高等岩石力学岩石边坡工程
岩体力学在边坡工程中的应用(之一)Q
第十五讲岩体工程与基础工程
【例题1】决定斜坡的变形与破坏的主要因素是（）。
A.斜坡类型
B.斜坡要素
C.斜坡种类
D.斜坡岩土体内应力与强度
答案:D
【例题2】下列不属于斜坡要素的是（）。
A. 坡高
B.坡顶
C.坡角
D.坡腿
答案:D
【例题3】边坡开挖以后，由于岩土体内的应力重新分布，边坡周围主应力迹线发生明显偏转，在愈靠近临空面的位置，对于其主应力分布特征，下列各项中正确的是（）。
A. σ 1愈接近平行于临空面，σ 3则与之趋于正交
B. σ 1愈接近平行于临空面，σ 2则与之趋于正交
C. σ 2愈接近平行于临空面，σ 3则与之趋于正交
D.σ 3愈接近平行于临空面，σ 1则与之趋于正交
答案:A
【例题4】在下列斜坡的各个位置中，坡体处于单向应力状态的是（）。A.坡脚处 B.坡体浅部 C.坡面处 D.坡体深部
答案:C
【例题5】在斜坡的下列各个位置，主应力最大的部位是（）。
A.坡脚附近
B.坡底面
C.坡面
D.坡肩
答案:A
【例题6】在斜坡的下列位置，不能形成张力带的是（）。
A.坡脚附近
B.坡体下部
C.坡面上
D.坡肩处
答案:B
【例题7】在下列各种因素中，对边坡岩体中的应力分布影响最为显著的是（）。
A.岩体中原始应力状态
B.坡形
C.岩体的变形特征
D.岩体的结构特征
答案:A
【例题8】在仅考虑自重应力的条件下，坡底的切向应力最大值约相当于原始水平应力的（）。
A. 1/3
B.3倍
C.2/3
D.6倍
答案:B
【例题9】对于坡缘区张力带而言，通常情况下最大拉应力大致出现的位置在（）。
A. 离坡脚三分之二坡高处
B. 离坡顶面三分之二坡高处
第6课 岩石边坡工程
第6章岩石边坡工程
§6.1概述
边坡按成因可分为自然边坡和人工边坡。天然的山坡和谷坡是自然边坡，此类边坡是在地壳隆起或下陷过程中逐渐形成的。通常发生较大规模破坏是自然边坡。人工边坡是由于人类活动形成的边坡，其中挖方形成的边坡称为开方边坡，填方形成的称为构筑边坡，后者有时也称为坝坡。人工边坡的几何参数可以人为控制。
边坡按组成物质可分为岩质边坡和土质边坡。岩坡失稳与土坡失稳的主要区别在于土坡中可能滑动面的位置并不明显，而岩坡中的滑动面则往往较为明确，无需像土坡那样通过大量试算才能确定。岩坡中结构面的规模、性质及其组合方式在很大程度上决定着岩坡失稳时的破坏形式；结构面的产状或性质稍有改变，岩坡的稳定性将会受到显著影响。因此，要正确解决岩坡稳定性问题，首先需搞清结构面的性质、作用、组合情况以及结构面的发育情况等，在此基础上不仅要对破坏方式做出判断，而且对其破坏机制也必须进行分析，这是保证岩坡稳定性分析结果正确性的关键。
典型的边坡如图6-1所示。边坡与坡顶面相交的部位称为坡肩；与坡底面相交的部位坡趾或坡脚；坡面与水平面的夹角称为坡面角或坡倾角；坡肩与坡脚间的高差称为坡高。
图6-1 边坡示意图
边坡稳定问题是工程建设中经常遇到的问题，例如水库的岸坡、渠道边坡、隧洞进出口边坡、拱坝坝肩边坡以及公路或铁路的路堑边坡等，都涉及到稳定性问题。边坡的失稳，轻则影响工程质量与施工进度；重则造成人员伤亡与国民经济的重大损失。因此，不论土木工程还是水利水电工程，边坡的稳定问题经常成为需要重点考虑的问题。
§6.2岩石边坡破坏
55岩石边坡工程28页PPT
V
wZw 2
2
W 1 H 2 { 1 [ ( Z ) 2 ] co c t o }t
2
H
三、岩石边坡的加固方法
1、锚杆（锚索）系统的设置
根据岩性、构造和软弱带的强度确定最可 能破坏面的位置，形状。来考虑锚杆的 方向和深度。
有效方法是通过预应力锚杆（锚索）来增 加结构面的正应力。
（3）稳定系数：Fs sC in HW W sic n o stg （4）边坡临界高度 将K=1和W的值代入(3)得
H 2 r C si n s i n c si o n s
（5）注：在实际观测中，顺层滑动体不是 ABD楔体，而是AECD楔体。EBC楔体仍保留在 原处不动。这说明靠近滑体的后部产生张应 力，使滑体后缘产生了许多张裂缝CE。
2）构成边坡的种类、成因、性质和分布。 3）查明岩体内结构面的类型、产状、间距、
延伸性、张开度粗糙度、充填及胶结情 况。 4）地下水情况，岩层的透水性。 5）地区的气候情况。 6）岩体内各岩石材料的物理力学性质和软 弱结构面的抗剪强度。 3、勘察阶段的划分 通常，边坡的勘察多与建筑物的初步勘
一并进行，详堪多限于有疑问或已发生变形破坏 的边坡。
合库仑方程 6.计算厚度为单位厚度，岩片两侧有释放面
U在上-滑产浮水动生力压面的力
7岩石力学-岩石边坡工程资料
45
岩石力学
一、稳定性分析方法综述
1、滑动面上岩土提供的极限抗剪强度S与 作用在滑面上的垂直应力σ 存在如下关系：
1、边坡外形 2、岩石性质 3、岩体构造 4、水的影响 5、爆破与地震 6、构造应力 7、风化作用
31
岩石力学
三、边坡稳定性的影响因素
1、边坡外形：斜坡的高度、坡度、形状等 要素可使斜坡内力状态变化而导致斜坡处于稳 定或失稳状态。
矿山开采、河流的冲刷，使边坡外形发生 变化，当侵蚀切露坡体底部的软弱结构面、使 坡体处于临空状态、或侵蚀切露坡体下伏软弱 层的顶面时，使坡体失去平衡，最后导致破坏。
斜坡的变形与破坏大都发生在雨季或雨后， 还有部分发生在水库蓄水和渠道放水之后， 有的则发生在施工排水不当的情况下，这 些都表明水对斜坡稳定性的影响是十分显 著的。
35
岩石力学
三、边坡稳定性的影响因素
5、爆破与地震：爆破与地震可使岩体进一 步破碎，破坏岩土体结构，强度降低。地震产 生惯性力增加滑体下滑力，促进滑坡的发生。
台阶坡面角65°。
4
岩石力学
5
高速公岩石路力滑学坡
岩石力学8 rock slope engineering
The required stability conditions of rock slopes will vary depending on the type of project and the consequence of failure. For example, for cuts above a highway carrying high traffic volumes it will be important that the overall slope be stable, and that there be few if any rock falls that reach the traffic lanes. This will often require both careful blasting during construction, and the installation of stabilization measures such as rock anchors.
The growth of many cities has been inhibited by slope stability problems as they grew from a small riverside settlement to spread up the valley sides.
(c) the failure of cut slopes in otherwise unfailed ground, as a consequence of imperfect design or construction.
高陡岩质边坡治理工程方案范例
高陡岩质边坡治理工程方案范例
（一）设计范围
本次治理范围根据现场调查实际情况圈定，经委托方确定，主要为现状边坡区。
（二）设计标准
1、边坡安全等级：按照《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2013）第3.2.1条判定，该边坡为岩质；岩质边坡岩体类型为Ⅲ或Ⅳ类为主，边坡高度15＜H≤30m，破坏后果很严重；综合考虑边坡损坏后可能造成的破坏后果的严重性、边坡类型和边坡高度等因素，确定边坡工程安全等级为一级。
2、本边坡为一级边坡，支护结构的重要性系数γ0为1.1。
3、设计年限：按照《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2013）第3.1.3条规定，建筑边坡工程的设计使用年限不应低于被保护的建（构）筑物设计使用年限，本边坡按永久性边坡设计，设计使用年限按50年。
（三）设计原则
本设计以保证治理后该边坡坡脚建筑物使用安全为根本原则，同时兼顾技术上可行、经济上合理、功能上优化的原则。即在保证边坡稳定的基础上，尽可能不破坏现状坡面植被，使边坡防治工程措施尽量在视觉效果上与周围环境融为一体。具体原则如下：
1、安全性：由于边坡坡脚即为建(构)筑物，人员活动频繁，拟实施的治理工程应最大限度地保证边坡稳定，尽可能消除或减少坡面松动岩土体的崩落，确保坡脚过往人员的安全。
2、适用性：治理工程必须与边坡实际情况相适应，同时兼顾珠海市是一个风景优美的旅游城市，边坡处理措施应尽可能不破坏原有地形地貌，处理后边坡表面视觉效果好，不宜采用坡率法治理工程，若采用支挡工程也不能占用大量土地。
3、经济性：治理工程具有足够的工作寿命，一般应有50年，在使用年限内尽量做到无须维护或维护工作量尽量小，并且在达到同等防护效果的前提下尽量节约治理资金，使工程的经济性得到体现。（四）治理工程方案确定
第八章岩体力学在边坡工程中的应用
N1 tan 1
K
C1 ab K
S2
N 2 tan 2
K
C2 bc K
K-稳定系数
K>1 岩坡处于稳定状态 K=1 岩坡处于极限状态
K<1 岩坡处于不稳定状态
• 以上极限平衡分析得到两个方程，其中含有3
个未知数、无法求解，再找一个方程。
在极限状态下，ab面脱离母体，则N1=0。
• 由前方程求得：N1
故，标准答案为（B）
3、下列关于均匀岩质边坡应力分布的描述中， 哪一个是错误的（ ）。
（A）斜坡在形成中发生了应力重分布现象
（B）斜坡在形成中发生了应力集中现象
（C）斜坡形成中，最小主应力迹线偏转，表现 为平行于临空面
（D）斜坡形成中，临空面附近岩体近乎处于单 向应力状态
解：岩质边坡形成过程中，由于应力重新分布， 主应力发生偏转，接近岩坡处，大主应力表现 为近于平行于临空面同时
（C）
解：单一滑动面楔体滑动时，后部张裂缝 深度的理论公式为：
ZO
2C
tg 45
2
代入得： ZO
2 20 tg60 25
2.77m
故，正确答案为（A）
2、一岩质边坡坡角，重度 25.3kN / m3 ，
岩层为顺坡，倾角与坡角相同，厚度
t=0.63m，弹性模量E=350MPa，内摩擦
岩石力学课件---7.岩石边坡
二、边坡破坏的基本类型
主要受岩体的工程地质条件特别是岩体结构面的控制。常 见的破坏形式主要有以下四种： 1、圆弧形破坏 在表土、废石堆或破碎或散体结构岩体中最常见。
2、平面破坏
当结构面走向与坡面走向平行或近于平行，结构 面倾向与平面倾向一致时，如果结构面迹线在平面 出露，则可能产生这种破坏。
3、楔体破坏
三、摩擦圆法对边坡稳定性进行 初步分析
设在倾角为ψp 的平面上放一块重量为W的 块体，当ψp 由0逐渐增大时，块体由稳定状
态到不稳定状态，当其增加到某一值时，即
处于极限平衡状态，块体与坡面仅有摩擦
力，此时块体下滑力为S=Wsin ψp，摩擦力
Rs=Wcon ψtanυ 当Wsin ψp ＝ Wcon ψp tanυ ψp ＝ υ
1 2 V w Zw 2
1 U w Z w ( H Z ) / sin p 2
讨论：
1、张裂缝在坡顶面时
W
H 2
2
Z 2 1 ( ) ctg p ctg f H
2、张裂缝在坡面时
W
H2
2
γ为岩石湿重度。
（3）最小锚固长度l：
1 d2 p dlRc 4
l
d p 4 Rc
式中：d——锚杆直径，m；[σp]——锚杆许用抗拉强度，N／m2； Rc一水泥砂浆的握固力，一般Rc=(25～40)×105 N／m2。在边坡 加固工程中，实际采用的最小锚固段长常取l=4～5m。
岩体力学在边坡工程中的应用
第八章 岩体力学在边坡工程中的应用
（一）岩质边坡的应力分布特征
由有限元法分析的结果知，形成边坡后，岩体中的应力有如下变化特性：
1.由于应力重新分布，边坡周围的主应力迹线发生明显偏转，其总的特征为愈靠近临空面，最大主应力（1σ）愈接近平行临空面。
2.坡脚附近最大主应力（相当于临空面的切向应力）显著增高，且愈近表面愈高；最小主应力则显著降低，于表面处降为零，甚至转为拉应力。
3.坡缘（坡面与坡顶的交线）附近，在一定的条件下，坡面的径向应力和坡顶的切向应力可转化为拉应力，形成张力带。
4.坡体内最大剪应力迹线由原来的直线变为近似圆弧形，弧的凹面朝向临空方向。
5.坡面处于单向应力状态（不考虑坡面走向方向的2σ）向内渐变为两向（若考虑2σ则是三向）应力状态。
另外，应注意到，以上特征只能使用于均质各向同性的岩体中，如果边坡内存在大的断层或层状岩体，则应力分布必有较大的差异。
影响应力分布的主要因素有：原岩应力状态、岩坡形态、岩体的变形特征和结构特征等。其中，以原岩应力状态的影响最为显著。
（二）岩质边坡的变形和破坏特征
岩质边坡中未出现贯通性破裂面之前，坡体的变化特征属变形特征；出现贯通性破裂面后的坡体特征属破坏特征。其发展过程是：坡面及附近岩体松动（又称松弛张裂）－岩体蠕动－加速蠕动－破坏。其中，前三步的特征均属变形特征，最后一步的特征才是破坏特征。
1.变形特征
在边坡形成的初始阶段，由于卸荷作用，岩体内的应力重新分布，使边坡表面及其附近岩体发生松动，形成表面张开裂隙，包括：回弹裂隙，坡面、坡顶张裂带裂隙，坡脚应力集中带的张开裂隙。
岩石力学 课程简介
岩石力学课程简介
岩石力学是地质工程和地质学中的重要学科，它研究岩石在外力作用下的力学性质和行为规律。岩石力学课程通常涵盖了岩石的力学参数、岩石的变形与破裂、岩石的应力分布、岩石的稳定性分析以及岩石工程中的应用等内容。
首先，岩石力学课程会介绍岩石的基本力学参数，如岩石的弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度等，这些参数对于岩石的力学特性和稳定性具有重要意义。
其次，课程会讨论岩石的变形与破裂规律，包括岩石的塑性变形、蠕变、破裂模式以及岩石的破裂韧度等内容。这些知识对于理解岩石在地下工程中的行为至关重要。
另外，岩石力学课程也会涉及岩石的应力分布规律，包括岩体内部的应力状态、应力集中区域的形成原因以及应力分布对岩石稳定性的影响等内容。了解岩石的应力分布有助于预测岩体的破坏和变形情况。
此外，岩石力学课程还会介绍岩石的稳定性分析方法，包括岩
体的稳定性评价、岩体失稳机制分析以及岩体支护设计等内容。这些知识对于地下工程和岩土工程的设计和施工具有指导意义。
最后，岩石力学课程还会探讨岩石力学在岩土工程中的应用，包括岩石边坡稳定分析、隧道和地下室的支护设计、岩石基础的承载特性等内容。这些知识对于工程实践具有重要的指导作用。
总的来说，岩石力学课程涵盖了岩石力学的基本理论和应用，对于地质工程、岩土工程以及地质灾害防治等领域具有重要的理论和实践意义。希望这些信息能够对你有所帮助。
《岩石力学与工程》课程教学大纲
《岩石力学与工程》课程教学大纲
课程名称：岩石力学与工程 Rock mechanics and engineering
课程编码：6312F003 学分：2 总学时：36
说 明
【课程简介】课程简介：本课程是高等院校工科城市地下空间工程专业高年级学生学习岩石力学与岩体工程的一门专业主干课程，是认识和掌握岩石系统的力学行为和工程功能的科学。通过系统讲授岩体力学的基本理论和方法，使学生掌握岩石的物理力学性质；岩体的力学性质；原岩应力确定方法；岩体力学试验方法等基本知识，具有解决岩体工程（包括：地下工程、边坡工程、地基工程）实践问题的基本技能，并了解岩石力学学科发展的动态。 【课程性质】专业方向课
【适用专业】城市地下空间工程
【教学目标】通过本课程的学习，学生较全面的掌握岩石、岩体力学的相关基础知识，并以该知识为起点，学习、掌握岩石地下工程、岩石边坡工程和岩石地基工程中遇到的问题及解决方案。
【先修课程要求】工程地质、土力学、基础工程
【能力培养要求】
通过本课程的学时，使得学生在岩石、岩体物理力学性质的评判与测量、岩体地应力的分布特定及量测方式、常见岩石地下工程、岩石边坡工程和岩石地基工程的计算理论、设计方法。为后续的专业提供必要的理论基础。
【学习总量】总学时36学时，其中理论32学时，实践0学时，实验4学时等。学生自主学习216学时，另行安排。
【教学方法与环境要求】
【学时分配】
学 时 安 排
序
号
内 容 理论
课时 实验
课时
实践
课时
习题
课时
小计
1 绪论 4 4
2 岩体的物理力学特征 4 2 6
3 岩体的力学特性 6 2 8
岩石边坡工程之一-概述及边坡变形破坏形式
边坡工程对国民经济建设的影响
1）边坡工程对露天矿建设的影响
❖ 露天采矿工程是一种大规模的开挖工程，据估 计，采矿工程完成的挖方量约占人类各种开挖挖 方量总和的五分之四。采矿开挖的目的是开采有 用矿物，但为了保证边坡的稳定性需要超挖大量 的废石。显然，随坡高的增加，加陡边坡成了减 少废石开挖和运输、提高矿山经济效益的一个关 键问题，但是，随着矿坑边坡的加陡，边坡的稳 定性问题随之而突出，在给定坡高条件下能够稳 定的边坡究竟能陡到什么程度，这显然取决于场 地的工程与水文地质条件、施工技术以及边坡的 服务年限，等等。
3）边坡工程对其他方面的影响
房屋建筑与市政建设中，边坡的稳定性一方面影 响到建筑物的安全运营与使用，另一方面也影响 到建设成本。
总之，边坡工程涉及到国民经济建设的各个方面， 它一方面关系到其所维系的各种构筑物的安全及 正常使用，另一方面同样也影响到构筑物的施工 成本。
2、边坡的破坏形式及其影响因素
根据滑面的形状，其滑坡形式可区分为平面剪 切滑动和旋转剪切滑动。
１）平面剪切滑动
特点：块体沿着平面滑移。
往往发生在地质软弱面的走向平行于坡面，产 状向坡外倾斜的地方。
根据滑面的空间几何组成，平面滑动存在简单 平面剪切滑动、阶梯式滑坡、三维楔体滑坡和 多滑块滑动几种破坏模式（见图7－4）。
岩滑类型
（a）平面破坏 （b）楔形破坏 （c）旋转滑动
岩体力学-第五章 岩石边坡.PPT
１.边坡破坏基本类型
圆弧破坏，平面破坏，楔体破坏和倾倒破坏 前三者可以统称为滑坡，倾倒破坏也叫崩塌。 圆弧破坏：在表土、废石堆和散体结构中常见的破坏 平面破坏：结构面走向和边坡走向平行或接近平行，结构面倾向和 坡面倾向一致或接近一致时，如果结构面迹线在坡面上出露，则可 能出现平面破坏。 楔体破坏：在块状岩体结构中，当两组结构面与坡面斜交，切割成 楔体结构：两结构面交线出露于边坡坡面时，可能出现楔体破坏。 倾倒破坏：在层状结构岩体中，结构面平行于边坡走向，倾向与坡 面倾向相反，且受垂直坡面的结构面切割。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
石炭纪(C) Carboniferous
古生代(Pz) Paleozoic
泥盆纪(D) Devonian 志留纪(S) Silurian
奧陶纪(O) Ordovician
寒武纪(∈) Cambrian
元古代(Pt) Proterozoic 震旦纪(Ｚz) Sinian
太古代(Ar) Archaeozoic
平面破坏力学模型假定： a.滑动面与张裂缝平行于边坡走向 b.张裂缝是直立的，其中充有深度为ＺＷ的水 c.滑动面上有静水压力 d.只有滑动没有转动， e.考虑单位长度岩片，并假定横向节理存在，在结构体侧面没有滑动 阻力。 f.滑动面抗剪强度
U
F
抗滑力 下滑力
c0
A
(W cosp U V sinp V cosp W sinp
高等岩石力学
高等岩石力学
1 高等岩石力学简介
高等岩石力学是指以岩石的力学特性为研究焦点的岩石力学的分支学科，主要研究岩石的力学性质、结构和破坏机理。它与岩石地层学、成因学等有机地层学领域共同研究岩石地质条件及物理性质，是研究地学中研究地质形态及岩石地质微观研究的一种重要手段。
2 高等岩石力学内涵
高等岩石力学主要包括以下五大方面：
1、岩石力学：它研究岩石的力学特性，包括岩石的力学性质、强度、稳定性等。
2、岩石物理学：它研究岩石的物理特性，包括岩石的密度、热传导性等。
3、岩石压力学：它研究岩石中心或受到外力作用的相关压力，它不仅是岩石破坏的介质，而且是物体发生变形和断裂的介质。
4、弹性力学：它研究晶体和岩石体在外界力时抗力，试图找到岩石弹性模量与岩石变形的关系。
5、岩石破坏学：它研究的是岩石的内外部因素与破坏机理之间的关系，它分析天然岩石的物理特征、破坏过程和形态。研究其中的破
坏特征，有助于揭示岩石的动态力学规律，同时也可以帮助开发地质
工程技术。
3 高等岩石力学应用
高等岩石力学在钻井工程中应用非常广泛，主要有两个方面。一
是通过测量、研究和评价岩石物理力学性质，根据岩石的物理性质，
为钻井工程提供参考。二是根据岩石的弹性特性，确定钻井面的位置，并依此进行钻井技术设计。在提高钻井工程质量的同时，高等岩石力
学在岩石抗剪强度研究、煤层火化研究、复合孔型封堵工程技术研究
等非常重要。
高等岩石力学也可以应用在城市建设和地质灾害防治中，以及其
他环境工程和矿井安全等领域。通过研究比较结构受力情况下的变形
和破坏，可以更好地开发地质资源，充分挖掘岩石力学的潜力实现节
第六章岩石边坡工程_岩石力学-5
滑坡壁 滑坡周界
46
第6章 岩石边坡工程
滑坡高47m，前沿宽55.2米，后沿宽25~30米，滑坡体约1.6万m3， 使一幢9层楼房被摧毁掩埋,造成79人死亡、7人受伤的重大灾害。
这些滑坡都给人民的生命财产和工农业生产造成过严重的损失。
我国的滑坡分布极广，滑坡灾害十分严重，应重视研究和防治工作。
35
第6章 岩石边坡工程
我国80年代重大崩、滑灾害事件
崩塌、滑坡名称 盐池河崩塌 （湖北） 铁西滑坡 （四川，成昆线） 渡口灰岩矿山滑坡 （四川，攀枝花） 四川盆地西部 暴雨滑坡 鸡扒子滑坡 （四川，长江云阳） 洒勒山滑坡－碎屑流 洒勒山滑坡－碎屑流 （甘肃） 新滩滑坡 （湖北，长江新滩） 马家坝滑坡 （湖北，姊归） 西宁滑坡－碎屑流 （四川，巫溪） 溪口滑坡－碎屑流 （四川，华蓥山） 昭通滑坡－碎屑流 昭通滑坡－碎屑流 （云南，金沙江支流） 发生日期 1980.6.3 方量（104m3） 运动速度 100 34 m/s （最大值） 4m/h (平均值） 5.5m/min 5.5m/min （平均值） 5 m/s± 最大运动距离（m） 400 死亡人数 284 斜坡类型① 平缓层状，软 弱基座 中倾外层状体， 倾外层状体， 老滑体局部复活 中倾外层状体 斜坡 约10人 多种类型层状 体斜坡 变角倾外层状 体斜坡，老滑坡局 部复活 237 平缓层状体斜 坡 老滑坡复活 缓倾外层状体 缓倾外层状体 斜坡，老滑坡复活 26 221 216 倾内层状体斜 坡，软弱基底 倾内层状体斜 坡 倾外层状斜坡 暴雨 暴雨
岩体力学 中国地质大学 贾洪彪第九章边坡岩体稳定性分析
第九章边坡岩体稳定性分析
第一节概述
斜坡(slope)是天然斜坡和人工边坡的总称。前者是自然地质作用形成未经人工改造的斜坡，这类斜坡在自然界特别是山区广泛分布，如山坡、沟谷岸坡等等；后者经人工开挖或改造形成，如露天采矿边坡、铁路公路路堑与路堤边坡等等。另外，按岩性又可将边坡分为土质边坡和岩质边坡。本章以讨论人工开挖的岩质边坡稳定性为主。斜坡的变形与破坏常给人类工程活动及生命财产带来巨大的损失。例如，1982年7月，四川省云阳鸡扒子发生滑坡，滑体规模1 500万立方米，其中，前缘180万立方米的土石体被推入长江，严重碍航。该滑坡还使大量农田、房屋被毁，造成了巨大的经济损失。又如，1980年6月发生的湖北远安盐池河山崩，规模约100万立方米，造成284人死亡，损失惨重。再如1963年发生在意大利的瓦依昂水库库岸滑坡，其总方量达2.5亿立方米，滑坡造成2 500多人死亡，水库也因此而失效。除自然斜坡变形破坏外，人工边坡的变形破坏也常有发生，主要见于大型水利水电工程边坡、铁路路堑及露天采矿边坡。如抚顺煤矿和大冶铁矿的露天采坑，都曾发生过失稳事故，对生产和生命财产造成损失。
由于边坡失稳，特别是自然大型斜坡失稳的危害巨大，因此，世界各国都非常重视，我国政府有关部门已将其列入重大地质灾害之一，进行重点研究。
边坡在其形成及运营过程中，在诸如重力、工程作用力、水压力及地震作用等力场的作用下，坡体内应力分布发生变化，当组成边坡的岩土体强度不能适应此应力分布时，就要产生变形破坏，引发事故或灾害。岩体力学研究边坡的目的就是要研究边坡变形破坏的机理(包括应力分布及变形破坏特征)与稳定性，为边坡预测预报及整治提供岩体力学依据。其中稳定性计算是岩体边坡稳定性分析的核心。目前，用于边坡岩体稳定性分析的方法，主要有数学力学分析法(包括块体极限平衡法、弹性力学与弹塑性力学分析法和有限元法等)、模型模拟试验法(包括相似材料模型试验、光弹试验和离心模型试验等)及原位观测法等。此外，还有破坏概率法、信息论方法及风险决策等新方法应用于边坡稳定性分析中。这里主要介绍数学力学分析法中的块体极限平衡法的基本原理，对于其他方法可参考有关文献。
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2 (ctg1
ctg2 )
11
高等岩石力学
二、边坡工程对露天矿建设的影响
对于一个深400m的大型露天矿，如 果从坡角35°增加到36°，每公里长 的坡段可减少剥离量415万m3，节约的 剥岩费上亿元。
加陡边坡成为减少废石开挖量和运输 量、提高矿山经济效益的关键问题。
12
高等岩石力学
三、边坡的分类
坡 挖方形成的边坡称为开挖边坡，填
按 方形成的边坡称为填筑边坡，水力水
成 因 分
电工程中还称为坝坡，这类边坡的几 何参数可以人为控制。
类
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高等岩石力学
三、边坡的分类
边 土质边坡和岩质边坡
坡 土体和岩石的物质构成并无本质的差
按 别，差别在于结构，它们的工程地质和
组 水文地质特征及力学特征差异显著，使
水厂铁矿整个露天采场上口尺寸3600m×(400-1680)m ，露天 底尺寸180m×60 m，采场边坡最高标高为+310m，最低开采标 高-350m，采场封闭圈标高+80m，采场总体边坡角41°-46°，
台阶坡面角65°。
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高速高公等岩路石滑力坡学
漫湾水电工程的滑坡
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二、边坡岩体的破坏模式
（二）、滑坡 滑坡是边坡岩体主要在重力作用下沿贯通的 剪切破坏面发生滑动破坏的现象。 滑坡通常以深层破坏形式出现，其滑动面往 往深入坡体内部，甚至延伸到坡脚以下。 根据滑面的形状，滑坡形式可区分为平面剪 切滑动和旋转剪切滑动。
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高等岩石力学
二、边坡岩体的破坏模式
l、平面剪切滑动 平面滑动的特点是块体沿着平面滑移，它 的产生是由于这一平面上的抗剪力与边坡形状 不相适应。这种滑动往往发生在地质软弱面的 走向平行于坡面、产状向坡外倾斜的地方。 根据滑面的空间几何组成，平面滑动存在 简单平面剪切滑动、阶梯式滑坡、三维楔体滑 坡和多滑块滑动等几种破坏模式。
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高等岩石力学
成 物 质
得岩质边坡和土质边坡的力学性能很不 相同，其边坡破坏模式的差别也十分显
分 著。
类
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7.2 边坡的破坏形式和影响因素
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高等岩石力学
一、边坡岩体的变形特征
边坡坡脚部位的岩体被冲刷侵蚀掉 松 或人工开挖，使边坡岩体失去约束， 动 应力重新调整分布，从而使岸坡岩体 变 发生向临空面方向的回弹变形及产生 形 近平行于边坡的拉张裂隙，一般称作
自然边坡：天然的山坡和谷坡。
边 自然边坡是在地壳隆起或下陷过程中逐
坡 渐形成的，这类运动今天可能还在继续。
按 成 因
然而，只要边坡位于侵蚀基准面以上，不 论成因如何，它们就处于受剥蚀的环境之
分 中，开始了风化、解体以至滑塌的过程，
类 较大规模的破坏就是自然滑坡。
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高等岩石力学
三、边坡的分类
边 人工边坡：人工建设形成的。
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高等岩石力学
一、稳定性分析方法综述
（二）、极限平衡法基本原理 极限平衡法是依据边坡上的滑体或滑体分 块的力学平衡原理(即静力平衡原理)，分析 边坡各种破坏模式下的受力状态，以及边坡 滑体上的抗滑力和下滑力之间的关系，来评 价边坡的稳定性。 极限平衡法是边坡稳定性分析计算的最主 要方法，也是工程实践中应用最多的一种方 法。
高等岩石力学
Adwanced Rock Mechanics
辽宁科技大学
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高等岩石力学
第七章 岩石边坡工程
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高等岩石力学
7.1 边坡工程的影响与分类
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高等岩石力学
一、基本概念
首都钢铁公司水厂铁矿边坡
水厂铁矿是一座大型变质岩型磁铁矿床，位于河北省迁安市， 西至北京200km，西南至唐山80km，东南至迁安市20km。
三、边坡稳定性的影响因素
影响边坡稳定性的因素有内在因素与外在 因素两个方面。
内在因素有组成边坡岩土体的性质、地质 构造、岩体结构、地应力等。它们常常起 着主要的控制作用。
外在因素有地表水和地下水的作用、地震、 风化作用、人工挖掘、爆破以及工程荷载 等。其中地表水和地下水是影响边坡稳定 最重要、最活跃的外在因素，其他大多起 着触发作用。
要 素
与坡顶面相交
百度文库
的部位称。
坡脚：边坡
与坡底面相交
的部位。
坡面角：坡面与水平面的夹角。 坡高：坡肩与坡脚间的高差。
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高等岩石力学
二、边坡工程对露天矿建设的影响
采矿工程完成的挖方量约占人类各种挖方 量总和的五分之四。
设采深为H、采场 长为L，坡角为α。
若α从α1增加至α2， 减少剥岩量：
Q
1 2
LH
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高等岩石力学
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7.3 边坡稳定性分析计算
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一、稳定性分析方法综述
（一）、边坡稳定性分析方法分类 目前用于边坡稳定性分析的方法大体上可 分为定性分析方法和定量分析方法两大类。 定性分析方法：工程类比法、赤平极射投 影法、实体比例投影法、摩擦圆法等； 定量分析方法：极限平衡法、数值分析法 (有限元，边界元，离散元等)及可靠性分析 方法(蒙特卡洛法和随机有限元法等)。
三峡船闸岩石边坡
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西藏易贡巨型山体滑坡
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一、基本概念
露天矿边坡：露天矿开挖形成的斜坡构成 的采矿区的边界。
（最终帮边坡、工作帮边坡和台阶边坡）；
路堤边坡：铁路、公路建筑施工中形成的 路堤斜坡。
路堑边坡：开挖路堑所形成的斜坡称为。
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一、基本概念
边
坡
坡肩：边坡
二、边坡岩体的破坏模式
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高等岩石力学
二、边坡岩体的破坏模式
2、旋转剪切滑动 旋转剪切滑动的滑面通常成弧形状，均质 岩体易产生近圆弧形滑面，当岩土非常软弱 (土边坡)、或岩体节理 异常发育、或已破碎 (废石堆)，破坏也常 常表现为圆弧状滑动。
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二、边坡岩体的破坏模式
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高等岩石力学
边坡卸荷裂隙。
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一、边坡岩体的变形特征
（二）、蠕动
边坡岩体在自重应力等应力的长期作
蠕 动
用下，向临空方向缓慢而持续的变形， 称为边坡蠕动。
变 蠕动形成机制：
形 1、岩土的粒间滑动(塑性变形)；
2、沿岩石裂纹微错；
3、岩体中一系列裂隙扩展所致。
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二、边坡岩体的破坏模式
（一）、崩塌 崩塌－－高陡的边坡岩体突然发生倾倒崩落， 岩块滚落堆积于坡脚的现象。 山崩--大规模的岩体崩塌，可达数千万甚至 上亿立方米。 坠石--小规模的崩塌，一般仅数立方米或数 十立方米。 坚硬岩体中发生的崩塌也称岩崩，土体中发 生的则称土崩。崩塌下来的岩块碎石大小混杂 堆积于坡脚，称为崩积物。