳定问题是工程建设中经常遇到的问题,例如水库的岸坡、渠道边坡、隧洞进出口边坡、拱坝坝肩边坡以及公路或铁路的路堑边坡等,都涉及到稳定性问题。
边坡的失稳,轻则影响工程质量与施工进度;重则造成人员伤亡与国民经济的重大损失。
因此,不论土木工程还是水利水电工程,边坡的稳定问题经常成为需要重点考虑的问题。
§6.2岩石边坡破坏6.2.1 岩石边坡的破坏类型岩坡的破坏类型从形态上可分为崩塌和滑坡。
所谓崩塌是指块状岩体与岩坡分离,向前翻滚而下。
其特点是,在崩塌过程中,岩体中无明显滑移面。
崩塌一般发生在既高又陡的岩坡前缘地段,这时大块的岩体与岩坡分离而向前倾倒,如图6-2(a)所示;或者,坡顶岩体由于某种原因脱落翻滚而在坡脚下堆积,如图6-2(b)和(c)所示。
岩石边坡稳定分析

1.6 不同破坏模式的讨论
由于边坡岩体构造复杂多样,所以岩质边坡的破坏模式有许多种, 在大部分岩石力学及岩石边坡稳定方面的教材中,岩质边坡的简化 破坏形式可以分为:① 平面破坏(Plane Failure);②楔体破坏 (Wedge Failure);③倾倒破坏(Toppling Failure)。
边坡工程—边坡稳定性分析实例
杨松林(岩体稳定分析的广义条分法初步探讨,岩土工 程学报, 1999, 20(1))针对传统竖直条分法和萨尔玛法 应用于岩体边坡的稳定性分析的缺点,提出了适用范围更 广的广义条分法,广义条分法考虑了条块间分界面的应力 变形关系,采用条块间分界面的应力变形本构关系代替传 统的两类条分法对条块分界面上力的大小、方向或作用点 的人为假定,这一做法更加符合岩土工程的实际情况,并 采用优化搜索的方法给出了相对最危险的潜在滑动面及其 稳定系数
边坡工程—边坡稳定性分析实例
楔体滑动(Wedge slides)发 生在边坡被仅仅两个不平行 的不连续表面切割的情况下。 在这些情况下,近似的四边 滑块被两个岩体不连续表面 和两个地面的切平面围成。 倾倒破坏(Toppling)涉及 岩柱或岩块绕某一固定基面 转动。如图3为弯曲式倾倒 和块体式倾倒,另外还有弯 曲块体复合式倾倒。图4出 示了次生倾倒模式
边坡工程—边坡稳定性分析实例
工程地质(六章完整版) 第六章 土的工程性质

工程特性:
1. 高含水量、高塑性,硬塑或可塑状态。
2. 孔隙比大、低密度、孔隙饱水。
3. 压缩性低、强度高、地基承载力高。 4. 浸水后膨胀量小,但失水后收缩剧烈。
黄土(loessal soil):
是干旱气候条件下形成的一种特殊沉积物。
分布: 我国西北及华北地区,面积约63万km2。
特征:以粉粒为主,富含碳酸钙,肉眼 可见大孔隙,垂直节理发育,常呈现 直立的天然边坡。
第二节 土的野外鉴别 一、土的工程分类 1、按堆积年代分 2、按地质成因分 3、按有机质含量分 4、按颗粒级配和塑性指数分 二、野外鉴别 1、碎、卵石土 2、砂土 3、粘性土、粉土 4、新近堆积土 5、土的主要成因类型鉴定
残积土(residual soil):
岩石经风化后未被搬运而 残留于原地的碎屑物质所 组成的土体,它处于岩石 风化壳的上部。 其粒度成分和矿物成分受 气候和母岩岩性的控制。 其发育情况还和地形有关。
湿陷起始压力:开始出现明显湿陷的压力。
盐渍土(saline soil): 土中易溶盐含量>0.5% . 分布: 滨海型、冲积平原型、内陆型
盐渍土类型:
1. 氯盐型:具强烈的吸湿性导致土有 很大的塑性和压缩性。 2. 硫酸盐型:结晶时体积膨胀,失水 干燥时体积缩小,周期性松胀变化 使土的结构破坏。
湖积土( limnetic soil ):
湖边沉积物是湖浪冲蚀湖岸形成的碎屑物质 在湖边沉积而形成的。近岸带沉积的多是粗 颗粒的卵石、圆砾和砂土,远岸带则是细颗 粒的砂土和粘性土。
湖心沉积物是由河流携带的细小悬浮颗粒到 达湖心后沉积形成,主要是粘土和淤泥,常 夹有细砂、粉砂薄层,土的压缩性高,强度 低。 沼泽土主要由半腐烂的植物残体-泥炭组成, 含水量极高,承载力极低,不宜作天然地基。
岩质高边坡开挖与支护过程分析

岩质高边坡开挖与支护过程分析随着工程建设领域的不断发展,岩质高边坡开挖与支护技术越来越受到。
本文将详细分析岩质高边坡的开挖与支护过程,旨在为相关工程提供理论支持与实践指导。
岩质高边坡开挖是一项复杂的工程,其技术方法的选择应根据边坡的工程地质条件、水文地质条件、施工环境等因素进行综合考虑。
常用的开挖方法包括爆破开挖法和机械开挖法。
在开挖过程中,应注意以下几点:确定开挖顺序和台阶高度:根据边坡的实际情况,制定合理的开挖顺序和台阶高度,以确保施工安全和边坡稳定。
控制爆破参数:对于爆破开挖法,应合理选择爆破参数,如炸药类型、装药结构、爆破方向等,以最大程度地减少对边坡的损伤。
严格控制施工荷载:在开挖过程中,应严格控制施工机械和人员的荷载,避免对边坡造成过大的压力。
岩质高边坡开挖后,应及时采取支护措施,以防止边坡失稳。
支护的目的在于提高边坡的稳定性,防止滑坡、崩塌等灾害的发生。
常见的支护方法包括重力式挡墙、扶壁式挡墙、锚杆支护等。
在选择支护方法时,应考虑以下几点:边坡稳定性:应首先对边坡的稳定性进行分析,确定需要采取的支护措施。
工程地质条件:应充分考虑边坡的地质条件,包括岩体类型、岩石力学性质、地质构造等。
施工条件:应考虑施工环境、施工设备、工期等因素,选择易于实施且效果显著的支护方法。
合理设计支护结构:应根据边坡实际情况,合理设计支护结构,以确保其能够有效地提高边坡稳定性。
选择适宜的支护材料:应根据支护方法的选择,选取适宜的支护材料。
例如,采用锚杆支护时,应选择高质量的锚杆和喷射混凝土。
控制施工质量:在支护施工过程中,应严格控制施工质量,确保每一道工序都符合规范和设计要求。
岩质高边坡开挖与支护过程分析表明,开挖过程中的关键问题在于如何减少对边坡的损伤,以及如何控制施工荷载;而支护过程中的关键问题在于如何提高边坡的稳定性以及如何选择适宜的支护方法和材料。
解决这些问题的关键在于充分了解边坡的工程地质条件和水文地质条件,以及严格按照施工规范和设计要求进行施工。
地基基础电子教案第六章边坡稳定与挡土墙

第六章边坡稳定与挡土墙第一节边坡稳定一、概述引发边坡滑动的原因:坡顶堆放材料或建造建筑物、构筑物;车辆行驶、地震等引起的振动;土体中含水量或孔隙水压力增加;雨水或地面水流入边坡竖向裂缝等。
二、边坡稳定地基稳定性可采用圆弧滑动面法进行验算.最危险的滑动面上诸力对滑动中心所产生的抗滑力矩与滑动力矩应符合下式要求:M R/M S≥1.2式中 M S---滑动力矩; M R---抗滑力矩.当边坡坡角大于45°,坡高大于8m时,尚应按式M R/M S≥1.2验算坡体稳定性.在建设场区内,由于施工或其他因素的影响有可能形成滑坡的地段,必须采取可靠的预防措施,防止产生滑坡。
对具有发展趋势并威胁建筑物安全使用的滑坡,应及早整治,防止滑坡继续发展。
必须根据工程地质、水文地质条件以及施工影响等因素,认真分析滑坡可能发生或发展的主要原因,可采取下列防治滑坡的处理措施:1.排水:应设置排水沟以防止地面水浸入滑坡地段,必要时尚应采取防渗措施。
在地下水影响较大的情况下,应根据地质条件,做好地下排水工程;2.支挡:根据滑坡推力的大小、方向及作用点,可选用重力式抗滑挡墙、阻滑桩及其他抗滑结构。
抗滑挡墙的基底及阻滑桩的桩端应埋置于滑动面以下的稳定土(岩)层中。
必要时,应验算墙顶以上的土(岩)体从墙顶滑出的可能性;3.卸载:在保证卸载区上方及两侧岩土稳定的情况下,可在滑体主动区卸载,但不得在滑体被动区卸载;4.反压:在滑体的阻滑区段增加竖向荷载以提高滑体的阻滑安全系数。
三、滑坡推力应按下列规定进行计算:1.当滑体具有多层滑动面(带)时,应取推力最大的滑动面(带)确定滑坡推力;2.选择平行于滑动方向的几个具有代表性的断面(一般不得少于2个,其中应有一个是滑动主轴断面)进行计算。
根据不同断面的推力设计相应的抗滑结构;3.当滑动面为折线形时,滑坡推力可按下式计算(图6.4.3)。
F n=F n-1ψ+γtG nt-G nn tanφn-c n l n (6.4.3-1)ψ=cos(βn-1-βn)-sin(βn-1-βn)tanφn (6.4.3-2)式中 F n,F n-1---第n块、第n-1块滑体的剩余下滑力;ψ---传递系数;γt---滑坡推力安全系数;G nt,G nn---第n块滑体自重沿滑动面、垂直滑动面的分力;φn---第n块滑体沿滑动面土的内摩擦角标准值;c n---第n块滑体沿滑动面土的粘聚力标准值;l n---第n块滑体沿滑动面的长度;4.滑坡推力作用点,可取在滑体厚度的二分之一处;5.滑坡推力安全系数,应根据滑坡现状及其对工程的影响等因素确定,对地基基础设计为甲级的建筑物宜取1.25,设计等级为已级的建筑物宜取1.15,设计等级为丙级的建筑物宜取1.05;6.根据土(岩)的性质和当地经验,可采用试验和滑坡反算相结合的方法,合理地确定滑动面上的抗剪强度。
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第6章岩石边坡工程 (213)§6.1 概述 (213)§6.2 岩石边坡破坏 (214)6.2.1 岩石边坡的破坏类型 (214)6.2.2 边坡稳定的影响因素 (215)§6.3 岩石边坡稳定分析 (217)6.3.1 圆弧法岩坡稳定分析 (217)6.3.2 平面滑动岩坡稳定分析 (221)6.3.3 双平面滑动岩坡稳定分析 (226)6.3.4 力多边形法岩坡稳定分析 (228)6.3.5 力的代数叠加法岩坡稳定分析 (230)6.3.5 楔形滑动岩坡稳定分析 (231)6.3.6 倾倒破坏岩坡稳定分析 (234)§6.4 岩石边坡加固 (237)6.4.1 用混凝土填塞岩石断裂部分 (237)6.4.2 锚栓或预应力缆索加固 (237)6.4.3 混凝土挡墙或支墩加固 (238)6.4.4 挡墙与锚栓相结合的加固 (238)6.5 岩石边坡加固实例 (240)习题 (242)第6章岩石边坡工程§6.1概述倾斜的地面称为坡或斜坡。
露天矿井开挖形成的斜坡构成了采矿区的边界,因此称为边坡;在铁路、公路建设施工中,所形成的路堤斜坡称为路堤边坡;开挖路堑所形成的斜坡称为路堑边坡;在水利建设中开挖所形成的斜坡也称为边坡。
在土木工程中常称为边坡的实际上是建筑边坡,就是在建(构)筑物场地或其周边,由于建(构)筑物和市政工程开挖或填筑施工所形成的人工边坡和对建(构)筑物安全或稳定有影响的自然边坡。
边坡按成因可分为自然边坡和人工边坡。
天然的山坡和谷坡是自然边坡,此类边坡是在地壳隆起或下陷过程中逐渐形成的。
较大规模的破坏都是自然边坡。
人工边坡是由于人类活动形成的边坡,其中挖方形成的边坡称为开方边坡,填方形成的称为构筑边坡,后者有时也称为坝坡。
人工边坡的几何参数可以人为控制。
边坡按组成物质可分为岩质边坡和土质边坡。
岩坡失稳与土坡失稳的主要区别就在于土坡中可能滑动面的位置并不明显,而岩坡中的滑动面则往往较为明确,无需像土坡那样通过大量试算才能确定。
岩坡中结构面的规模、性质及其组合方式在很大程度上决定着岩坡失稳时的破坏形式;结构面的产状或性质稍有改变,则岩坡的稳定性将会受到显著影响。
因此,要正确解决岩坡稳定性问题,首先需搞清结构面的性质、作用、组合情况以及结构面的发育情况等,在此基础上不仅要对破坏方式做出判断,而且对其破坏机制也必须进行分析,这是保证岩坡稳定性分析结果正确性的关键。
典型的边坡如图6-1所示。
边坡与坡顶面相交的部位称为坡肩;与坡底面相交的部位坡趾或坡脚;坡面与水平面的夹角称为坡面角或坡倾角;坡肩与坡脚间的高差称为坡高。
图6-1 边坡示意图边坡稳定向题是工程建设中经常遇到的问题,例如水库的岸坡、渠道边坡、隧洞进出口边坡、拱坝坝肩边坡以及公路或铁路的路堑边坡等,都涉及到稳定性问题。
边坡的失稳,轻则影响工程质量与施工进度;重则造成人身伤亡与国民经济的重大损失。
因此,不论土木工程还是水利水电工程,边坡的稳定问题经常成为需要重点考虑的问题。
§6.2岩石边坡破坏6.2.1 岩石边坡的破坏类型岩坡的破坏类型从形态上可分为崩塌和滑坡。
所谓崩塌是指块状岩体与岩坡分离,向前翻滚而下。
其特点是,在崩塌过程中,岩体中无明显滑移面。
崩塌一般发生在既高又陡的岩坡前缘地段,这时大块的岩体与岩坡分离而向前倾倒,如图6-2(a)所示;或者,坡顶岩体由某种原因脱落翻滚而在坡脚下堆积,见图6-2(b)和(c)所示。
它经常产生于坡顶裂隙发育的地方。
其起因是由于风化等原因减弱了节理面的内聚力;或由于雨水进入裂隙产生水压力所致;或者也可能由于气温变化、冻融松动岩石的结果;或者是植物根系生长造成膨胀压力,以及地震、雷击等原因而引起。
自然界的巨型山崩,总是与强烈地震或特大暴雨相伴生。
所谓岩石边坡的滑坡是指岩体在重力作用下,沿坡内软弱结构面产生的整体滑动。
与崩塌相比,滑坡通常以深层破坏形式出现,其滑动面往往深入坡体内部,甚至延伸到坡脚以下,其滑动速度虽比崩塌缓慢,但不同的滑坡其滑速可以相差很大,这主要取决于滑动面本身的物理力学性质。
当滑动面通过塑性较强的岩土体时,其滑速一般比较缓慢;相反,当滑动面通过脆性岩石,如果滑面本身具有一定的抗剪强度,在构成滑面之前可承受较高的下滑力,那么一旦形成滑面即将下滑时,抗剪强度急剧下降,滑动往往是突发而迅速的。
滑坡可分为平面滑动、楔形滑动以及旋转滑动。
平面滑动是一部分岩体在重力作用下沿着某一软弱面(层面、断层、裂隙)的滑动,如图6-3(a)所示。
滑面的倾角必须大于滑面的内摩擦角,否则无论坡角和坡高的大小如何,边坡都不会滑动。
平面滑动不仅要求滑体克服滑面底部的阻力,而且还要克服滑面两侧的阻力。
在软岩(例如页岩)中,如果滑面倾角远大于内摩擦角,则岩石本身的破坏即可解除侧边约束,从而产生平面滑动。
而在硬岩中,如果结构面横切到坡顶,解除了两侧约束时,才可能发生平面滑动。
当两个软弱面相交,切割岩体形成四面体时,就可能出现楔形滑动(图6-3,b)。
如果两个结构面的交线因开挖而处于出露状态,不需要地形上或结构上的解除约束即可能产生滑动。
法国马尔帕塞坝的崩溃(1656年)就是岩基楔形滑动的结果。
旋转滑动的滑面通常呈弧形,见图6-3(c),这种滑动一般产生于非成层的均质岩体中。
图6-2(图c的标题改为崩塌破坏)图6-3 边坡实际的破坏形式是很复杂的,除上述两种主要破坏形式外,还有介于崩塌与滑坡之间的滑塌,以及倾倒、剥落、流动等破坏方式;有时也可能出现以某种破坏方式为主,兼有其它若干破坏形式的综合破坏。
岩坡的滑动过程有长有短,有快有慢,一般可分为三个阶段。
初期是蠕动变形阶段,这一阶段中坡面和坡顶出现张裂缝并逐渐加长和加宽;滑坡前缘有时出现挤出现象,地下水位发生变化,有时会发出响声。
第二阶段是滑动破坏阶段,此时滑坡后缘迅速下陷,岩体以极大的速度向下滑动。
此一阶段往往造成巨大的危害。
最后是逐渐稳定阶段,这一阶段中,疏松的滑体逐渐压密,滑体上的草木逐渐生长,地下水渗出由浑变清等。
6.2.2 边坡稳定的影响因素1.结构面在边坡破坏中的作用许多边坡在陡坡角和几百米高的条件下是稳定的,而许多平缓边坡仅高几十米就破坏了。
这种差异是因为岩石边坡的稳定是随岩体中结构面(诸如断层、节理、层面等)的倾角而变化的。
如果这些结构面是直立的或水平的,就不会发生单纯的滑动,此时的边坡破坏将包括完整岩块的破坏以及沿某些结构面发生的移动。
另一方面,如果岩体所含的结构面倾向于坡面,倾角又在30°到70°之间,就会发生简单的滑动。
因此,边破变形与破坏的首要条件,在于坡体中存在各种形式的结构面。
岩体的结构特征对边坡应力场的影响主要表现为由于岩土体的不均一和不连续性,使沿结构面周边出现应力集中和应力阻滞现象。
因此,它构成了边坡变形与破坏的控制性条件,从而形成不同类型的变形与破坏机制。
边坡结构面周边应力集中的形式主要取决于结构面的产状与主压应力的关系。
结构面与主压应力平行,将在结构面端点部位或应力阻滞部位出现拉应力和剪应力集中,从而形成向结构面两侧发展的张裂缝。
结构面与主压应力垂直,将发生平行结构面方向的拉应力,或在端点部位出现垂直于结构面的压应力,有利于结构面压密和坡体稳定。
结构面与主压应力斜交,结构面周边主要为剪应力集中,并于端点附近或应力阻滞部位出现拉应力。
顺坡结构面与主压应力成30~40°交角,将出现最大剪应力与拉应力值,对边坡稳定十分不利,坡体易于沿结构面发生剪切滑移,同时可能出现折线型蠕滑裂隙系统。
结构面相互交汇或转折处,形成很高的压应力及拉应力集中区,其变形与破坏常较剧烈。
2.边坡外形改变对边坡稳定性的影响河流、水库及湖海的冲刷及淘刷,使岸坡外形发生变化。
当侵蚀切露坡体底部的软弱结构面,使坡体处于临空状态,或侵蚀切露坡体下伏软弱层的顶面时,使坡体失去平衡,最后导致破坏。
人工削坡时未考虑岩体结构特点,切露了控制斜坡稳定的主要软弱结构面,形成或扩大了临空面,使坡体失去支撑,会导致斜坡的变形与破坏。
施工顺序不当,坡顶开挖进度慢而坡脚开挖速度快,加陡斜坡或形成倒坡。
坡角增加时,坡顶及坡面张力带范围扩大,坡脚应力集中带的最大剪应力也随之增大。
坡顶、坡脚应力集中增大,会导致斜坡的变形与破坏。
3.岩体力学性质的改变对边坡稳定性的影响风化作用使坡体强度减小,坡体稳定性大大降低,促进斜坡变形与破坏。
坡体岩土风化越深,斜坡稳定性越差,稳定坡角越小。
斜坡的变形与破坏大都发生在雨季或雨后,还有部分发生在水库蓄水和渠道放水之后,有的则发生在施工排水不当的情况下。
这些都表明水对斜坡稳定性的影响是显著的。
当斜坡岩土体亲水性较强或有易溶矿物成分时,如含易溶盐类的粘土质页岩、钙质页岩、凝灰质页岩、泥灰岩或断层角砾岩等,浸水易软化、泥化或崩解,导致边坡变形与破坏。
因此,水的浸润作用对斜坡的危害性大而普遍。
4.边坡直接受各种力的作用区域构造应力的变化、地震、爆破、地下静水压力和动水压力,以及施工荷载等,都使斜坡直接受力,对斜坡稳定的影响直接而迅速。
边坡处于一定历史条件下的地应力环境中,特别是在新构造运动强烈的地区,往往存在较大的水平构造残余应力。
因而这些地区边坡岩体的临空面附近常常形成应力集中,主要表现为加剧应力差异分布。
这在坡脚、坡面及坡顶张力带表现得最明显。
研究表明,水平构造残余应力愈大,其影响愈大,二者成正比关系。
与自重应力状态下相比,边坡变形与破坏的范围增大,程度加剧。
由于雨水渗入,河水水位上涨或水库蓄水等原因,地下水位抬高,使斜坡不透水的结构面上受到静水压力作用,它垂直于结构面而作用在坡体上,削弱了该面上所受滑体重量产生的法向应力,从而降低了抗滑阻力。
坡体内有动水压力存在,会增加沿渗流方向的推滑力,当水库水位迅速回落时犹甚。
地震引起坡体振动,等于坡体承受一种附加荷载。
它使坡体受到反复振动冲击,使坡体软弱面咬合松动,抗剪强度降低或完全失去结构强度,斜坡稳定性下降甚至失稳。
地震对斜坡破坏的影响程度,取决于地震强度大小,并与斜坡的岩性、层理、断裂的分布和密度以及坡面的方位和岩土体含水性有关。
由上述可见,应根据岩土体的结构特点、水文地质条件、地形地貌特征,并结合区域地质发育史,分析各种营力因素的作用性质及其变化过程,来论证边坡的稳定性。
§6.3 岩石边坡稳定分析在进行岩坡稳定分析时,首先应当查明岩坡可能的滑动类型,然后对不同类型采用相应的分析方法。
严格而言,岩坡滑动大多属空间滑动问题,但对只有一个平面构成的滑裂面,或者滑裂面由多个平面组成而这些面的走向又大致平行者,且沿着走向长度大于坡高时,也可按平面滑动进行分析,其结果偏于安全。
在平面分析中,常常把滑动面简化为圆弧、平面、折面,把岩体看作为刚体,按莫尔—库仑强度准则对指定的滑动面进行稳定验算。