邊坡研究意義及穩(wěn)定性分析教學文稿

1、工程(gngchng)地質學基礎 邊坡研究意義邊坡研究意義(yy)及穩(wěn)定性及穩(wěn)定性分析分析中國礦業(yè)大學地質工程(gngchng)專業(yè)第一頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院1 基本概念及研究基本概念及研究(ynji)意意義義斜坡定義：指地殼表面一切具有臨空面地質體；其特點是斜坡定義：指地殼表面一切具有臨空面地質體；其特點是 具有一定坡度具有一定坡度(pd)(pd)和高度。和高度。第二頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院1 基本概念及研究基本概念及研究(ynji)意義意義 自然斜坡(xip)和人工邊坡的概念 自然斜坡(xip)：就是在一定的地質環(huán)境中山坡, 在一定地質營力作用下形

2、成和演化成的自然歷史過程的產(chǎn)物。海岸,河湖岸等。 人工邊坡：人類為某種工程、經(jīng)濟需要而開挖，往往是在自然斜坡(xip)基礎上形成的，其特點是有規(guī)則的幾何形態(tài)。路塹,礦坑,人工開挖基坑等。第三頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院1 基本概念及研究基本概念及研究(ynji)意義意義 研究意義 斜坡或邊坡在形成過程中，其內部的應力狀態(tài)也將發(fā)生變化，引起應力重分布應力集中斜坡變形、破壞危及安全。 滑坡(hup)、崩塌、泥石流 我國是一個滑坡(hup)、崩塌多發(fā)的國家，據(jù)不完全統(tǒng)計，自80年代以來，每年我國都有一次重大崩、滑災害事故發(fā)生。第四頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院1 基本概

3、念及研究基本概念及研究(ynji)意義意義20世紀世紀(shj)以來，我國代表性的崩、滑地質災害以來，我國代表性的崩、滑地質災害第五頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院1 基本概念及研究基本概念及研究(ynji)意意義義第六頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院1 基本概念及研究基本概念及研究(ynji)意義意義第七頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院1 基本概念及研究基本概念及研究(ynji)意意義義第八頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院1 基本概念及研究基本概念及研究(ynji)意意義義第九頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院1 基本概念及研究基本概

4、念及研究(ynji)意義意義第十頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院1 基本概念及研究基本概念及研究(ynji)意意義義第十一頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院1 基本概念及研究基本概念及研究(ynji)意意義義第十二頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院1 基本概念及研究基本概念及研究(ynji)意意義義第十三頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院1 基本概念及研究基本概念及研究(ynji)意意義義第十四頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院 中國礦業(yè)大學CHINA UNIVERSITY OF MINING AND TECHNOLOGY第十五頁，共29頁。

5、中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院1 基本概念及研究基本概念及研究(ynji)意義意義第十六頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院2 斜坡巖土應力分布斜坡巖土應力分布(fnb)特征特征 當斜坡形成時，在斜坡表面產(chǎn)生卸荷回彈變形（上），（a）重力場型（b）水平應力(yngl)場型。 進一步的引起應力(yngl)的重分布（下） 。 第十七頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院2 斜坡巖土應力斜坡巖土應力(yngl)分布特分布特征征2.1 斜坡應力場的基本特征 （1）最大主應力近于(jn y)平行臨空面，最小主應力近于(jn y)與坡面正交。 第十八頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學

6、院2 斜坡巖土應力斜坡巖土應力(yngl)分分布特征布特征坡腳剪應力集中坡腳剪應力集中(jzhng)形成剪應力增高形成剪應力增高帶。帶。坡頂附近坡頂附近(fjn)出現(xiàn)拉應力。出現(xiàn)拉應力。 第十九頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院2 斜坡斜坡(xip)巖土應力分布巖土應力分布特征特征第二十頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院2 斜坡巖土應力分布斜坡巖土應力分布(fnb)特征特征（3）最大剪應力跡線）最大剪應力跡線由原來的直線由原來的直線(zhxin)變?yōu)榻茍A變?yōu)榻茍A弧線，并凹向臨空面弧線，并凹向臨空面。 第二十一頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院2 斜坡斜坡(xi

7、p)巖土應力分布巖土應力分布特征特征總結：總結：（1 1）最大重應力近于平行臨空面，最小重應力近于與坡面正）最大重應力近于平行臨空面，最小重應力近于與坡面正交。交。（2 2）坡腳剪應力集中形成剪應力增高帶，坡頂附近出現(xiàn)拉應）坡腳剪應力集中形成剪應力增高帶，坡頂附近出現(xiàn)拉應力。力。（3 3）最大剪應力跡線由原來的直線變?yōu)榻疲┳畲蠹魬E線由原來的直線變?yōu)榻?jn s)(jn s)圓弧線，圓弧線，并凹向臨空面。并凹向臨空面。 （4 4）坡面的實際徑向壓力為零。）坡面的實際徑向壓力為零。 第二十二頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院2 斜坡斜坡(xip)巖土應力分布巖土應力分布特征特征2

8、.2 斜坡(xip)應力場的影響因素坡形巖土體性質(xngzh)原始應力狀態(tài)第二十三頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院2 斜坡斜坡(xip)巖土應力分布特巖土應力分布特征征（1）原始應力(yngl)狀態(tài)斜坡張力集中位置與原始應力(yngl)狀態(tài)、坡角關系第二十四頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院2 斜坡巖土應力斜坡巖土應力(yngl)分布分布特征特征當斜坡當斜坡(xip)中存在較高原始應力時，斜坡中存在較高原始應力時，斜坡(xip)更容易出現(xiàn)更容易出現(xiàn)變形破壞。變形破壞。第二十五頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院2 斜坡巖土應力分布斜坡巖土應力分布(fnb)特征特

9、征（2）坡形的影響(yngxing)坡腳最大剪應力和坡形之間關系(gun x)圖解 Stacey，1970第二十六頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院2 斜坡斜坡(xip)巖土應力分布巖土應力分布特征特征（2）坡形的影響）坡形的影響(yngxing)坡角明顯改變應力狀況。隨坡角變陡，坡面復檢張力帶范圍也隨 之擴大和增強。坡腳應力集中帶最大剪應力值隨之增高。坡底寬度對坡腳的應力狀態(tài)也有一定的影響，當W0.8H時，則保持為 一常值。研究表明，坡高并不改變應力等值線圖像，但坡內各處的應力值 隨坡高增高而線性增大。第二十七頁，共29頁。中國礦業(yè)大學資源與地球科學學院2 斜坡巖土應力斜坡巖土應力(yngl)分布分布特征特征u斜坡的平面形態(tài)對其應力狀態(tài)也有明顯的影響斜坡的平面形態(tài)對其應力狀態(tài)也有明顯的影響(yngxing)(yngxing)。三維。三維分析表明，平面形態(tài)上的應力的支撐，應力集中程度明顯減緩。圓分析表明，平面形態(tài)上的應力的支撐，應力集中程度明顯減緩。圓形和橢圓形礦坑邊坡，坡腳最