巖體力學-第五章 巖石邊坡PPT

1、第五章巖石邊坡本章主要講授的內(nèi)容：巖石工程設計一般方法；潛在邊坡問題評價；邊坡問題的平面破壞分析；邊坡問題的楔體破壞分析；邊坡監(jiān)測與預報；邊坡加固方法邊坡分類：按組成物質(zhì)分：巖石邊坡和土質(zhì)邊坡 按成因分：天然邊坡和人工邊坡巖石邊坡和土質(zhì)邊坡的物質(zhì)構成無本質(zhì)差別，但是其結(jié)構完全不同，工程地質(zhì)以及水文地質(zhì)、力學特性顯著不同，使得兩者的力學性能、邊坡破壞模式不同。本章主要講 巖石邊坡潛在邊坡問題評價（邊坡巖體穩(wěn)定性的初步評價）邊坡巖體變形特征：松動和蠕動1.松動：邊坡形成初始階段，坡體表面往往出現(xiàn)一系列與坡面平行陡傾角張開裂隙，稱為松動，是一種斜坡卸荷回彈的過程和現(xiàn)象實踐中把發(fā)育有松動裂隙的坡體部位

2、，稱為邊坡松動帶。是邊坡變行和破壞的初始表現(xiàn)。2.蠕動：邊坡在自重應力為主的坡體應力長期作用下，向臨空方向緩慢而持續(xù)的變形，稱為蠕動。分為表層蠕動：對于破碎的巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡是一種典型的蠕動深層蠕動:包括軟弱基蠕動和坡體蠕動.邊坡破壞基本類型圓弧破壞，平面破壞，楔體破壞和傾倒破壞前三者可以統(tǒng)稱為滑坡，傾倒破壞也叫崩塌。圓弧破壞：在表土、廢石堆和散體結(jié)構中常見的破壞平面破壞：結(jié)構面走向和邊坡走向平行或接近平行，結(jié)構面傾向和坡面傾向一致或接近一致時，如果結(jié)構面跡線在坡面上出露，則可能出現(xiàn)平面破壞。楔體破壞：在塊狀巖體結(jié)構中，當兩組結(jié)構面與坡面斜交，切割成楔體結(jié)構：兩結(jié)構面交線出露于邊坡坡面時，可

3、能出現(xiàn)楔體破壞。傾倒破壞：在層狀結(jié)構巖體中，結(jié)構面平行于邊坡走向，傾向與坡面傾向相反，且受垂直坡面的結(jié)構面切割。2.邊坡穩(wěn)定的影響因素：不連續(xù)面的破壞作用改變斜坡變形，引起坡體應力分布變化改變邊坡巖體的力學性質(zhì)，使坡體強度降低邊坡直接受各種力作用結(jié)構體的實體比例投影l(fā)該方法由中國科學院地質(zhì)研究所研究員孫玉科提出；l將結(jié)構面的赤平極射投影和平行投影結(jié)合起來，根據(jù)實測數(shù)據(jù)比例作實體比例投影。l可求切割成結(jié)構體的結(jié)構面及其組合交線的相對關系及其具體空間方位。l赤平投影解決面、線的夾角和組合關系；l實體比例（直角投影）解決面、線和點的長度距離問題。實體比例投影AOKMBCLD結(jié)構面COKMB,為B1B

4、2結(jié)構面AOLMD ,為A1A2坡面為的D1D2MKH實體比例投影3D1O1K1M1L4D2L2K2M2O3O3M步驟1.作三個面的赤平投影,O1K1為結(jié)構面B1B2與坡面D1D2的交線投影O1L1為結(jié)構面A1A2與坡面D1D2的交線投影O1M1為結(jié)構面A1A2與結(jié)構面B1B2的交線投影H危險結(jié)構面檢驗危險結(jié)構面檢驗.Markland.Markland檢驗方法檢驗方法. .邊坡投影大圓弧邊坡投影大圓弧. .兩交線投影兩交線投影. .結(jié)構面摩擦角作摩擦圓結(jié)構面摩擦角作摩擦圓交線的投影位于位于投影圓弧和摩擦圓所圍成的陰影區(qū)內(nèi)，邊坡潛在交線的投影位于位于投影圓弧和摩擦圓所圍成的陰影區(qū)內(nèi)，邊坡潛在不穩(wěn)

5、定不穩(wěn)定. . HockingHocking檢驗方法檢驗方法邊坡巖體結(jié)構圖的基本內(nèi)容.擬建邊坡外形輪廓線平面圖，即臺階、坡面線和境界線.邊坡巖體結(jié)構類型分界線.邊坡巖體結(jié)構面及坡面的赤平投影圖.邊坡潛在穩(wěn)定性分析編制邊坡巖體結(jié)構圖的基礎資料工程地質(zhì)平面圖：表達工程地質(zhì)巖組劃分和構造結(jié)構面分級地質(zhì)年代和相應的地層單位表巖石地層單位：以巖石巖相特征作為主要依據(jù)而劃分的地層單位。主要巖石地層單位包括群、組、段和層。地質(zhì)年代表地質(zhì)年代表工程地質(zhì)巖組劃分(谷德振教授提出)結(jié)構面分類：原生結(jié)構面，構造結(jié)構面和次生結(jié)構面巖組劃分標志：巖性標志，成因相同(巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖)，具有同類物質(zhì)成分的單種巖石；

6、原生結(jié)構標志，每一巖組中原生結(jié)構面(沉積結(jié)構面、火成結(jié)構面和變質(zhì)結(jié)構面)成因相同。地質(zhì)成因和工程施工需要是工程地質(zhì)巖組劃分的原則。巖體結(jié)構：巖體中的結(jié)構單元(不連續(xù)面和結(jié)構體)的組合和排列形式叫巖體結(jié)構。包括整體狀結(jié)構，塊狀結(jié)構，層狀結(jié)構，碎裂結(jié)構，散體狀結(jié)構構造結(jié)構面分級：邊坡工程布置平面圖巖體結(jié)構面力學性質(zhì)(第二章 巖體力學的力學特性中講的)編制邊坡巖體結(jié)構圖的方法.繪坡底線.繪制開挖線.統(tǒng)計在邊坡面上出露的巖組界線和結(jié)構面線.繪制赤平極射投影圖和實體比例投影圖.應用邊坡巖體結(jié)構圖，初步分析評價邊坡穩(wěn)定性，危險結(jié)構面檢驗邊坡平面破壞分析平面破壞的條件：.邊坡上有一組接近于邊坡平行的結(jié)構面.

7、這組結(jié)構面必須在坡面上出露，也就是說他的傾角小于坡面傾角.在邊坡上還必須存在一組與邊坡正交的結(jié)構面，而且這組結(jié)構面對結(jié)構體的抗滑力很小.結(jié)構面傾角大于其摩擦角平面破壞力學模型假定：a.滑動面與張裂縫平行于邊坡走向b.張裂縫是直立的，其中充有深度為的水c.滑動面上有靜水壓力d.只有滑動沒有轉(zhuǎn)動，e.考慮單位長度巖片，并假定橫向節(jié)理存在，在結(jié)構體側(cè)面沒有滑動阻力。f.滑動面抗剪強度002222222(cossin)tancossin11 ()sin22sin()()cotcot2211cotcot21cottantan2wppppwwwpppfpfpfpc AWU VFVWHZAVZUZHZHZ

8、HZHWZHHWHZ 抗滑力下滑力張裂縫在坡頂 =張裂縫在坡面（)VUWZHwZfp邊坡穩(wěn)定系數(shù)F的取值：1 新設計邊坡，重要工程F1.31.5，一般工程F1.151.3，次要工程F1.051.152.驗算邊坡穩(wěn)定F1.101.25將安全系數(shù)整理成無量綱形式不考慮粘結(jié)力，只與H,w/Z有關。00222(cos()tancot1 R= S= sin1cotcotsin1cotcotcotppwwwppfpppfcH PQR PSFQRSZZZ HPHHZQHZQH2 張裂縫在坡頂（） 張裂縫在坡面0(cos()tancotppQR PSFQRS主要特點和適用條件.力學模型和計算公式簡單適用于勻質(zhì)

9、砂性土，順層巖質(zhì)邊坡，以及沿基巖產(chǎn)生平面破壞的穩(wěn)地分析楔體破壞分析只考慮結(jié)構面摩擦力相關計算.垂直交線平面內(nèi)水平方向平衡X方向平衡sin()sin()22ABRR2AR2(2)ARBRW.垂直于兩結(jié)構面交線方向平衡方向平衡cos()cos()cos22ABiRRWiW0()tansinABwiRRFW.沿著兩結(jié)構面交線方向,方向平衡滿足穩(wěn)定性要求ZYX楔體破壞分析0sin()sin()22cos()cos()cos22tansintansin2ABABiwiRRRRWFARBR2icosiWsiniWWsin()sin()22cos()cos()cos022ABABiRRRRWsin()cos

10、sin()22 sinsin()2iABBWRRRsin()cossin()221sinsin()22sincoscossin()22sinsin()2cossinsin2iABiiWRRWW楔體破壞分析0cossinsin()sin()22coscossin(sin()sin()sin22sin2tansintansin2iABiiABwiWRRWWRRFARBR2icosiWsiniWW楔體破壞分析0000cossintansin()tansintan2sinsintansin2iABwiiiWRRFWW同時考慮摩擦力、粘結(jié)力和水壓力的楔體破壞分析3()() tan() tan22wwwO

11、 AO BO AO BFcXcYAXBYH24452,sinsincosnaX13351,sinsincosnbY,25,coscoscossinsinabna nbna nbA,25,coscoscossinsinbana nbna nbB.一般分析摩擦錐：假定結(jié)構面摩擦強度在各個方向相同，則可設想一個圍繞法向力的摩擦錐。思路.作出楔形結(jié)構體示意圖.作出楔體各面的赤平投影.求楔體各面的面積，利用赤平投影求得各個交角.求作用在楔體上的力：重力，水壓力和水推力，.計算視摩擦角.求安全系數(shù).在邊坡充水時楔體底部的力.加錨固力知道滿足安全系數(shù)要求。邊坡監(jiān)測與預報邊坡監(jiān)測主要是地面和巖體內(nèi)部位移，裂隙監(jiān)測和邊坡體內(nèi)水壓力監(jiān)測。地面位移觀測采用