边坡岩体稳定性分析ppt课件
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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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。
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。
二、影响边坡应力分布的因素
(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。
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。
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。
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
§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。 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。
边坡岩体稳定性 分析
§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。
(3)岩体性质 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。
§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。 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
一、几何边界条件分析
几何边界条件分析的内容是查清岩体中的各 类结构面及其组合关系，确定出可能的滑移 面、切割面。 几何边界条件分析的目的是确定边坡中可能 滑动岩体的位置、规模及形态，定性地判断 边坡岩体的破坏类型及主滑方向。 几何边界条件的分析可通过赤平投影、实体 比例投影等图解法或三角几何分析法进行。
分 析 方 法
模型模拟试验法
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
数学力学分析法
工程类比法 图解法
其它方法（非线性、可靠度、模糊）
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； (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。
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。
单平面滑动
边 坡 破 坏 的 基 本 类 型
平面滑动 楔形体滑动
双平面滑动 多平面滑动 滑坡(剪破坏)
圆弧形滑动
倾倒破坏 崩塌(拉破坏)
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。
对人工开挖边坡，如何确定合理的边坡角α
矿体
安全、稳定 经济合理
§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。
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。
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。
块体极限平衡法步骤
可能滑动体，几何边界条件分析 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
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。 临空面指临空的自由面，它的存在为滑动岩体提 供活动空间，临空面常由地面或开挖面组成。
J41，135°∠78°；J42，320°∠49°；J43，263°∠63° 坡面Pm，275°∠85°。J42与J43交线产状为285°∠45°
J4点 赤 平 投 影 图
J42、 J43和 PM组 成 的 四 面 体 实 体 投 影
某基坑岩壁赤平投影与实体投影图
二、受力条件分析
在工程使用期间，可能滑动岩体或其边界面上承 受的力的类型及大小、方向和合力的作用点统称 为受力条件。 边坡岩体上承受的力常见有：岩体重力、建筑物 作用力及震动力、静水压力、动水压力等等。 1.地震作用 水平地震作用：FEK=1G
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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。
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。
二、影响边坡应力分布的因素
(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。
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。
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。
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
§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。 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。
边坡岩体稳定性 分析
§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。
(3)岩体性质 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。
§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。 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
一、几何边界条件分析
几何边界条件分析的内容是查清岩体中的各 类结构面及其组合关系，确定出可能的滑移 面、切割面。 几何边界条件分析的目的是确定边坡中可能 滑动岩体的位置、规模及形态，定性地判断 边坡岩体的破坏类型及主滑方向。 几何边界条件的分析可通过赤平投影、实体 比例投影等图解法或三角几何分析法进行。
分 析 方 法
模型模拟试验法
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
数学力学分析法
工程类比法 图解法
其它方法（非线性、可靠度、模糊）
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； (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。
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。
单平面滑动
边 坡 破 坏 的 基 本 类 型
平面滑动 楔形体滑动
双平面滑动 多平面滑动 滑坡(剪破坏)
圆弧形滑动
倾倒破坏 崩塌(拉破坏)
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。
对人工开挖边坡，如何确定合理的边坡角α
矿体
安全、稳定 经济合理
§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。
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。
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。
块体极限平衡法步骤
可能滑动体，几何边界条件分析 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
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。 临空面指临空的自由面，它的存在为滑动岩体提 供活动空间，临空面常由地面或开挖面组成。
J41，135°∠78°；J42，320°∠49°；J43，263°∠63° 坡面Pm，275°∠85°。J42与J43交线产状为285°∠45°
J4点 赤 平 投 影 图
J42、 J43和 PM组 成 的 四 面 体 实 体 投 影
某基坑岩壁赤平投影与实体投影图
二、受力条件分析
在工程使用期间，可能滑动岩体或其边界面上承 受的力的类型及大小、方向和合力的作用点统称 为受力条件。 边坡岩体上承受的力常见有：岩体重力、建筑物 作用力及震动力、静水压力、动水压力等等。 1.地震作用 水平地震作用：FEK=1G