岩石力学-边坡稳定性分析.ppt
精品课程《岩石力学》ppt课件(全)
具体而言，研究岩石在荷载作用下的应力、变形和破坏 规律以及工程稳定性等问题。
上述定义是把“岩石”看成固体力学中的一种材料，然而
岩石材料不同于一般的人工制造的固体材料，它是
一种典型的“连续介质”，具有复杂的地质构造和赋
存条件的天然地质体。
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11
三、岩石力学理论的发展简史
1. 初始阶段(19世纪末~20世纪初)
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8
（2）60年代初意大利Vajont大坝水库高边坡的崩溃 意大利Vajont拱坝，坝高262m，
于1959年建成，是当时世界上 最高的拱坝。1963年10月9日 夜，由于大坝上游山体突然滑 坡，约2.5亿立方的山体瞬时涌 入水库，涌浪摧毁上游及下游 一个小镇与邻近几个村庄，造 成约2500人死亡，整个灾害的 持续时间仅仅5分钟。
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3
一、引言
1. 人类活动与岩石工程（Rock Engineering）
岩石圈是人类赖以生存的主要载体，人类的大部分活动都 是在岩石圈上进行的：
远古
约4700年前 公元1600年
19世纪
石器，穴居 金字塔（146.5m) 火药采矿 铁路隧道技术
20世纪 大型水电工程
岩基、边坡，地下 洞室，隧道工程等
普罗托吉雅柯诺夫提出的自然平衡拱学说，即普氏理论．
围岩开挖后自然塌落成抛物线拱形，作用在支架上的压力等于 冒落拱内岩石的重量，仅是上覆岩石重量的一部分．
太沙基(K．Terzahi)理论 围岩塌落成矩形，而不是抛物线型．
优点与缺点
上述理论在一定历史时期和一定条件下还是发挥了一定作用的， 但是围岩的塌落并不是形成围岩压力的惟一来源，也不是所有 的地下空间都存在塌落拱．围岩和支护之间并不完全是荷载和 结构的关系问题，在很多情况下围岩和支护形成一个共同承载 系统，而且维持岩石工程的稳定最根本的还是要发挥围岩的作 用．
《岩石力学》课件(完整版)-第三章岩石动力学基础
能量吸收是指岩石在冲 击或振动载荷作用下吸 收能量的能力，与岩石 的破碎和变形有关。
疲劳是指岩石在循环载 荷作用下发生损伤和破 坏的现象，对地下工程 和边坡工程的稳定性有 重要影响。
03
岩石动力学的基本理论
弹性力学基础
01
弹性力学基本概念
弹性力学是研究弹性物体在外力作用下的应力、应变和位移的学科。它
理论分析方法。这些方法可用于求解各种复杂弹性力学问题。
塑性力学基础
塑性力学基本概念
塑性力学是研究塑性物体在外力作用下的应力、应变和位移的学科。塑性物体在达到屈服 点后会发生不可逆的变形，其应力-应变关系不再满足胡克定律。
塑性力学的基本方程
包括屈服准则、流动法则、增量理论和边界条件等。这些方程描述了塑性物体内部的应力 、应变和位移之间的关系，以及物体与周围介质之间的相互作用。
有限元法是一种将连续介质离 散化为有限个小的单元体，并 对每个单元体进行力学分析的 方法。
有限元法是一种将连续介质离 散化为有限个小的单元体，并 对每个单元体进行力学分析的 方法。
有限元法是一种将连续介质离 散化为有限个小的单元体，并 对每个单元体进行力学分析的 方法。
离散元法
离散元法是一种将连续介质离散化为一系列刚性或弹性 单元体的方法。
数据分析
对实验获取的大量数据进行处理和分 析，提取岩石的动力学特性，如阻尼 比、质量放大系数等。
结果解释
根据实验结果，解释岩石在动态载荷 作用下的破坏机制和演化过程，为工 程设计和安全评估提供依据。
实验研究的挑战与展望
挑战
岩石动力学实验技术难度大，需要克服实验条件苛刻、测量精度要求高等问题。 同时，岩石材料的非线性、各向异性等特性也给实验结果分析带来困难。
岩土边坡稳定性分析
岩土边坡稳定性分析文章主要探讨了岩土边坡稳定性分析问题。
标签：岩土边坡稳定性分析1边坡稳定性研究基础1.1应力状态应力状态，物体受力作用时，其内部应力的大小和方向不仅随截面的方位而变化，而且在同一截面上的各点处也不一定相同。
通过物体内一点可以作出无数个不同取向的截面，其中一定可以选出三个互相垂直的截面，在它上面只有正应力作用，剪应力等于零，用这三个截面表达的某点上的应力，即称为此点的应力状态。
三个主应力不等且都不等于零的应力状态称为三轴（三维、空间）应力状态；如有一个主应力等于零，则称为双轴（二维、平面）应力状态；如有两个主应力等于零则称为单轴（或单向）应力状态。
构件在受力时将同时产生应力与应变。
构件内的应力不仅与点的位置有关，而且与截面的方位有关，应力状态理论是研究指定点处的方位不同截面上的应力之间的关系。
应变状态理论则研究指定点处的不同方向的应变之间的关系。
应力状态理论是强度计算的基础，应变状态理论是实验分析的基础。
1.2岩石强度理论岩石强度是岩石在外力作用下达到破坏时的极限应力，岩石强度是岩石力学性质的主要属性之一。
它是通过实验室内或现场的试验求得的。
在岩石力学中，岩石一词是岩块和岩体的总称。
岩块是指由地质构造因素割裂而成的不连续块体，是岩体的组成单元。
实验室试验用的岩样就是岩块。
岩体是指包括地质结构的地质体的一部分。
虽然岩块和岩体具有相同的地质历史环境，经历过同样的地质构造作用，但它们的性质是有区别的。
反映在强度方面，岩块的强度主要取决于构成岩石的矿物和颗粒之间的联结力和微裂隙的影响；而对岩体强度起控制作用的则是岩体中的结构面和构造特征。
1.3莫尔理论莫尔于1900年提出了莫尔强度理论，认为材料发生破坏是由于材料的某一面上剪应力达到一定的限度，而这个剪应力与材料本身性质和正应力在破坏面上所造成的摩擦阻力有关。
即材料发生破坏除了取决于该点的剪应力，还与该点正应力相关。
这是目前岩石力学中应用最广泛的理论。
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(4) 整体综合分析方法
将实验、理论和工程监测以及经验相结合，利用信 息、系统科学理论进行计算机科学决策
七、岩石力学的应用范围
(1) 水利水电工程
坝基及坝肩稳定性、防渗加固理论和技术 有压和无压引水隧道设计、施工及加固理论技术 大跨度高边墙地下厂房的围岩稳定及加固技术 高速水流冲刷的岩石力学问题 水库诱发地震的预报问题 库岸稳定及加固方法
1956年4月，在美国的科罗拉多矿业学院举行的一次专业会议上， 开始使用“岩石力学”这一名词，并由该学院汇编了“岩石 力学论文集”。在论文集的序言中说：“它是与过去作为一 门学科而发展起来的土力学，有着相似的概念的一门学科， 对这种有关岩石的力学方面的学科，现取名为岩石力学”。
1957年在巴黎出版的塔洛布尔（J. Talobre）的专著“岩石力学”是 这方面较早的一本较系统的著作。其后，开始形成了不同的 岩石力学学派（如法国学派，偏重于从弹塑性理论方面来研 究；奥地利学派，偏重于地质构造方面来研究）。
(2) 采矿工程
露天采矿边坡设计及稳定加固技术 井下开采中巷道和采场围岩稳定性问题，特
别是软岩巷道和深部开采地压控制问题 矿柱稳定性及开采优化设计问题(采场结构、
开采顺序、开挖步骤等)设计问题 矿井突水预测、预报及预处理理论和技术 岩爆、煤与瓦斯突出及预处理理论和技术 采空区处理及地面沉降问题 岩石破碎问题
(5) 石油工程 岩石应力与渗透性及采油技术 钻探技术与井壁稳定性 岩石力学与地球物理勘探综合研究 石油、天然气运输与储存工程对环境的影响
(6) 海洋勘探与开发工程 (7) 核电站建设中核废料处理技术 (8) 地层热能资源开发技术问题 (9) 地震预报中的岩石力学问题 (10) 地下军事工程及防护问题
岩质边坡稳定性分析
03
边坡稳定性评价方法：采用何种方法进行稳定性评价， 如极限平衡法、数值模拟法等
04
边坡稳定性分析结果：根据评价方法得出的边坡稳定 性等级，以及可能的失稳模式等
05
边坡治理措施：针对边坡稳定性问题，提出相应的治 理措施，如支护加固、排水措施等
06
边坡监测与预警：建立边坡监测系统，实时监测边坡 稳定性，及时发现并预警可能的边坡失稳风险。
04
综合评价方法：结合多种分析方法，对边坡稳定性进行综合评价
地质条件
01
岩石类型：不同岩石的力学性质和抗风化能力不同
02
地质构造：断层、褶皱等地质构造对边坡稳定性产生影响
03
地下水：地下水位变化、地下水渗流对边坡稳定性产生影响
04
气候条件：降雨、温度等气候条件对边坡稳定性产生影响
水文条件
1
地下水位：地下 水位的升降会影 响边坡的稳定性
目录
01. 边坡稳定性分析的重要性 02. 岩质边坡稳定性分析方法 03. 岩质边坡稳定性影响因素 04. 岩质边坡稳定性分析案例
保障工程安全
边坡稳定性分析是工程设计的重要环
01
节，关系到工程的安全性和稳定性。 边坡稳定性分析可以预测边坡的变形
02
和破坏，为工程设计提供依据。 边坡稳定性分析可以指导工程设计和
数值模拟法： 利用计算机 模拟边坡变 形和破坏过 程
概率分析法： 通过概率统 计方法评估 边坡稳定性
模糊数学法： 利用模糊数 学理论对边 坡地质力学分析：分析边坡的地质构造、岩石力学性质等
02
数值模拟分析：利用计算机模拟边坡的变形、破坏过程
03
现场监测分析：通过现场监测获取边坡的变形、应力等数据
《高等岩石力学》课件
岩石声波测试仪
用于测量岩石的声波速度，评估岩石的完整性、孔隙 度和弹性参数。
岩石CT扫描仪
通过X射线扫描岩石，获取岩石内部的结构和孔隙分 布信息。
岩石力学实验方法
直接拉伸试验
测量岩石在拉伸载荷下 的应力-应变关系，了解 岩石的抗拉强度和变形 特性。
《高等岩石力学》ppt课件
目 录
• 岩石力学基础 • 岩石力学性质 • 岩石力学实验 • 岩石工程稳定性分析 • 岩石工程防护与加固 • 高等岩石力学应用案例
01
岩石力学基础
岩石力学定义
总结词：基本概念
详细描述：岩石力学是一门研究岩石在各种外力作用下的变形、破裂、破坏和流 动等行为的科学。它涉及到岩石的物理性质、力学行为和地质环境等多个方面。
单轴压缩试验
测量岩石在单轴压缩下 的应力-应变关系，了解 岩石的抗压强度和变形 特性。
三轴压缩试验
模拟岩石在实际地质环 境中的受力状态，测量 岩石在三轴压力下的应 力-应变关系。
岩石力学实验结果分析
强度分析
根据实验结果，分析岩石的抗压、抗拉和抗剪 强度，评估岩石的稳定性。
变形特性分析
分析岩石的应力-应变曲线，了解岩石的弹性、 塑性 Nhomakorabea破裂特性。
地下水监测
通过监测地下水的变化情况，评估地下水对岩体的影响和破坏程 度。
06
高等岩石力学应用案 例
岩石工程设计案例
总结词 详细描述 详细描述 详细描述
通过实际案例分析，展示高等岩石力学在岩石工程设计中的应 用。
介绍某大型水电站岩石高边坡设计，如何运用高等岩石力学的 理论和方法，对边坡稳定性进行评估，并设计出合理的支护结
岩体边坡稳定性分析
岩体边坡稳定性分析岩体边坡稳定性分析的基本方法包括稳定性判据方法、数值模拟方法和经验方法。
稳定性判据方法是基于力学和应力分析理论，通过计算边坡上的剪切力和抗剪强度之间的平衡关系判断稳定与否。
常用的稳定性判据方法有穆勒布朗判据、圈内法、切β法等。
数值模拟方法是采用数学模型和计算机模拟手段，通过求解边坡稳定方程来评估稳定性。
经验方法则是基于大量岩体边坡的实测数据和统计分析得出的经验公式，使用方便但适用范围有限。
岩体边坡稳定性分析的主要因素包括地下水、岩体力学性质、边坡几何形状以及外荷载。
地下水对岩体边坡稳定性有着明显影响，当地下水位上升时，岩体边坡的稳定性会降低。
岩体力学性质包括岩石的抗剪强度、内摩擦角、岩石的断裂性质等，这些参数对边坡的稳定性具有重要影响。
边坡几何形状是指边坡的坡度和几何形态，不同几何形状会导致不同的应力分布规律，从而影响边坡的稳定性。
外荷载是指施加在边坡上的荷载，包括重力荷载、地震力、降雨等。
岩体边坡的稳定性评价指标通常包括安全系数、位移、应力等。
安全系数是评价边坡稳定性的定量指标，其定义为边坡承受力与破坏力之比。
一般来说，当安全系数大于1时，边坡处于稳定状态。
位移是指边坡因外力作用而发生的位移量，其用于评估边坡的破坏程度和变形情况。
应力是指边坡内部岩体所受到的力，根据岩石力学理论，应力越大，边坡稳定性越差。
下面以一个具体的岩体边坡案例为例，进行稳定性分析。
假设岩体边坡的长宽比为1:1，坡度为30度，岩体内摩擦角为30度，地下水位在岩体底部，当地下水位上升时岩体的抗剪强度降低。
根据穆勒布朗判据，可以计算出边坡的安全系数。
进一步使用数值模拟方法，进行边坡稳定方程的求解，得到边坡的稳定状态和位移情况。
最后，根据岩体边坡的应力分布情况，评估岩体边坡在不同荷载条件下的稳定性。
综上所述，岩体边坡稳定性分析是岩土工程领域中的一个重要课题，需要综合考虑多个因素，并采用合适的分析方法和评价指标进行分析。
理正岩土6.5-岩质边坡稳定分
理正岩土6.5-岩质边坡稳定分析软件帮助目录1.第一章功能概述 (3)2.第二章快速操作指南 (3)2.12.1操作流程 (3)2.22.2快速操作指南 (4)3.第三章操作说明 (9)3.13.1关于计算例题的编辑 (9)3.23.2计算简图辅助操作菜单 (9)3.33.3快速查询图形结果 (10)3.43.4计算书的编辑修改 (10)3.53.5说明 (10)3.63.6关于数据和结果文件 (14)4.第四章编制依据 (15)5.第五章编制原理 (16)5.15.1概述 (16)5.25.2简单平面稳定分析 (16)5.2.15.2.1极限平衡法 (16)5.2.25.2.2建筑边坡工程技术规范 (24)5.35.3复杂平面稳定分析 (30)5.3.15.3.1概述 (30)5.3.25.3.2Sarma法 (33)5.3.35.3.3通用方法 (35)5.3.45.3.4Sarma改进法 (35)5.45.4三维楔形体稳定分析 (37)5.4.15.4.1计算条件 (37)5.4.25.4.2计算安全系数 (38)5.4.35.4.3给定大小的荷载E以最不利的方向施加时产生的最小安全系数 (45)5.4.45.4.4将安全系数提高到某个规定值F所需的最小锚杆（索）张力 (47)5.55.5赤平投影分析 (49)5.5.15.5.1概述 (49)5.5.25.5.2基本功能 (49)5.5.35.5.3判定岩体稳定性 (51)5.5.45.5.4结构面统计 (54)6.附录1系统环境与安装 (57)7.附录2技术支持感谢您选用了理正软件！ (58)1.第一章功能概述理正岩质边坡（稳定）分析软件主要功能是分析计算简单平面、复杂平面、简单三维楔体、赤平极射投影岩质边坡的稳定计算及相关的分析。
考虑的因素包括：岩体结构的结构面、裂隙、裂隙水、外加荷载、锚杆及结构面的抗剪强度、地震作用等。
简单平面稳定问题：1）利用极限平衡法及莫尔－库仑准则进行分析，计算岩体的稳定安全系数、设计锚杆、及反分析滑面的抗剪强度指标；2）可分析坡角、坡高、裂隙水等与安全系数的关系曲线；3）可按几种不同方法计算岩石压力等。
岩石力学中边坡稳定及渗流问题
降雨对边坡稳定性的影响：早期降雨对边坡稳定性影响的研究主要是应用饱和土理论，降雨入渗过程中坡内含水量的变化对边坡土体力学性质的影响。
20 世纪60 年代，Bishop和Fredlund提出了非饱和土强度表达式，将与饱和度、土的类型有关的经验系数考虑进来计算雨水入渗条件下土体的强度。
目前降雨对边坡影响的过程可以描述为“降雨入渗→土体自重的增大、抗剪强度指标的降低以及孔隙水压力的上升→土体的破坏。
对以上这一过程的分析主要采用将渗流简化计算的极限平衡法、极限分析法和有限元法。
堆积体结构相对较松散、透水性较强，且后缘裂缝的出现为雨水入渗提供通道，使降雨沿堆积体表面裂缝入渗后，堆积体、滑带岩土体力学性质弱化，随着降雨的持续、入渗影响深度增加，坡内水的运移对滑坡体前缘产生渗透水压力，堆积体局部变形，处于临界稳定状态。
暴雨导致堆积体土体非饱和区的基质吸力下降（孔隙水压力升高），接着渗流于堆积体前缘产生渗透力，最后库岸边坡堆积体稳定性降低．其中初始阶段堆积体表层快速饱和，安全系数下降最快．降雨后地表水通过缝隙入渗，导致土体强度降低，堆积体前部产生挤压型剪切滑动面，在渗透水压力作用下发生牵引式破坏。
渗流控制方法堤防工程渗流控制的设计准则，中国的设计准则是重点在于建立渗流比降与土体抗渗特性之间的关系。
通过确定水头与渗径之间的关系, 可以很快给出堤防建筑物的设计断面。
对于堤防而言, 通常采用的渗流控制措施主要有以下3 个方面:(1)防渗。
防渗的方法是在防建筑物或地基中利用弱透水材料筑防渗体以截断渗流, 减少渗透流量, 防止地基与其堤建筑物的渗透破坏, 确保渗透稳定性;(2)排水减压。
排水减压是一种疏导的方法, 将透水良好的的材料预先有计划地布置于堤坝防建筑物或地基中渗透比降较大的部位作为排水体, 使渗流提早释放渗透压力, 并通过排水体自由排出, 以确保地基与其堤防建筑物的整体全;(3)反滤层保护。
反滤层保护是防止土体渗透破坏的有效措施, 且同时具备排水性能, 因而也是排水体系的一部分。
7 边坡稳定分析
Fs TTf WW cosis ntgttg g
: Fs 1 ? : Fs 1
Fs等于1时，土体处于极限平衡状态，此时土坡的坡角就等于无粘性土的内摩擦角，也称休止角。
7－2 无粘性土的土坡稳定
二、有渗流情况下的无粘性土土坡稳定
下滑力T J W si nJ
N T
J T N W
顺坡出流 i si n
表7-1 条分法未知数统计
未知量 底面法向应力Ni和抗剪力Ti
法向条间力Ei 切向条间力Xi 条间力作用点的位置Zi 安全系数Fs
共计
未知数个数 n n-1 n-1 n-1 1
4n-2
2.2 求解Fs的方法
▪ 平面问题：对每个土条可分别列两个正交方向（如竖直方向和 水平方向）的静力平衡方程和一个力矩平衡方程。n个土条共可 列3n个独立的方程。因此未知数个数比方程数多n-2个，只要土 条数大于2，土坡稳定分析问题即为超静定问题。需要增加方程 个数或减少未知数个数，问题才可解。
一、整体圆弧滑动稳定分析
粘性土坡，竖向裂缝，滑弧变短。
z0
2c Ka
2cu
安全系数：Fs
f
A'C R Wd
裂缝的出现将使滑弧长度由AC减小到A′C，即L发生变化，如果裂缝中有 可能积水，还要考虑静水压力对土坡稳定的不利影响。
7－3 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法
一、整体圆弧滑动稳定分析
以上求出的Fs，是任意假定的某个滑动面的抗滑 安全系数
据称，有11人、14 幢民房被埋葬，40 多人夺命狂奔死里 逃生。
7-1 概述
▪ 为什么会发生滑坡?
根本原因: 边坡中土体内部某个面上的剪应力达到 了它的抗剪强度。 稳定平衡遭到破坏，引起边坡下滑
岩石力学ppt课件
喷出岩常具有气孔构造、流纹构造和原生裂隙，透水性较大。此外，喷出岩多呈岩流状产 出，岩体厚度小，岩相变化大，对地基的均一性和整体稳定性影响较大。
4
第二章 岩石的物理性质及工程分类
所以：
x y xy z yz
xz zx yx zy
中，实际上独立的应力分量只有6个。
11
第4章 岩石的本构关系和强度准则
应力平衡微分方程
根据微分单元体x方向平衡，∑Fx=0，则
12
第4章 岩石的本构关系和强度准则
4.2 应变及应变状态分析 应变的概念 由于载荷作用或者温度变化等外界因素等影响，物体内各点在空间的位置将发 生变化，即产生位移。
岩石力学基础 复习指导
课程主要内容
31
岩石的结构和组织
2
岩石的物理性质及工程分类
3
岩石的力学性质
4
本构关系和强度准则
35
岩石的蠕变
6
地应力测量及计算
37
测井解释及井壁稳定
1
第1章 岩石的结构和组织特点
▪ 岩石的结构和分类 ▪ 岩石的微观结构 ▪ 岩石的宏观结构
成岩旋回图
2
第二章 岩石的物理性质及工程分类
2）沉积岩的性质 碎屑岩的工程地质性质一般较好，但其胶结物的成分和胶结类型影响显著。此外，碎
屑的成分、粒度、级配对工程性质也有一定的影响。 粘土岩和页岩的性质相近，抗压强度和抗剪强度低，受力后变形量大，浸水后易软化
和泥化。若含蒙脱石成分，还具有较大的膨胀性。这两种岩石对水工建筑物地基和建筑场 地边坡的稳定都极为不利，但其透水性小，可作为隔水层和防渗层。
边坡稳定性分析
边坡稳定性分析学习指导：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。
重点：1。
边坡变形破坏类型；2影响边坡稳定性的因素；3边坡稳定性分析与评价。
9.1边坡变形和破坏类型9.1.1概述随着社会进步及经济发展，越来越多地在工程活动中涉及边坡工程问题，通过长期的工程实践，工程地质工作者已对边坡工程形成了比较完善的理论体系，并通过理论对人类工程活动，进行有效地指导。
近年来，随着环境保护意识的增加及国际减轻自然灾害十年来的开展，人类已认识到：边坡诞生不仅仅是其本身的历史发展，而是与人类活动密切相关；人类在进行生产建设的同时，必须顾及到边坡的环境效应，并且把人类的发展置于环境之中，因而相继开展了工程活动与地质环境相互作用研究领域，在这些领域中，边坡作为地质工程的分支之一，一直是人们研究的重点课题之一。
在水电、交通、采矿等许多领域，边坡工程是整个工程不可分割的一部分。
为了保证工程运行安全和节约资金，学者们对边坡的演变规律、边坡稳定性和滑坡预测进行了广泛的研究。
然而，随着人类工程活动的扩大和经济建设的快速发展，高陡边坡稳定性和大规模灾害性滑坡预测问题普遍出现在边坡工程中。
在我国，目前露天开采的人工边坡已达300-500m，这是水电工程中遇到的问题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。
因此，广大工程地质和岩石力学工作者长期以来对此问题进行了不懈的探索和研究，并取得了很大的进展；从最初的工程地质类比法、历史原因分析法等定性研究，到极限平衡法、数值分析法等定量分析方法，再到系统分析法、可靠性法、灰色系统法等不确定性方法，再辅以物理模拟法，工程地质力学理论和岩石（土）结构控制论的诞生，无疑为边坡工程和滑坡预测研究奠定了坚实的基础，为人类工程建设做出了巨大贡献。
学习情境2-岩体与边坡稳定性分析
工程地质与土力学
（三）软弱夹层及其对工程的影响 软弱夹层是具有一定厚度的特殊的岩体
软弱结构面，是在坚硬岩层中夹有的力学强 度低、泥质或炭质含量高，遇水易软化、延 伸较长和厚度较薄的软弱岩层。
岩体基本 质量级别
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅳ
重力密度
＞26.5 26.5～24.5 24.5～22.5
＜22.5
岩体物理力学参数抗剪强度ຫໍສະໝຸດ 内摩擦角φ（°）＞60
粘聚力 C（MPa）
＞2.1
60～50
2.1～1.5
50～39
1.5～0.7
39～27
0.7～0.2
＜27
＜0.2
变形模量 E（GPa）
＞33 33～20 20～6 6～1.3 ＜1.3
工程地质与土力学
赤平面上点的投影 赤平面上线与面的投影 工程地质与土力学
(三)边坡稳定性定量分析──极限平衡法 极限平衡法是将滑体视为刚性体，不考
虑其本身的变形；除楔形破坏外，其余的破 坏多简化为平面问题，可选取有代表性的剖 面进行计算；边坡岩土的破坏遵从库仑强度 破坏理论；认为当边坡的稳定系数时，滑体 处于临界状态。
工程地质与土力学
(二) 影响边坡稳定的因素 影响边坡稳定的因素有：岩石性质、
岩体结构、水的作用、风化作用、地震力、 地形地貌及人为因素等。
工程地质与土力学
二、边坡稳定性的评价方法
在公路工程实践中，遇到的各种各样工程地质 问题，归纳起来，主要就是路堑边坡稳定问题 以及路、桥地基稳定问题和隧道围岩稳定问题。 这三方面的问题，实质上就是一个岩体的稳定 问题。所谓岩体稳定，它是一个相对的概念， 是指在一定的时间内，一定的自然条件和人为 因素的影响下，岩体不产生破坏性的剪切滑动、 塑性变形或张裂破坏。
专题三2010 岩土体边坡稳定性分析
②坡形的影响：坡高、坡度；
边坡的几何形态对坡内岩体应力有显著影响。
随着坡高的增加，坡内应力值也随着呈线性增大。 坡角变陡，拉应力的范围随之增大，切向应力 值增高，坡脚附近最大剪应力值也随着加大。 边坡的平面形态对应力也有明显影响，凹形边
坡，由于沿斜坡走向方向受到支撑，应力集中程度
明显减弱。圆形和椭圆矿坑边坡，坡脚最大剪应力 仅有一般斜坡的一半左右。因此，凹形坡有利于坡 体稳定，而凸形坡则相反。
不良影响：透水性增大、刚度和强度降低.
1）影响因素：地应力场、岩性、岩体结构、 下切速度和深度。 2）研究目的：建基面的确定、处理深度的 确定、查清演变规律。 3）研究内容：卸荷分带、破坏形式、卸荷 带的工程性质。
（2）蠕变
1）定义：是指边坡岩土体在自重等恒定应力作用
下，向临空方向发生的一种缓慢变形现象。
3）当边坡岩体由软硬相间的岩石 组成时，软弱岩石因抗风化能力
低受风化剥蚀凹进，而坚硬岩石
便悬空断裂而坠落形成崩塌。
4）当边坡下部存在洞穴、采空区引起塌陷，
将边部岩体往外挤出，造成倾倒崩塌。
（4）滑 坡
1）定义：是指斜坡上的一部分岩体失去稳定，在 重力和工程荷载作用下沿滑动面向下作整体滑动 的现象。 2）特征：①整体滑动，不易发现； ②具有明显的破坏边界； ③有一个较长的发育过程； ④老滑坡可复活； ⑤分布广、危害大。 3）形态要素：滑体、滑面、滑带、滑床、滑壁、
（2）滑动面受已有软弱结构面控制：
坡体中有软弱结构面或软弱夹层存在，并能构成有 利于滑动的结构面（或几个面的组合面）产生滑动。 因此软弱结构面的抗剪强度和产状起控制作用。
滑坡产生的边界条件通常是指岩土体滑动时必须
具备的滑动面、切割面及临空面。
岩石力学---第六章 边坡工程
抗滑力 C L W cos p U P sin p V sin p tg F 下滑力 W sin p P V cos p
2 1 Z 2 W H 1 ctg p ctg f H 2
3 、坡面上由于侧向压 力近于零，实际上为二 向应力状态；而向岩体 内部逐步变为三项应力 状态。
4 、在坡面或坡顶的某 些部位，由于水平应力 明显降低而可能出现拉 应力，形成张力带。
（三）、影响边坡应力分布的主要因素
1、初始原岩应力状态 2、边坡坡形 3、岩体性质及结构特征
（四）、边坡失稳基本形式
1 H Z U wZw 2 sin p
1 2 wZw 2 H Z L sin p V
w : 水的容重； Z w : 岩体平均容重
（一）、圆弧滑坡计算 1、费勒纽斯（Fellenius）法
2、毕肖普（Bishop）法
3、简布(Janbu)法
4、萨尔玛（sarma）法
1、边坡变形Leabharlann 型 ①拉裂 ②蠕滑2、边坡破坏类型 ①塌落 ②倾倒（崩塌） ③滑坡 ④岩块流动 ⑤岩层曲折
平面剪切滑坡形式
旋转剪切滑坡形式
四、边坡稳定性计算
（一）、平面滑坡计算
平面滑坡发生条件： 1 、滑坡面走向一边 坡走向平行。
2 、滑坡面倾角小于 坡面角；但大于坡面 的摩擦角。
3 、滑体两侧的解离 面对滑体的阻力很小， 可忽略不计。
第八章 一、基本概念
边坡：是指由自然或人工 形成的斜坡。
岩石边坡工程
二、边坡分类
1、按形成原因分：自然边坡和人工边坡。 2、按组成物质分：土质边坡和岩质边坡。
三、边坡稳定性分析 （一）、影响边坡稳定性的因素
岩体力学-第6讲-岩石边坡工程
几个概念提法
• 岩质边坡 土质边坡 • 岩石边坡 岩质边坡 • 露天矿边坡 路堑边坡 路堤边坡 坝坡 岸坡
边坡工程与经济建设
• 边坡与露天矿工程
维持边坡稳定、增大坡脚、减小采方
• 边坡与水利水电工程
近坝边坡的永久稳定性 库岸边坡的变形失稳与地质灾害
• 边坡与交通工程
路堑边坡和路堤边坡变形失稳
• 边坡与房屋建筑工程
平面滑动
平面滑动
平班水电站进 场所公路滑坡
云荞水库趾 板边坡滑坡
千将坪滑坡
洪家渡水电站进 场公路滑坡
楔体滑动
• 当两个软弱面相交，切割岩体形成四面 体时，就可能出现楔形滑动 • 如果两个结构面的交线因开挖而处于出 露状态，不需要地形上或结构上的解除 约束即可能产生滑动。
楔体滑动
青兰山边坡
锦屏库区
N1 N 2 W cos S cos sin 2
j
2 1
2
1 2
FS
sin t an j ( ) 1 t an S sin 2
FS
( N1 N 2 ) tan j W sin S
2 1
tan j sin(90 ) tan j 2 2 2 sin 1 tan S 2
边坡稳定影响因素
• 2、坡形坡率变化
• 河流、水库及湖海的冲刷及淘刷，使岸坡外形发生变 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。 • 人工削坡时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。
平面破坏分析
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R
1 整体圆弧滑动法（瑞典圆弧法）
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假设条件
• 均质土 • 二维 • 圆弧滑动面 • 滑动土体呈刚性转动
O R
• 在滑动面上处于极限平衡条件
平衡条件（各力对圆心O的力矩平衡）
(1) 滑动力矩：
M s Wd
O d
R B
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C
W
(2) 抗滑力矩：
M R f dl R
ห้องสมุดไป่ตู้
R
4）抗滑力： R Ntg W costg
5）抗滑安全系数： Fs
抗滑力 R W cos tg tg 滑动力 T W sin tg
当=时，Fs=1.0，天然休止角
Fs
tg tg
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与所选的微单元大小无关 坡内任一点或平行于坡的任一滑裂面 上安全系数Fs都相等
0 L L 0
A
L (c ntg )dl R cAc R ntgdl R
0
注：（其中 n n l 是未知函数） 当=0（粘土不排水强度）时，c cu
M R cAcR
抗滑力矩 M R c Ac R (3) 安全系数： Fs 滑动力矩 M s Wd
思考：在干坡及静水下坡中， 如不变，Fs有什么变化
安全系数与土容重无关
粘性土坡的稳定分析(边坡稳定极限平衡分析的条分法)
破坏特点
由于存在粘聚力C，与无粘性土坡不同； 其危险滑裂面位置在土坡深处； 对于均匀土坡，在平面应变条件下，其滑动面可用一圆弧（圆 柱面）近似。
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O
思考： 为什么粘性土坡通 常不会发生表面滑 动？
2015年12月20日，位于深圳市光明新区的红坳余 泥渣土受纳场（以下简称红坳受纳场）发生了特别 重大滑坡事故，造成73人死亡、4人失踪，直接经 济损失人民币8.8亿余元。 益相龙公司董事长龙仁福犯重大责任事故罪、单位 行贿罪、对非国家工作人员行贿罪，予以数罪并罚， 依法判处有期徒刑二十年，罚金人民币一千万元。 绿威公司法定代表人张菊如、红坳受纳场实际控制 人之一林敏武等23人构成重大责任事故罪,分别被判 处七年到一年六个月不等刑罚。 深圳市城市管理局原局长蒙敬杭、深圳市规划和国 土资源委员会光明管理局原局长彭水清，构成受贿 罪、滥用职权罪，数罪并罚，判处有期徒刑二十/十 六年，并处罚金人民币八百万元/一百万元。
2006年17号台风鲇鱼
无粘性土坡稳定性分析
破坏形式：表面浅层滑动 坡与水平夹角为 砂土内摩擦角为
1）微单元A自重: W=V
A N
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T
W
2）沿坡滑动力：T W sin
N W cos 3）对坡面压力：
（由于无限土坡两侧作用力抵消）
W
N