第8章边坡岩体稳定性分析

2020/5/17
岩石力学
三、影响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 产生地震惯性力
7、天然应力
8、人为因素
2020/5/17
岩石力学
§8.4 边坡岩体稳定性分析的步骤
定性分析是在工程地质勘察基础上，对边坡岩 体破坏的可能性及破坏形式进行初步判断。
岩石力学
三、影响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 是岩体边坡破坏的控制因素。
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。
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。
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。
最大剪应力迹线为凹向坡面的弧线。
2020/5/17
岩石力学
2020/5/17
岩石力学
2020/5/17
岩石力学
Βιβλιοθήκη Baidu
二、影响边坡应力分布的因素
2020/5/17
岩石力学
秭归县千将坪滑坡（2003年），体积2400万立 方米，造成24人死亡或失踪及重大经济损失。
2020/5/17
岩石力学
对人工开挖边坡，如何确定合理的边坡角α
矿体
2020/5/17
安全、稳定 经济合理
岩石力学
§8.2 边坡岩体中的应力分布特征
一、应力分布特征
在岩体中进行开挖，形成人工边坡后，由于 开挖卸荷，在近边坡面一定范围内的岩体中， 发生应力重分布作用，使边坡岩体处于重分 布应力状态。
§8.1 概 述
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。
人工边坡(简称边坡）是指经人工开挖或改造 形成的斜坡。
研究目的：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。
(2)滑体为刚体，即滑动过程中相对位置不变化；
(3)滑动面上的应力分布均匀；
(4)不考虑滑体两侧的抗滑力。
在以上假定条件下，分析滑动面上抗滑力与滑动力关系
抗滑力>滑动力，稳定；抗滑力≦滑动力，不稳定
稳定评价时，引入安全系数（KS）的概念。
2020/5/17
岩石力学
块体极限平衡法步骤
可能滑动体，几何边界条件分析
(1)天然应力 水平天然应力使坡 体应力重分布作用加剧。
(2)坡形、坡高、坡角及坡底宽度
❖ 坡高不改变应力等值线的形状， 但改变主应力的大小。 坡角影响边坡岩体应力分布图象。
❖ 坡底宽度对坡脚岩体应力有较大 的影响。
❖ 坡面形状对重分布应力也有明显 的影响。
2020/5/17
岩石力学
(3)岩体性质
2020/5/17
岩石力学
2、蠕变变形
边坡岩体自重应力作用 下，边坡岩体的变形将 会随时间不断增加，蠕 变变形。
当边坡内的应力未超过岩体的长期强度时，则这种变 形所引起的破坏是局部的。反之，这种变形将导致边 坡岩体的整体失稳。
几乎所有的岩体边坡失稳都要经历这种逐渐变形破坏 过程。
2020/5/17
边坡岩体为适应重分布应力状态，将发生变
形和破坏。因此，研究边坡岩体重分布应力
特征是进行稳定性分析的基础。
2020/5/17
岩石力学
V h
❖ 边坡面附近的主应力迹线发生偏转。最大主应力与 坡面近于平行，最小主应力与坡面近于正交，向坡 体内逐渐恢复初始应力状态。
❖ 坡面上径向应力为零，为双向应力状态，向坡内逐 渐转为三向应力状态。
一、边坡岩体变形的基本类型 二、边坡破坏的基本类型 三、影响岩体边坡变形破坏的因素
2020/5/17
岩石力学
一、边坡岩体变形的基本类型
1、卸荷回弹 •在成坡过程中，由于荷重 不断减少，边坡岩体在减 荷方向(临空面) 产生伸长 变形，即卸荷回弹。
2020/5/17
岩石力学
2020/5/17
岩石力学
定量分析是在定性分析的基础上，用一定的计 算方法对边坡岩体进行稳定性计算分析。
模型模拟试验法 分 析 数学力学分析法 方 法 工程类比法
图解法
2020/5/17
块体极限平衡法 弹性力学、弹塑性力学法 有限元法等数值方法
岩石力学
块体极限平衡法基本原理
假设条件
(1)边坡岩体将沿某一结构面（或组合面）产生滑 移破坏；
❖ 岩体的变形模量对边坡应力的影响。
❖ 泊松比对边坡应力有明显影响。这是由于泊松 比的变化，可以使水平自重应力发生改变。
(4)结构面
❖ 结构面的存在使坡体中应力发生不连续，并在
结构面周边或端点形成应力集中带。
2020/5/17
岩石力学
§8.3 边坡岩体的变形与破坏
岩体边坡的变形与破坏是边坡发展演化过程 中两个不同的阶段，变形属量变阶段，而破 坏则是质变阶段，它们形成一个累进性变形 破坏过程。
岩石力学
二、边坡破坏的基本类型
划分依据：滑面形态、数目、组合特征和力学机理。
边
坡 平面滑动
破
坏
楔形体滑动
的
基 本
圆弧形滑动
类
型
倾倒破坏
2020/5/17
单平面滑动 双平面滑动 多平面滑动
滑坡(剪破坏)
崩塌(拉破坏)
岩石力学
2020/5/17
岩石力学
判断下列斜坡破坏属于哪种类型？
2020/5/17
2020/5/17
岩石力学
研究意义
瓦依昂滑坡
2020/5/17
盐池河滑坡
岩石力学
四川云阳鸡扒子滑坡
2020/5/17
岩石力学
秭归县新滩滑坡（1985年），体积3000万立 方米，造成长江断航，千年新滩古镇被毁。
2020/5/17
岩石力学
巴东县二道沟滑坡、三道沟滑坡 1995年，造成县城部分道路桥梁被毁。
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
2020/5/17
岩石力学
一、几何边界条件分析
几何边界条件是指构成可能滑动岩体的各种边界 面及其组合关系，包括滑动面、切割面和临空面 三种。
滑动面是指起滑动(即失稳岩体沿其滑动)作用的 面，包括潜在破坏面。
切割面是指起切割岩体作用的面，由于失稳岩体 不沿该面滑动，因而不起抗滑作用，如平面滑动 的侧向切割面。