第6章 邊坡巖體穩(wěn)定性分析

1、第六章 邊坡巖體穩(wěn)定性分析6.1 邊坡巖體中的應力分布6.2 邊坡巖體的變形與破6.3 單平面滑動巖體穩(wěn)定性計算v研究目的：研究邊坡變形破壞的機理(包括應力分布及變形破壞特征)與穩(wěn)定性，為邊坡預測預報及整治提供巖體力學依據(jù)。其中穩(wěn)定性計算是巖體邊坡穩(wěn)定性分析的核心。6.1 邊坡巖體中的應力分布特征一、應力分布特征v在巖體中進行開挖，形成人工邊坡后，由于開挖卸荷，在近邊坡面一定范圍內的巖體中，發(fā)生應力重分布作用，使邊坡巖體處于重分布應力狀態(tài)。v邊坡巖體為適應重分布應力狀態(tài)，將發(fā)生變形和破壞。因此，研究邊坡巖體重分布應力特征是進行穩(wěn)定性分析的基礎。v 邊坡面附近的主應力跡線發(fā)生偏轉。最大主應力與坡

2、面近于平行，最小主應力與坡面近于正交，向坡體內逐漸恢復初始應力狀態(tài)。v 坡面上徑向應力為零，為雙向應力狀態(tài)，向坡內逐漸轉為三向應力狀態(tài)。v(3) 坡面附近產生應力集中帶。在坡腳附近，最大剪應力增高，最易發(fā)生剪切破壞。在坡肩附近，常形成拉應力帶。邊坡愈陡，則此帶范圍愈大，因此，坡肩附近最易拉裂破壞。 v(4) 最大剪應力跡線為凹向坡面的弧線。二、影響邊坡應力分布的因素v(1)天然應力 水平天然應力使坡體應力重分布作用加劇。v(2)坡形、坡高、坡角及坡底寬度v坡高不改變應力等值線的形狀，但改變主應力的大小。坡角影響邊坡巖體應力分布圖象。v坡底寬度對坡腳巖體應力有較大的影響。v坡面形狀對重分布應力也

3、有明顯的影響。v(3)巖體性質及結構特征v巖體變形模量對邊坡應力影響不大，泊松比對邊坡應力影響較大。這是由于泊松比的變化，可以使水平自重應力發(fā)生改變。v彈性模量：應力和應變的比值；泊松比：橫向應變與縱向應變的比值。v(4)結構面v結構面的存在使坡體中應力發(fā)生不連續(xù)分布，并在結構面周邊或端點形成應力集中帶或阻滯應力的傳遞，這種情況在堅硬巖體邊坡中尤為明顯。6.2 邊坡巖體的變形與破壞v巖體邊坡的變形與破壞是邊坡發(fā)展演化過程中兩個不同的階段，變形屬量變階段，而破壞則是質變階段，它們形成一個累進性變形破壞過程。一、邊坡巖體變形的基本類型 1、卸荷回彈、卸荷回彈在成坡過程中，由于荷重不斷減少，邊坡巖體

4、在減荷方向(臨空面) 產生伸長變形，即卸荷回彈。天然應力越大，向臨空方向的回彈變形量也越大。往往會伴隨產生一系列的張性結構面。2、蠕變變形、蠕變變形v邊坡巖體中的應力對于人類工程活動的有限時間來說，可以認為是保持不變的。在這種近似不變的應力作用下，邊坡巖體的變形也將會隨時間不斷增加，這種變形稱為蠕變變形。v當邊坡內的應力未超過巖體的長期強度時，則這種變形所引起的破壞是局部的。反之，這種變形將導致邊坡巖體的整體失穩(wěn)。v這種破裂失穩(wěn)是經過局部破裂逐漸產生的，幾乎所有的巖體邊坡失穩(wěn)都要經歷這種逐漸變形破壞過程。二、邊坡破壞的基本類型單平面滑動雙平面滑動多平面滑動邊坡破壞的基本類型楔形狀滑動圓弧形滑動

5、平面滑動滑坡傾倒破壞崩塌楔形傾倒破壞多平面三、影響巖體邊坡變形破壞的因素v1、巖性 決定巖體邊坡穩(wěn)定性的物質基礎。 v2、巖體結構 巖體結構及結構面的發(fā)育特征是巖體邊坡破壞的控制因素。v3、水的作用 使巖土的質量增大、滑動面的滑動力增大；巖土軟化、抗剪強度降低；對巖體產生動水壓力和靜水壓力。v4、風化作用 使巖體內裂隙增多、擴大，透水性增強，抗剪強度降低。v5、地形地貌 直接影響邊坡內的應力分布特征，進而影響邊坡的變形破壞形式及邊坡的穩(wěn)定性。v6、地震 產生地震慣性力 v7、天然應力v8、人為因素四、穩(wěn)定性系數(shù)的計算和穩(wěn)定性評價v穩(wěn)定性系數(shù)=可供利用的抗滑力/滑動力v安全系數(shù)：根據(jù)各種因素規(guī)定

6、的允許的穩(wěn)定性系數(shù)。大小是根據(jù)各種影響因素人為規(guī)定的，必須大于1。1 穩(wěn)定 1 不穩(wěn)定v在多數(shù)情況下，計算的穩(wěn)定性系數(shù)都有一定誤差，因此，為保險起見，引入安全系數(shù)的概念邊坡不穩(wěn)定;邊坡穩(wěn)定ssKK影響因素：巖體工程地質特征研究的詳細程度；各種計算參數(shù)誤差的大?。挥嬎惴€(wěn)定性系數(shù)時，是否考慮了全部作用力；計算過程中各種中間結果的誤差大小；工程的設計年限、重要性以及邊坡破壞后的后果。安全系數(shù)一般=1.051.5 6.3 單平面滑動邊坡巖體穩(wěn)定性計算sincosGLCtgGFFjjrs1、僅有重力作用時、僅有重力作用時v滑動面上的抗滑力Fs=Gcostgj+CjL v滑動力FrGsinv穩(wěn)定性系數(shù)2、有水壓力作用、有水壓力作用作用于CD上的靜水壓力V25 . 0wwgZV作用于AD上的靜水壓力U為sin21wwwwZHgZV邊坡穩(wěn)定性系數(shù)為cossin)sincos(VGADCtgVUGjj3、有水壓力作用與地震作用、有水壓力作用與地震作用邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)coscossin)sinsincos(EKjjEKFVGADCtgFVUGFEK=1G水平地震作用地質隊員之歌v地質學是一門獨特的科學，她是自然科學，但她與其他學科有很大不同。她與社會