边坡工程习题课解析PPT课件

2020年9月28日
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第八章 岩石边坡工程
边坡变形: 松动和蠕变变形
湖南五强溪板溪群 轻度变质砂岩、石 英岩、板岩中的蠕 动，深达40～50m
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第八章 岩石边坡工程
边坡的变形发展到一定程度，将导致边坡的失稳破坏。
边 坡 破 坏 的 基 本 类 型
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崩塌 滑坡
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8.3.1块体极限平衡法
(2)滑体在滑动过程中相对位置不变化，即为刚体；
(3)滑动面上的应力分布均匀；
(4)不考虑滑体两侧的抗滑力。
稳定性系数=滑动面上可能利用抗滑力/滑动力
>1
稳定 ≤1 不稳定
在多数情况下，计算的稳定性系数都有一定误差，因此， 为保险起见，引入安全系数的概念。
第八章 岩石边坡工程
内容回顾:
1.边坡概述及其在国民经济中的意义 2.边坡体内应力分布特征 3.边坡的破坏形式及其影响因素 4.边坡稳定性分析 5.滑坡的防治与监测
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第八章 岩石边坡工程
斜坡(slope)统指地表一 切具有侧向临空面的地 质体，包括天然斜坡和 人工边坡。
天然斜坡(简称斜坡）是 指自然地质作用形成未 经人工改造的斜坡。
图解法
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边坡稳定性分析
定性分析方法 工程类比法和图解法（赤平极射投影、实体比例投影、 摩擦圆法）。 定量分析方法 极限平衡法、极限分析法（有限元（FEM），边界元 （BEM），离散元（DEM）等）及可靠度分析方法 （蒙特卡罗法和随机有限元法等）
重点：极限平衡法
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人工边坡(简称边坡）是指经人工开挖或改造形成的斜坡。
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第八章 岩石边坡工程
露天坑
路堑
城市建设
路堤
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第八章 岩石边坡工程
坡面附近产生应力集中带。在 坡脚附近，最大剪应力增高， 最易发生剪切破坏。在坡肩附 近，常形成拉应力带。边坡愈 陡，则此带范围愈大，因此， 坡肩附近最易拉裂破坏。
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第八章 岩石边坡工程
倾倒破坏：由陡倾或直立板状岩体组成的斜坡，当岩 层走向与坡面走向近平行时，在自重应力的长期作用 下，由前缘开始向临空方向弯曲、折裂，并逐渐向坡 内发展的现象称为倾倒破坏（弯曲倾倒）。
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第八章 岩石边坡工程
其他破坏模式：滑塌、岩块流动、岩层曲折
多平面滑动
平面滑动
双平面滑动
单平面滑动 楔形状滑动
圆弧形滑动
倾倒破坏
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第八章 岩石边坡工程
崩塌：斜坡岩土体被结构面分割的块体，突然脱离母 体以垂直运动为主、翻滚跌跃而下的现象与过程
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第八章 岩石边坡工程
滑坡：斜坡岩土体沿着贯通的剪切破坏面（带），产生 以水平运动为主的现象，称为滑坡。
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8.3.1块体极限平衡法
假设条件 (1)边坡岩体将沿某一结构面（滑动面）产生滑移剪切破 坏，滑动面上实际岩石提供的抗剪强度s与作用在滑动
面上的垂直应力σ存在如下关系：
sctan 或sc'(u)tan'
式中，c、c’分别为滑动面的粘结力和有效粘结力；φ、 φ’分别为滑动面的内摩擦角和有效内摩擦角； σ为滑 动面上的有效应力; u为滑动面孔隙水压。
3、水的作用 使岩土的质量增大、滑动面的滑动力增大； 岩土软化、抗剪强度降低；对岩体产生动水压力和静水 压力。
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。
4、风化作用 使岩体内裂隙增多、扩大，透水性增强， 抗剪强度降低。
风化作用使坡体强度减小，大大降低坡体的稳定性，促 进斜坡的变形与破坏。坡体岩石风化越深，斜坡稳定性 越差，稳定坡角越小。
以上的基本破坏模式，在同一坡体的发生、发展过程 中，常常是相互联系和相互制约的。在一些高陡边坡 发生破坏的过程中，常常先以前缘部分的崩塌为主， 并伴随滑塌和浅层的滑坡，随时间推移，逐渐演变为 深层滑坡。
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岩体边坡变形破坏的因素
1、岩性 决定岩体边坡稳定性的物质基础。 2、岩体结构 岩体结构及结构面的发育特征是岩体边坡破
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岩体边坡变形破坏的因素
5、地形地貌 直接影响边坡内的应力分布特征，进而 影响边坡的变形破坏形式及边坡的稳定性。 6、地震、爆破 产生震动惯性力 7、天然应力 8、人为因素 削坡 未考虑岩体结构特点，切露了控制斜坡稳定的主要软 弱结构面，形成或扩大了临空面，使坡体失去支撑， 会导致斜坡的变形与破坏。
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块体极限平衡法分析步骤
可能滑动岩体几何边界条件的分析 受力条件分析 确定计算参数
计算稳定性系数 确定安全系数，进行稳定性评价
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安全系数参照
我国《岩土工程勘察规范》规定： （1）新设计的边坡，对一级边坡工程，Fs值宜采用 1.3~1.5；二级边坡工程，宜采用1.15~1.3；三级边坡 工程，宜采用1.05~1.15。 （2）验算已有边坡的稳定性时，Fs值可采用1.10~1.25。 当需对边坡加载、增大坡角或开挖坡角时，应按新设 计的边坡选用Fs值。
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Leabharlann Baidu
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滑坡的监测
监测方法
滑坡地面位移观测——建网观测。设置在滑坡体内 及周界附近稳定区地表的位移观测点（桩）。
地表裂缝简易观测法 建筑物裂缝简易观测法 地面倾斜变化观测 滑坡深部位移观测 滑动面位置的测定 滑坡滑动力观测
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边坡稳定性分析
稳定性分析方法：定性分析和定量分析 定性分析是在工程地质勘察工作的基础上，对边坡
岩体变形破坏的可能性及破坏形式进行初步判断。 定量分析是在定性分析的基础上，应用一定的计算
方法对边坡岩体进行稳定性计算及定量评价。
模型模拟试验法
评价 方法
数学力学分析法 工程类比法
坏的控制因素。 变形与破坏的首要条件，在于坡体中存在各种形式的 结构面。岩体的结构特征对边坡应力场的影响主要表 现为由于岩体的不均一和不连续性，使沿结构面周边 出现应力集中阻滞现象，因此，构成了边坡变形与破 坏的控制性条件，从而形成不同类型的变形与破坏机 制。
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岩体边坡变形破坏的因素