邊坡巖體穩(wěn)定性分析§1邊坡巖體中的應(yīng)力分布特征§2邊坡巖體的變形與破壞§3邊坡巖體穩(wěn)定性分析步驟§4邊坡巖體穩(wěn)定性計算斜坡(slope)統(tǒng)指地表一切具有側(cè)向臨空面的地質(zhì)體，包括天然斜坡和人工邊坡。天然斜坡(簡稱斜坡）是指自然地質(zhì)作用形成未經(jīng)人工改造的斜坡。人工邊坡(簡稱邊坡）是指經(jīng)人工開挖或改造形成的斜坡。研究目的：研究邊坡變形破壞的機(jī)理(包括應(yīng)力分布及變形破壞特征)與穩(wěn)定性，為邊坡預(yù)測預(yù)報及整治提供巖體力學(xué)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?！?邊坡巖體中的應(yīng)力分布特征

邊坡巖體穩(wěn)定性分析一、應(yīng)力分布特征在巖體中進(jìn)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(nèi)的巖體中，發(fā)生應(yīng)力重分布作用，使邊坡巖體處于重分布應(yīng)力狀態(tài)。邊坡巖體為適應(yīng)重分布應(yīng)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(yīng)力特征是進(jìn)行穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)。

邊坡巖體穩(wěn)定性分析邊坡面附近的主應(yīng)力跡線發(fā)生偏轉(zhuǎn)。最大主應(yīng)力與坡面近于平行，最小主應(yīng)力與坡面近于正交，向坡體內(nèi)逐漸恢復(fù)初始應(yīng)力狀態(tài)。坡面上徑向應(yīng)力為零，為雙向應(yīng)力狀態(tài)，向坡內(nèi)逐漸轉(zhuǎn)為三向應(yīng)力狀態(tài)。

邊坡巖體穩(wěn)定性分析(3)坡面附近產(chǎn)生應(yīng)力集中帶。在坡腳附近，最大剪應(yīng)力增高，最易發(fā)生剪切破壞。在坡肩附近，常形成拉應(yīng)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。(4)最大剪應(yīng)力跡線為凹向坡面的弧線。邊坡巖體穩(wěn)定性分析二、影響邊坡應(yīng)力分布的因素(1)天然應(yīng)力水平天然應(yīng)力使坡體應(yīng)力重分布作用加劇。(2)坡形、坡高、坡角及坡底寬度坡高不改變應(yīng)力等值線的形狀，但改變主應(yīng)力的大小。

坡角影響邊坡巖體應(yīng)力分布圖象。坡底寬度對坡腳巖體應(yīng)力有較大的影響。坡面形狀對重分布應(yīng)力也有明顯的影響。

邊坡巖體穩(wěn)定性分析

邊坡巖體穩(wěn)定性分析(3)巖體性質(zhì)及結(jié)構(gòu)特征巖體變形模量對邊坡應(yīng)力影響不大，泊松比對邊坡應(yīng)力影響較大。這是由于泊松比的變化，可以使水平自重應(yīng)力發(fā)生改變。(4)結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面的存在使坡體中應(yīng)力發(fā)生不連續(xù)分布，并在結(jié)構(gòu)面周邊或端點形成應(yīng)力集中帶或阻滯應(yīng)力的傳遞，這種情況在堅硬巖體邊坡中尤為明顯?！?邊坡巖體的變形與破壞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(zhì)變階段，它們形成一個累進(jìn)性變形破壞過程。一、邊坡巖體變形的基本類型二、邊坡破壞的基本類型三、影響巖體邊坡變形破壞的因素

邊坡巖體穩(wěn)定性分析一、邊坡巖體變形的基本類型

1、卸荷回彈在成坡過程中，由于荷重不斷減少，邊坡巖體在減荷方向(臨空面)產(chǎn)生伸長變形，即卸荷回彈。天然應(yīng)力越大，向臨空方向的回彈變形量也越大。往往會伴隨產(chǎn)生一系列的張性結(jié)構(gòu)面。

邊坡巖體穩(wěn)定性分析2、蠕變變形邊坡巖體中的應(yīng)力對于人類工程活動的有限時間來說，可以認(rèn)為是保持不變的。在這種近似不變的應(yīng)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。當(dāng)邊坡內(nèi)的應(yīng)力未超過巖體的長期強(qiáng)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(dǎo)致邊坡巖體的整體失穩(wěn)。這種破裂失穩(wěn)是經(jīng)過局部破裂逐漸產(chǎn)生的，幾乎所有的巖體邊坡失穩(wěn)都要經(jīng)歷這種逐漸變形破壞過程。

邊坡巖體穩(wěn)定性分析二、邊坡破壞的基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類型楔形狀滑動圓弧形滑動平面滑動滑坡傾倒破壞崩塌邊坡巖體穩(wěn)定性分分析崩塌：斜坡巖土體體被結(jié)構(gòu)面分割的的塊體，突然脫離離母體以垂直運動動為主、翻滾跌躍躍而下的現(xiàn)象與過過程滑坡：斜坡巖土體體沿著貫通的剪切切破壞面（帶），，產(chǎn)生以水平運動動為主的現(xiàn)象，稱稱為滑坡。傾倒破壞：由陡傾傾或直立板狀巖體體組成的斜坡，當(dāng)當(dāng)巖層走向與坡面面走向近平行時，，在自重應(yīng)力的長長期作用下，由前前緣開始向臨空方方向彎曲、折裂，，并逐漸向坡內(nèi)發(fā)發(fā)展的現(xiàn)象稱為傾傾倒破壞（彎曲傾傾倒）。邊坡巖體穩(wěn)定性分分析邊坡巖體穩(wěn)定性分分析邊坡巖體穩(wěn)定性性分析三、影響巖體邊邊坡變形破壞的的因素1、巖性決定巖體邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性的物質(zhì)基基礎(chǔ)。2、巖體結(jié)構(gòu)巖體結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)構(gòu)面的發(fā)育特征征是巖體邊坡破破壞的控制因素素。3、水的作用使巖土的質(zhì)量增增大、滑動面的的滑動力增大；；巖土軟化、抗抗剪強(qiáng)度降低；；對巖體產(chǎn)生動動水壓力和靜水水壓力。4、風(fēng)化作用使巖體內(nèi)裂隙增增多、擴(kuò)大，透透水性增強(qiáng)，抗抗剪強(qiáng)度降低。。邊坡巖體穩(wěn)定性性分析5、地形地貌直接影響邊坡內(nèi)內(nèi)的應(yīng)力分布特特征，進(jìn)而影響響邊坡的變形破破壞形式及邊坡坡的穩(wěn)定性。6、地震產(chǎn)生地震慣性力力7、天然應(yīng)力8、人為因素三、影響巖體邊邊坡變形破壞的的因素邊坡巖體穩(wěn)定性性分析§3邊坡巖巖體穩(wěn)定性分析析的步驟定性分析是在工工程地質(zhì)勘察工工作的基礎(chǔ)上，，對邊坡巖體變變形破壞的可能能性及破壞形式式進(jìn)行初步判斷斷。定量分析是在定定性分析的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，應(yīng)用一定定的計算方法對對邊坡巖體進(jìn)行行穩(wěn)定性計算及及定量評價。評價方法數(shù)學(xué)力學(xué)分析法模型模擬試驗法工程類比法圖解法塊體極限平衡法彈性力學(xué)、彈塑性力學(xué)法有限元法等數(shù)值方法邊坡巖體穩(wěn)定性性分析塊體極限平衡法法假設(shè)條件(1)邊坡巖體體將沿某一結(jié)構(gòu)構(gòu)面（滑動面））產(chǎn)生滑移剪切切破壞；(2)滑體在滑滑動過程中相對對位置不變化，，即為剛體；(3)滑動面上上的應(yīng)力分布均均勻；(4)不考慮滑滑體兩側(cè)的抗滑滑力。穩(wěn)定性系數(shù)=滑滑動面上可能利利用抗滑力/滑滑動力>1穩(wěn)定≦1不不穩(wěn)定在多數(shù)情況下，，計算的穩(wěn)定性性系數(shù)都有一定定誤差，因此，，為保險起見，，引入安全系數(shù)的概念。邊坡巖體穩(wěn)定性性分析塊體極限平衡法法步驟可能滑動巖體幾幾何邊界條件的的分析受力條件分析確定計算參數(shù)計算穩(wěn)定性系數(shù)數(shù)確定安全系數(shù)，，進(jìn)行穩(wěn)定性評評價邊坡巖體穩(wěn)定性性分析一、幾何邊界條條件分析幾何邊界條件是是指構(gòu)成可能滑滑動巖體的各種種邊界面及其組組合關(guān)系，包括括滑動面、切割面面和臨空面三種。滑動面是指起滑動(即即失穩(wěn)巖體沿其其滑動)作用的的面，包括潛在在破壞面。切割面是指起切割巖體體作用的面，由由于失穩(wěn)巖體不不沿該面滑動，，因而不起抗滑滑作用，如平面面滑動的側(cè)向切切割面。臨空面指臨空的自由面面，它的存在為為滑動巖體提供供活動空間，臨臨空面常由地面面或開挖面組成成。邊坡巖體穩(wěn)定性性分析幾何邊界條件分分析的內(nèi)容是查清巖體中的的各類結(jié)構(gòu)面及及其組合關(guān)系，，確定出可能的的滑移面、切割割面。幾何邊界條件分分析的目的是確定邊坡中可可能滑動巖體的的位置、規(guī)模及及形態(tài)，定性地地判斷邊坡巖體體的破壞類型及及主滑方向。幾何邊界條件的的分析可通過赤赤平投影、實體體比例投影等圖圖解法或三角幾幾何分析法進(jìn)行行。一、幾何邊界條條件分析邊坡巖體穩(wěn)定性性分析二、受力條件分分析在工程使用期間間，可能滑動巖巖體或其邊界面面上承受的力的的類型及大小、、方向和合力的的作用點統(tǒng)稱為為受力條件。邊坡巖體上承受受的力常見有：：巖體重力、靜靜水壓力、動水水壓力、建筑物物作用力及震動動力等等。1.地震作用水平地震作用：：FEK=1G邊坡巖體穩(wěn)定性性分析2.水壓力：包括滲透靜水水壓力和滲透動動水壓力。靜水壓力——水對巖體的靜壓壓力，數(shù)值上等等于巖體受到的的浮力。動水壓力——與水力梯度有關(guān)關(guān)，數(shù)值上等于于巖體受到的滲滲流阻力。邊坡巖體穩(wěn)定性性分析三、確定計算參參數(shù)從偏安全的角度度起見，一般選選用的計算參數(shù)數(shù)，應(yīng)接近于殘殘余強(qiáng)度。研究究表明：殘余強(qiáng)強(qiáng)度與峰值強(qiáng)度度的比值，大多多變化在0.6~0.9之間間，因此，在沒沒有獲得殘余強(qiáng)強(qiáng)度的條件下，，建議摩擦系數(shù)數(shù)計算值在峰值值摩擦系數(shù)的60％~90％％之間選取，內(nèi)內(nèi)聚力計算值在在峰值內(nèi)聚力的的10％~30％之間選取。。經(jīng)驗數(shù)據(jù)極限狀態(tài)下的反反算數(shù)據(jù)試驗數(shù)據(jù)邊坡巖體穩(wěn)定性性分析四、穩(wěn)定性系數(shù)數(shù)的計算和穩(wěn)定定性評價穩(wěn)定性系數(shù)=可可供利用的抗滑滑力/滑動力邊坡巖體穩(wěn)定性性分析五、確定安全系數(shù)，，進(jìn)行穩(wěn)定性評評價安全系數(shù)：根據(jù)各種因素素規(guī)定的允許的的穩(wěn)定性系數(shù)。。大小是根據(jù)各種種影響因素人為為規(guī)定的，必須須大于1。影響因素：①巖體工程地質(zhì)質(zhì)特征研究的詳詳細(xì)程度；②各種計算參數(shù)數(shù)誤差的大?。?；③計算穩(wěn)定性系系數(shù)時，是否考考慮了全部作用用力；④計算過程中各各種中間結(jié)果的的誤差大?。虎莨こ痰脑O(shè)計年年限、重要性以以及邊坡破壞后后的后果。安全系數(shù)一般=1.05~1.5邊坡巖體穩(wěn)定性性分析§4邊坡巖巖體穩(wěn)定性計算算一、單平面滑動動1、僅有重力作作用時滑動面上的抗滑滑力Fs=Gcosβtgφj+CjL滑動力Fr＝Gsinβ穩(wěn)定性系數(shù)邊坡巖體穩(wěn)定性性分析滑動體極限高度度Hcr為∴當(dāng)Cj=0，φj＜β時，η＜1，Hcr=0忽略滑動面上內(nèi)內(nèi)聚力(Cj=0)時邊坡巖體穩(wěn)定性性分析2、有水壓力作作用作用于CD上的的靜水壓力V作用于AD上的的靜水壓力U為為邊坡穩(wěn)定性系數(shù)數(shù)為邊坡巖體穩(wěn)定性性分析3、有水壓力作作用與地震作用用邊坡的穩(wěn)定性系系數(shù)FEK=1G水平地震作用邊坡巖體穩(wěn)定性性分析二、同向雙平面面滑動第一種情況為滑滑動體內(nèi)不存在在結(jié)構(gòu)面，視滑滑動體為剛體，，采用力平衡圖圖解法計算穩(wěn)定定性系數(shù)第二種情況為滑滑動體內(nèi)存在結(jié)結(jié)構(gòu)面并將滑動動體切割成若干干塊體的情況，，這時需分塊計計算邊坡的穩(wěn)定定性系數(shù)邊坡巖體穩(wěn)定性性分析1.滑動體為剛剛體的情況ABCD為可能能滑動體，根據(jù)據(jù)滑動面產(chǎn)狀分分為Ⅰ、Ⅱ兩個個塊體。FⅠ為塊體Ⅱ?qū)K體體Ⅰ的作用力，，F(xiàn)Ⅱ為塊體Ⅰ對塊體體Ⅱ的作用力，，F(xiàn)Ⅰ和FⅡ大小相等，方向向相反，其作用用方向的傾角為為θ?；瑒用鍭B以下下巖體對塊體ⅠⅠ的反力R1(摩阻力)與與AB面法線的的夾角為φ1。邊坡巖體穩(wěn)定性性分析2.滑動體內(nèi)存存在結(jié)構(gòu)面的情情況在滑動過程中，，滑動體除沿滑滑動面滑動外，，被結(jié)構(gòu)面分割割開的塊體之間間還要產(chǎn)生相互互錯動。采用分塊極限平平衡法和不平衡衡推力傳遞法進(jìn)進(jìn)行穩(wěn)定性計算算。AB面BC面BD面邊坡巖體穩(wěn)定性性分析塊體Ⅰ塊體Ⅱ塊體Ⅰ塊體Ⅱ塊體Ⅱ邊坡巖體穩(wěn)定性性分析三、多平面滑動動邊坡巖體的多平平面滑動，分為一般多平面面滑動和階梯狀滑動兩個個亞類。階梯狀滑動，破破壞面由多個實實際滑動面和受受拉面組成，呈呈階梯狀，坡穩(wěn)穩(wěn)定性的計算思思路與單平面滑滑動相同，即將將滑動體的自重重(僅考慮重重力作用時)分分解為垂直滑動動面的分量和平平行滑動面的分分量。邊坡巖體穩(wěn)定性性分析楔形體滑動的滑滑動面由兩個傾傾向相反、且其其交線傾向與坡坡面傾向相同、、傾角小于邊坡坡角的軟弱結(jié)構(gòu)構(gòu)面組成。四、楔形體滑動動邊坡巖體穩(wěn)定性性分析首先將滑體自重重G分解為垂直直交線BD的分分量N和平行交交線的分量(即即滑動力Gsinβ)，然后后將N投影到兩兩個滑動面的法法線方向，求得得作用于滑動面面上的法向力N1和N2，最后求得抗滑滑力及穩(wěn)定性系系數(shù)?？赡芑瑒芋w的滑滑動力為Gsinβ，垂直交交線的分量為N＝Gcosββ。將Gcosβ投影到△ABD和△BCD面的法線方方向上，得法向向力N1、N2穩(wěn)定性系數(shù)計算算的基本思路邊坡巖體穩(wěn)定性性分析邊坡的穩(wěn)定性系系數(shù)邊坡的抗滑力邊坡巖體穩(wěn)定性性