9 岩坡稳定分析

α
1
θ α
2
W1 sin 1 1 cos 2 2 3 W2 sin 1 1 3 Fb cos 2 2 cos 1 1 3
9.3 边坡稳定分析与评价

9.3.5 力多边形法岩坡稳定分析
9.3 边坡稳定分析与评价

9.3.2 圆弧法岩坡稳定分析
抗滑力矩 M R Fs 滑动力矩 M S
如果，Fs>1则沿着这个计算滑动面是稳定的； 如果Fs≤1，则是不稳定的；如果，则说明这个 计算滑动面处于极限平衡状态。
9.3 边坡稳定分析与评价

9.3.3 平面滑动稳定分析方法

1）平面滑动的一般条件 • （1）滑动面的走向必须与坡面平行或接 近平行(约在的范围内)； • （2）滑动面必须在边坡面露出，即滑动 面的倾角必小于坡面的倾角，即； • （3）滑动面的倾角必大于该平面的摩擦 角，即； • （4）岩体中必须存在对于滑动阻力很小 的分离面，以定出滑动的侧面边界。
9.1 边坡的变形与破坏类型
岩滑的典型案例

意大利瓦依昂(Vajont)水库岩坡 滑动而造成的事故是闻名于全 世界的。 1963年10月9日夜晚，岸坡发生 骤然的崩坍，在一分多钟时间 内大约有2.5亿立方米的岩石崩 入水库，顿时造成高达150米到 250米的水浪，洪水漫过270米 高的拱坝，致使下游的郎加朗 市镇遭到了毁灭性的破坏， 2400多人死亡。 右图为山坡的两个断面图。
第九章 岩坡稳定分析
1 边坡的变形与破坏类型； 2 影响边坡稳定性的因素； 3 边坡稳定性分析与评价。
学习指导
本章介绍了边坡的破坏类型，即：岩崩和
岩滑；着重介绍了边坡稳定性分析与评价
基本方法，包括圆弧法岩坡稳定分析、平
面滑动法岩坡稳定分析、双平面滑动岩坡
稳定分析、力多边形法岩坡稳定分析及近
代理论计算法；介绍了岩坡处理的措施。
9.2 影响边坡稳定性的因素
(1)
静水压力
1 Pw HL w 2
式中：H － 裂隙水的水头； L － 裂隙充水的长度； γ － 水的块体密度。
1
裂隙静水压力
裂隙静水压力分布的不同情况 1—出口节理敞开；2—出口节理闭合
9.2 影响边坡稳定性的因素

(2)浮托力
处于水下的透水边坡，承受浮托力的作用，
(2)改变边坡岩土体的力学强度
提高边坡的抗滑力、减小滑动力以改善 边坡岩土体的力学强度。
①削坡及减重反压：开挖卸荷、降低坡高
或在坡脚抗滑地段加荷反压等措施 ②边坡加固：修建支挡建筑物(如抗滑片石 垛、抗滑桩、抗滑挡墙等)、护面、锚固及 灌浆处理等。支护结构对山体的破坏较小， 且能有效地改善滑体的力学平衡条件，是 目前加固滑坡的有效措施之一。
使坡体的有效重量减轻，这对边坡的稳定 不利。不少水库周围松散堆积层边坡，在 水库蓄水时发生变形，浮托力的影响是原 因之一。 对处于极限稳定状态，依靠坡脚岩体重量 保持暂时稳定的边坡，坡脚被水淹没后， 浮托力对边坡稳定的影响就更加显著。
9.2 影响边坡稳定性的因素
(3)动水压力
D V w I

(4)计算方法的选择 方法的选择等都要建立在深入查明原型特征和作 出符合实际情况的演化机制分析的基础之上
9.4 边坡的处理措施
9.4.1
边坡的防治措施

1)防治原则
边坡的治理应根据工程措施的技术可能性和 必要性、工程措施的经济合理性、工程措施 的社会环境特征与效应，并考虑工程的重要 性及社会效应来制定具体的整治方案。防治 原则应以防为主，及时治理。
部因素起诱发破坏作用。
9.2 影响边坡稳定性的因素
1)岩土性质和类型
岩性对边坡的稳定及其边坡的坡高和坡角起重要 的控制作用。 坚硬完整的块状或厚层状岩石如花岗岩、石灰岩、 砾岩等可以形成数百米的陡坡，如长江三峡峡谷。 而在淤泥或淤泥质软土地段，由于淤泥的塑性流 动，几乎难以开挖渠道，边坡随挖随塌，难以成 形。黄土边坡在干旱时，可以直立陡峻，但一经 水浸土的强度大减，变形急剧，滑动速度快，规 模和动能巨大，破坏力强且有崩塌性。松散地层 边坡的坡度较缓。
图9-4 康德斯特格隧洞 1-山崩;2-压力隧洞;3-渗 水;4-泉水;5-透水岩石;6不透水岩石
9.2 影响边坡稳定性的因素
内在因素：地貌特征、岩土体的性质、地质构造、岩
土体结构、岩体初始应力
。
外在因素：水的作用、地震、岩体风化程度、工程荷
载条件及人为因素。
内在因素对边坡的稳定性起控制作用，外

9.2 影响边坡稳定性的因素
2)地质构造和岩体结构的影响
在区域构造比较复杂，褶皱比较强烈，新
构造运动比较活动的地区，边坡稳定性差。 断层带岩石破碎，风化严重，又是地下水 最丰富和活动的地区极易发生滑坡。
9.2 影响边坡稳定性的因素
3)水的作用
地表水和地下水是影响边坡稳定性的重要
因素。 处于水下的透水边坡将承受水的浮托力的 作用，而不透水的边坡，将承受静水压力； 充水的张开裂隙将承受裂隙水静水压力的 作用；地下水的渗流，将对边坡岩土体产 生动水压力。水对边坡岩体还产生软化或 泥化作用，使岩土体的抗剪强度大为降低； 地表水的冲刷，地下水的溶蚀和潜蚀也直 接对边坡产生破坏作用。
V － 流动水体体积； γ－ 水的块体密度； I － 水力梯度。
9.2 影响边坡稳定性的因素
4) 工程荷载
在水利水电工程中，工程荷载的作用影响
边坡的稳定性。 例如，拱坝坝肩承受的拱端推力、边坡坡 顶附近修建大型水工建筑物引起的坡顶超 载、压力隧洞内水压力传递给边坡的裂隙 水压力、库水对库岸的浪击淘涮力、为加 固边坡所施加的力，如预应力锚杆时所加 的预应力等都影响边坡的稳定性。
9.3 边坡稳定分析与评价

2）平面滑动分析
U 1 Z L 2
α β
H Z L sin
V
1 2 Z 2
Fs
ci L W cos U V sin tg j W sin V cos
9.3 边坡稳定分析与评价

9.3.4 双平面滑动岩坡稳定分析

2)防治措施
(1)消除和减轻地表水和地下水的危害
①防止地表水入浸滑坡体。可采取填塞 裂缝和消除地表积水洼地、用排水天沟截 水或在滑坡体上设置不透水的排水明沟或 暗沟，以及种植蒸腾量大的树木等措施。 ②对地下水丰富的滑坡体可在滑体周界 5m以外设截水沟和排水隧洞，或在滑体内 设支撑盲沟和排水孔、排水廊道等。
9.1 边坡的变形与破坏类型
岩滑

岩滑是指一部分岩体 沿着岩体较深处某种 面的滑动。
岩滑可分为平面滑动、 楔形滑动以及旋转滑 动。

岩坡的滑动过程一般 为三个阶段。

初期蠕动变形阶段 滑动破坏阶段 逐渐稳定阶段



平面滑动：部分岩体，重力作用，沿某软
面(层面、断层、裂隙)的滑动，滑动面的倾 角必大于该平面的内摩擦角；而在硬岩中， 如果不连续面横切坡顶，边坡上岩石两侧 分离，则也能发生平面滑动。 楔形滑动：岩体沿两组(或两组以上)的软弱 面滑动的现象。在挖方工程中，如果两个 不连续面的交线出露，则楔形岩体失去下 部支撑作用而滑动。法国马尔帕塞坝 旋转滑动：滑动面常呈弧形状，一般产生 于非成层的均质岩体中。
9.1 边坡的变形与破坏类型

9.1.1 概述 典型的多发的地质灾害 在水电、交通、采矿等诸多的领域，边坡工程都 是整体工程不可分割的部分 为保证工程运行安全及节约经费，广大学者对边 坡的演化规律、边坡稳定性及滑坡预测预报等进 行了广泛研究。
随着人类工程活动的规模扩大及经济建设
的急剧发展，边坡工程中普遍出现了高陡 边坡稳定性及大型灾害性滑坡预测问题。



(1)力学模型和数学模型 (2)主导因素和敏感因素 (3)计算参数的选取 (4)计算方法的选择
(1)力学模型和数学模型 必须根据地质和演化机制模式建模。潜 在破坏面的位置和形态特征、坡体中的变 形破裂迹象，以及水动力学模式等，均要 通过变形破坏机制分析加以确定。 (2)主导因素和敏感因素 根据边坡形成演化全过程与各环境动力 因素的相关分析加以确定的主导因素和敏 感因素，不仅是单体斜坡稳定性计算中建 立动力作用模型的依据，而且也是群体边 坡稳定性评价时确定权值和隶属度等有关 参数的重要信息。

岩崩 岩滑

岩崩：边坡过陡，大块的岩体与岩坡分离
而向前倾倒；坡顶岩体因某种原因脱落而 在坡脚下堆积，常产生于坡顶裂隙发育的 地方。
其起因或由于风化等原因减弱了节理面的
凝聚力，或由于雨水进入裂隙产生水压力 所致；也可能由于气温变化、冻融松动岩 石的结果；其它如植物根造成膨胀压力、 地震、雷击等都可造成岩崩现象。
9.3 边坡稳定分析与评价

9.3.1 边坡稳定性分析方法简介

1）定性分析方法
• • • • （1）地质分析法（历史成因分析法） （2）工程地质类比法 （3）图解法 （4）边坡稳定专家系统

2） 定量评价方法
• （1） 极限平衡法(强度理论、条分) • （2） 数值分析方法(FEM 、BEM 、DEM 、 BT)
tg tg 1 Fs 1 c c1 Fs 1
''
9.3 边坡稳定分析与评价

9.3.6 近代理论计算法

近代理论计算分析是将土力学、岩石(岩体)力学、 弹塑性力学、断裂力学、损伤力学等多种力学和 数学计算方法应用于边坡稳定性的定量评价和预 测。量化分析涉及到稳定性计算、失稳时间预报、 稳定空间预测等。

9.3 边坡稳定分析与评价
边坡稳定性分析与评价的目的：


一是对与工程有关的天然边坡稳定性作出定性 和定量评价； 二是要为合理地设计人工边坡和边坡变形破坏 的防治措施提供依据。
9.3 边坡稳定分析与评价
边坡稳定性分析评价的方法主要有：
地质分析法(历史成因分析法) 力学计算法 工程地质类比法 过程机制分析法 等等


(3)计算参数的选取 坡体各种强度参数和物理、水理性质等参数， 都是随边坡演化而变化的变量，因而只有判明边 坡的演化机制和发展阶段，才能正确选定。例如 进入滑移面贯通阶段的变形体，滑移面强度已接 近残余值；缓慢变形的蠕变体，可采用流变试验 确定有关参数。此外在采用反演分析推定参数时， 也必须对变形破坏机制和(或)破坏后运动学特征 作出正确判断。
在我国，目前的露天采矿的人工边坡已高
达300—500m，而水电工程中遇到的天然 边坡高度已达500—1000米，其中涉及的工 程地质问题极为复杂，特别是在西南山区， 边坡的变形、破坏极为普遍，滑坡灾害已 成为一种常见的危害人民生命财产安全及 工程正常运营的地质灾害。
9.1.2
岩坡的破坏类型
蠕动变形阶段，坡面和坡顶出现拉张裂缝
并逐渐加长和加宽，滑坡前缘有时出现挤 出现象，地下水位发生变化，有时会发出 响声。 滑动破坏阶段，滑坡后缘迅速下陷，岩体 以极大的速度向下滑动，此一阶段往往造 成极大的危害。 逐渐稳定阶段，疏松的滑体逐渐压密，滑 体上的草木逐渐生长，地下水渗出由浑变 清等。
河 谷
9.1 边坡的变形与破坏类型
岩崩的典型案例

ຫໍສະໝຸດ Baidu
康德斯特格(Kandersteg)隧 洞由于渗水作用岩坡山崩而 失事 。 隧洞原来设计为无压隧洞， 但后来却成为有压隧洞。中 等程度的水压力使衬砌造成 裂缝。隧洞中的水从裂缝中 渗出，流过透水层最后聚集 在不透水岩层的顶部(图9-4)。 在山坡底部流出一股泉水， 渗水使岩石性质恶化，山坡 变为不稳定而造成山体崩滑， 使附近居民的生命财产受到 很大的损失。
9.2 影响边坡稳定性的因素
5）地震作用
地震对边坡稳定性的影响表现为累积和触发(诱发) 等两方面效应。 总位移量的大小不仅与震动强度有关，也与经历 的震动次数有关，频繁的小震对斜坡的累进性破 坏起着十分重要的作用，其累积效果使影响范围 内岩体结构松动，结构面强度降低。 触发效应有多种表现形式。在强震区，地震触发 的崩塌、滑坡往往与断裂活动相联系。高陡的陡 倾层状边坡，震动可促进陡倾结构面(裂缝)的扩 展，并引起陡立岩层的晃动。不仅可引发裂缝中 的空隙水压力(尤其是在暴雨期)激增而导致破坏， 也可因晃动造成岩层根部岩体破碎而失稳。