華北水利水電學(xué)院巖土工程系巖石力學(xué)課程組第章巖坡穩(wěn)定分析市公開課特等獎(jiǎng)市賽課微課一等獎(jiǎng)

邊坡穩(wěn)定性分析

第9章

巖石力學(xué)課程組華北水利水電學(xué)院

第1頁學(xué)習(xí)指導(dǎo)：本章介紹了邊坡破壞類型，即：巖崩和巖滑；著重介紹了邊坡穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)基本方法，包含圓弧法巖坡穩(wěn)定分析、平面滑動(dòng)法巖坡穩(wěn)定分析、雙平面滑動(dòng)巖坡穩(wěn)定分析、力多邊形法巖坡穩(wěn)定分析及近代理論計(jì)算法；介紹了巖坡處理辦法。第2頁學(xué)習(xí)重點(diǎn)邊坡變形與破壞類型；

影響邊坡穩(wěn)定性原因；

邊坡穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)。

第3頁9.1邊坡變形與破壞類型9.1.1概述9.1.2巖坡破壞類型巖崩巖滑第4頁巖滑巖坡滑動(dòng)過程普通為三個(gè)階段。早期蠕動(dòng)變形階段第二階段滑動(dòng)破壞階段最終逐步穩(wěn)定階段巖滑是指一部分巖體沿著巖體較深處某種面滑動(dòng)。巖滑可分為平面滑動(dòng)、楔形滑動(dòng)以及旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)。第5頁巖滑經(jīng)典案例意大利瓦依昂(Vajont)水庫巖坡滑動(dòng)而造成事故是聞名于全世界。1963年10月9日夜晚，岸坡發(fā)生驟然崩坍，在一分多鐘時(shí)間內(nèi)大約有2.5億立方米巖石崩入水庫，頓時(shí)造成高達(dá)150米到250米水浪，洪水漫過270米高拱壩，致使下游郎加朗市鎮(zhèn)遭到了毀滅性破壞，2400多人死亡。 右圖為山坡兩個(gè)斷面圖。

第6頁巖崩經(jīng)典案例康德斯特格(Kandersteg)隧洞因?yàn)闈B水作用巖坡山崩而失事。 隧洞原來設(shè)計(jì)為無壓隧洞，但以后卻成為有壓隧洞。中等程度水壓力使襯砌造成裂縫。隧洞中水從裂縫中滲出，流過透水層最終聚集在不透水巖層頂部(圖9-4)。在山坡底部流出一股泉水，滲水使巖石性質(zhì)惡化，山坡變?yōu)椴环€(wěn)定而造成山體崩滑，使附近居民生命財(cái)產(chǎn)受到很大損失。圖9-4康德斯特格隧洞1-山崩;2-壓力隧洞;3-滲水;4-泉水;5-透水巖石;6-不透水巖石第7頁9.2影響邊坡穩(wěn)定性原因內(nèi)在原因：地貌特征、巖土體性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖土體結(jié)構(gòu)、巖體初始應(yīng)力。外在原因：水作用、地震、巖體風(fēng)化程度、工程荷載條件及人為原因。內(nèi)在原因?qū)吰路€(wěn)定性起控制作用，外部原因起誘發(fā)破壞作用。第8頁1)巖土性質(zhì)和類型巖性對(duì)邊坡穩(wěn)定及其邊坡坡高和坡角起主要控制作用。第9頁2)地質(zhì)結(jié)構(gòu)和巖體結(jié)構(gòu)影響在區(qū)域結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，褶皺比較強(qiáng)烈，新結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)比較活動(dòng)地域，邊坡穩(wěn)定性差。斷層帶巖石破碎，風(fēng)化嚴(yán)重，又是地下水最豐富和活動(dòng)地域極易發(fā)生滑坡。第10頁3)水作用地表水和地下水是影響邊坡穩(wěn)定性主要原因。第11頁(1)靜水壓力

式中：H－裂隙水水頭；

L－裂隙充水長度；

γ－水塊體密度。裂隙靜水壓力裂隙靜水壓力分布不一樣情況1—出口節(jié)理敞開；2—出口節(jié)理閉合第12頁(3)動(dòng)水壓力V－流動(dòng)水體體積；

γ－水塊體密度；I－水力梯度。第13頁4)工程荷載在水利水電工程中，工程荷載作用影響邊坡穩(wěn)定性。第14頁5）地震作用地震對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響表現(xiàn)為累積和觸發(fā)(誘發(fā))等兩方面效應(yīng)。第15頁9.3邊坡穩(wěn)定分析與評(píng)價(jià)邊坡穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)目標(biāo)：一是對(duì)與工程相關(guān)天然邊坡穩(wěn)定性作出定性和定量評(píng)價(jià)；二是要為合理地設(shè)計(jì)人工邊坡和邊坡變形破壞防治辦法提供依據(jù)。第16頁邊坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)方法主要有：地質(zhì)分析法(歷史成因分析法)、力學(xué)計(jì)算法、工程地質(zhì)類比法、過程機(jī)制分析法、理論體邊坡已經(jīng)有變形跡象，說明其形成演變機(jī)制。第17頁9.3.1邊坡穩(wěn)定性分析方法介紹1）定性分析方法（1）地質(zhì)分析法（歷史成因分析法）（2）工程地質(zhì)類比法（3）圖解法（4）邊坡穩(wěn)定教授系統(tǒng)2）定量評(píng)價(jià)方法（1）極限平衡法（2）數(shù)值分析方法第18頁9.3.2圓弧法巖坡穩(wěn)定分析

假如，F(xiàn)s>1則沿著這個(gè)計(jì)算滑動(dòng)面是穩(wěn)定；假如Fs≤1，則是不穩(wěn)定；假如，則說明這個(gè)計(jì)算滑動(dòng)面處于極限平衡狀態(tài)。

第19頁9.3.3平面滑動(dòng)穩(wěn)定分析方法1）平面滑動(dòng)普通條件

（1）滑動(dòng)面走向必須與坡面平行或靠近平行(約在范圍內(nèi))；（2）滑動(dòng)面必須在邊坡面露出，即滑動(dòng)面傾角必小于坡面傾角，即；（3）滑動(dòng)面傾角必大于該平面摩擦角，即；（4）巖體中必須存在對(duì)于滑動(dòng)阻力很小分離面，以定出滑動(dòng)側(cè)面邊界。第20頁9.3.3平面滑動(dòng)穩(wěn)定分析方法2）平面滑動(dòng)分析

第21頁9.3.4雙平面滑動(dòng)巖坡穩(wěn)定分析第22頁9.3.5力多邊形法巖坡穩(wěn)定分析第23頁9.3.6近代理論計(jì)算法(1)力學(xué)模型和數(shù)學(xué)模型(2)主導(dǎo)原因和敏感原因(3)計(jì)算參數(shù)選取(4)計(jì)算方法選擇

第24頁9.4邊坡處理辦法9.4.1邊坡防治辦法1)防治標(biāo)準(zhǔn)

邊坡治理應(yīng)依據(jù)工程辦法技術(shù)可能性和必要性、工程辦法經(jīng)濟(jì)合理性、工程辦法社會(huì)環(huán)境特征與效應(yīng)，并考慮工程主要性及社會(huì)效應(yīng)來制訂詳細(xì)整改方案。防治標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以