顺层岩质边坡稳定性分析
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ａ ） 水平层岩质边坡 ｂ） 顺 层岩 质 边 坡 Ｃ） 逆 层 岩 质 边 坡
制等的分析 ， 对 已变形地 质体 的成 因及其演 化史 进行 分析 ， 从 而 给 出被评价边 坡一个 稳定性 状况及 其可能发 展趋 势的定性 的说 明和解释 ， 常用的有 自然（ 成 因） 历史 分析法 、 工程类 比法 、 赤平投 影 图法等 。严格地讲 ， 边坡稳定 性分析还远 远没有 走到完全 定量 这一步 ， 它只能算 是一 种半 定量 的分析 方法 Ｊ ， 常用 的主要 有极 限平衡分析法 以及数值分 析方 法。
・
５ ２・
第３ ９卷 第 ｌ ７期 ２ ０ １ ３年 ６ 月
Ｓ ＨＡＮ ＸＩ Ａ ＲＣＨＩ Ｔ ＥＣ Ｔ ＵＲ Ｅ
山 西 建 筑
Ｖｏ ｌ ｜ ３ ９ Ｎｏ ．１ ７
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ３
文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） １ ７ － ０ ０ ５ ２ — ０ ２
顺 层 岩 质 边 坡 稳 定 性 分 析
张 绍波
（ １ ． 辽宁师范大学 ， 辽宁 大连
王 珊
刘 亮
１ ２ ２ ０ ０ ０）
１ １ ６ ０ ２ １ ；２ ． 辽 宁省 白石 水 库 管 理 局 ， 辽宁 朝 阳
摘
要： 运 用极 限平衡法确定顺层岩 质边坡在 不同边坡 角时的临界滑 面， 计算 了临界滑面 的安全系数 ， 依据安 全系数 对边坡在 不
同边坡角时的稳定性进行 了研究 ， 并针对 安全 系数小于临界值 １ ． ３ ５ 时的边坡角 ， 研 究了其在结构 面倾 角不断变化 时 ， 边坡 安全系
数的变化规律。
关键词 ： 顺层边坡 ， 坡角 ， 结构 面倾 角 ， 稳定性
中图分类号 ： Ｔ Ｕ ４ ５ ７ 文献标 识码 ： Ａ
５ ４ ３处 。
未取得统一 ， 所 以在边坡工程 中传统 的极 限平衡 法仍然 占据 主导
地位。文章运用极限平衡法计算不 同坡 角 、 结 构面倾 角对顺层 岩
１ 影 响 因素
顺 层岩质边坡长期处于复杂 的环境 中， 影 响其 稳定性 的 因素 质边坡稳定性的影响 。
众多【 ４ Ｊ ， 如结构面倾角 、 坡角 、 软弱夹层 、 水等 因素 ， 不 同的因素 对 ３ 分 析 与讨 论 边坡稳定的影响 程度 不 同。顺 层边 坡失稳 主要 受力 作用 引起 顺 土力学 中的极 限平衡方法用 于岩质边坡 分析 Ｊ ， 其特 点在 于 层滑移 ， 与其 他类 型的边坡相 比， 岩层倾角 、 边坡 坡角对 边坡稳 定 事先假定滑移 面的形状 ， 然后估计使潜 滑体保持极 限平衡 状态 所 性及变形破坏形式有着极 其重要 的影 响 ， 按岩 层倾角 的大小将 顺 需 的抗 滑力 。滑 坡是 否 产 生 则取 决 于 抗 滑力 与 下 滑 力 的 大 小 层边坡分为三大类 ： 缓倾角顺层边坡 （ 岩层倾 角 ＜２ ０ 。 ） 、 中等倾 角 关 系 。 顺层边坡 （ 岩层倾角为 ２ Ｏ 。 一 ４ ０ 。 ） 及陡倾角顺层边坡 （ 岩层倾角 ＞
由于岩层 没有被坡面切断 ， 因此 ， 没有沿 层面 向临 程 中常见 的类型 ， 影 响其 稳定 性的 因素众 多 ， 如结构 面倾 角 、 边 倾角大于坡角 ， 边坡 一般较 稳定 ， 可 能的破 坏形式 除 了沿层 面 坡 角、 软弱夹层 的力学性能 、 雨 水等 因素 ， 从层状 岩体 的结构特 征 空面滑动 的空间 ，
４ ０ 。 ） 。
文章采用 简单平 面二维 滑动分析法 ， 滑裂面 为直线 的分析 方 法对 岩质边坡 进行稳 定性计 算 ， 建立 如图 ２ 所 示 的计算 模 型 ， 计 Ｋ＝ 旦
还 包括 坡脚 处 的应 力集 中导致 岩 层 的弯 折一溃 可 以看 出 ， 岩体 中的结构 面对边 坡 的影响很 大 ， 根据 优势结 构 面 的剪切滑移 外 ， 曲 破坏等 ， 破坏程度 取决 于岩层倾 角 、 岩层抗弯 刚度 、 边坡 角和 与边坡 角的相互 关 系 ， 可将 层状 岩质 边坡分 为三 种 ： 水平 层岩 质
Baidu Nhomakorabea
Ｏ 引言
沿层 面滑出 ， 产生滑 移一拉裂破 坏 ， 主要 出现 在结 构面 上缘 与坡
影响其稳 定 的主要 因素是 岩层倾 角 、 层面 的抗剪 强 度 随着我 国工程建设规模 的不断扩大 ， 在公路 、 矿 山、 国防建设 顶 交切 处 ， 及边坡岩体被节理 裂 隙切 割 的状 况 ； 对 于陡倾角 顺层 边坡 ， 岩 层 等工程领域都 涉及到 边坡 稳定性 问题 。层 状岩 质边坡 是边 坡工
边坡 、 顺层状岩质边坡 、 逆层状岩质边坡 Ｊ ， 如图 １ 所示 。 岩层 面抗剪强度 。
２ 边坡 稳定 性评价 方 法
目前 ， 边坡稳定性评 价方 法大致 可 以分 为两大 类 ， 即定 性 和 定 量分析方法 Ｊ 。定性分 析方 法主要是通过工 程地质勘察 ， 对影 响边坡稳定性的主要因素 、 可能 的变 形破坏方 式及 失稳 的力学 机
图 １ 层 状 边 坡 示 意 图
岩层走 向和倾 向与边坡走 向与倾 向一致 的边坡 称顺 层边坡 。 实 际工程 中 ， 常将边坡走 向与岩层走 向夹角小 于 ２ ０ 。 、 倾 向接 近的
边坡视 为顺层边 坡 』 。顺层 岩质 边坡 在工程 实践 中容 易发生 滑
坡、 崩塌 、 剥 落等 灾害 ， 大量 的工 程实践 经验 表 明， 顺 层岩 质边 坡
利 用基 于连续介 质力学的数值 方法研究 边坡稳 定性 ， 如有 限 是失稳最 多 、 危害最大 的一类边 坡。如 国家三 峡工程 建设委 员会 元 法 ， 可 以同时求解 安全 系数 和临界 滑面 ， 但 由于在一 些基 本 问 报告 中 ， 三 峡 库 区地 质灾 害 有 １ ６ ２ ７处 ， 顺 层 边 坡 灾 害 就 多 达 题 的认 识上 ， 例如 ： 安全 系数 的定 义、 极 限平衡 状态 的标 准 等 ， 尚
制等的分析 ， 对 已变形地 质体 的成 因及其演 化史 进行 分析 ， 从 而 给 出被评价边 坡一个 稳定性 状况及 其可能发 展趋 势的定性 的说 明和解释 ， 常用的有 自然（ 成 因） 历史 分析法 、 工程类 比法 、 赤平投 影 图法等 。严格地讲 ， 边坡稳定 性分析还远 远没有 走到完全 定量 这一步 ， 它只能算 是一 种半 定量 的分析 方法 Ｊ ， 常用 的主要 有极 限平衡分析法 以及数值分 析方 法。
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５ ２・
第３ ９卷 第 ｌ ７期 ２ ０ １ ３年 ６ 月
Ｓ ＨＡＮ ＸＩ Ａ ＲＣＨＩ Ｔ ＥＣ Ｔ ＵＲ Ｅ
山 西 建 筑
Ｖｏ ｌ ｜ ３ ９ Ｎｏ ．１ ７
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ３
文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） １ ７ － ０ ０ ５ ２ — ０ ２
顺 层 岩 质 边 坡 稳 定 性 分 析
张 绍波
（ １ ． 辽宁师范大学 ， 辽宁 大连
王 珊
刘 亮
１ ２ ２ ０ ０ ０）
１ １ ６ ０ ２ １ ；２ ． 辽 宁省 白石 水 库 管 理 局 ， 辽宁 朝 阳
摘
要： 运 用极 限平衡法确定顺层岩 质边坡在 不同边坡 角时的临界滑 面， 计算 了临界滑面 的安全系数 ， 依据安 全系数 对边坡在 不
同边坡角时的稳定性进行 了研究 ， 并针对 安全 系数小于临界值 １ ． ３ ５ 时的边坡角 ， 研 究了其在结构 面倾 角不断变化 时 ， 边坡 安全系
数的变化规律。
关键词 ： 顺层边坡 ， 坡角 ， 结构 面倾 角 ， 稳定性
中图分类号 ： Ｔ Ｕ ４ ５ ７ 文献标 识码 ： Ａ
５ ４ ３处 。
未取得统一 ， 所 以在边坡工程 中传统 的极 限平衡 法仍然 占据 主导
地位。文章运用极限平衡法计算不 同坡 角 、 结 构面倾 角对顺层 岩
１ 影 响 因素
顺 层岩质边坡长期处于复杂 的环境 中， 影 响其 稳定性 的 因素 质边坡稳定性的影响 。
众多【 ４ Ｊ ， 如结构面倾角 、 坡角 、 软弱夹层 、 水等 因素 ， 不 同的因素 对 ３ 分 析 与讨 论 边坡稳定的影响 程度 不 同。顺 层边 坡失稳 主要 受力 作用 引起 顺 土力学 中的极 限平衡方法用 于岩质边坡 分析 Ｊ ， 其特 点在 于 层滑移 ， 与其 他类 型的边坡相 比， 岩层倾角 、 边坡 坡角对 边坡稳 定 事先假定滑移 面的形状 ， 然后估计使潜 滑体保持极 限平衡 状态 所 性及变形破坏形式有着极 其重要 的影 响 ， 按岩 层倾角 的大小将 顺 需 的抗 滑力 。滑 坡是 否 产 生 则取 决 于 抗 滑力 与 下 滑 力 的 大 小 层边坡分为三大类 ： 缓倾角顺层边坡 （ 岩层倾 角 ＜２ ０ 。 ） 、 中等倾 角 关 系 。 顺层边坡 （ 岩层倾角为 ２ Ｏ 。 一 ４ ０ 。 ） 及陡倾角顺层边坡 （ 岩层倾角 ＞
由于岩层 没有被坡面切断 ， 因此 ， 没有沿 层面 向临 程 中常见 的类型 ， 影 响其 稳定 性的 因素众 多 ， 如结构 面倾 角 、 边 倾角大于坡角 ， 边坡 一般较 稳定 ， 可 能的破 坏形式 除 了沿层 面 坡 角、 软弱夹层 的力学性能 、 雨 水等 因素 ， 从层状 岩体 的结构特 征 空面滑动 的空间 ，
４ ０ 。 ） 。
文章采用 简单平 面二维 滑动分析法 ， 滑裂面 为直线 的分析 方 法对 岩质边坡 进行稳 定性计 算 ， 建立 如图 ２ 所 示 的计算 模 型 ， 计 Ｋ＝ 旦
还 包括 坡脚 处 的应 力集 中导致 岩 层 的弯 折一溃 可 以看 出 ， 岩体 中的结构 面对边 坡 的影响很 大 ， 根据 优势结 构 面 的剪切滑移 外 ， 曲 破坏等 ， 破坏程度 取决 于岩层倾 角 、 岩层抗弯 刚度 、 边坡 角和 与边坡 角的相互 关 系 ， 可将 层状 岩质 边坡分 为三 种 ： 水平 层岩 质
Baidu Nhomakorabea
Ｏ 引言
沿层 面滑出 ， 产生滑 移一拉裂破 坏 ， 主要 出现 在结 构面 上缘 与坡
影响其稳 定 的主要 因素是 岩层倾 角 、 层面 的抗剪 强 度 随着我 国工程建设规模 的不断扩大 ， 在公路 、 矿 山、 国防建设 顶 交切 处 ， 及边坡岩体被节理 裂 隙切 割 的状 况 ； 对 于陡倾角 顺层 边坡 ， 岩 层 等工程领域都 涉及到 边坡 稳定性 问题 。层 状岩 质边坡 是边 坡工
边坡 、 顺层状岩质边坡 、 逆层状岩质边坡 Ｊ ， 如图 １ 所示 。 岩层 面抗剪强度 。
２ 边坡 稳定 性评价 方 法
目前 ， 边坡稳定性评 价方 法大致 可 以分 为两大 类 ， 即定 性 和 定 量分析方法 Ｊ 。定性分 析方 法主要是通过工 程地质勘察 ， 对影 响边坡稳定性的主要因素 、 可能 的变 形破坏方 式及 失稳 的力学 机
图 １ 层 状 边 坡 示 意 图
岩层走 向和倾 向与边坡走 向与倾 向一致 的边坡 称顺 层边坡 。 实 际工程 中 ， 常将边坡走 向与岩层走 向夹角小 于 ２ ０ 。 、 倾 向接 近的
边坡视 为顺层边 坡 』 。顺层 岩质 边坡 在工程 实践 中容 易发生 滑
坡、 崩塌 、 剥 落等 灾害 ， 大量 的工 程实践 经验 表 明， 顺 层岩 质边 坡
利 用基 于连续介 质力学的数值 方法研究 边坡稳 定性 ， 如有 限 是失稳最 多 、 危害最大 的一类边 坡。如 国家三 峡工程 建设委 员会 元 法 ， 可 以同时求解 安全 系数 和临界 滑面 ， 但 由于在一 些基 本 问 报告 中 ， 三 峡 库 区地 质灾 害 有 １ ６ ２ ７处 ， 顺 层 边 坡 灾 害 就 多 达 题 的认 识上 ， 例如 ： 安全 系数 的定 义、 极 限平衡 状态 的标 准 等 ， 尚