9岩坡稳定讲义性分析
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2） 定量评价方法 （1） 极限平衡法 （2） 数值分析方法
9.2 圆弧法岩坡稳定分析
对于均质的以及没有断裂面的岩体，常发生圆弧滑动
思路：假定滑动面为圆弧面，滑体为刚 体，分析滑动面上的滑动力矩与抗滑力 矩，则岩坡的稳定安全系数Fs:
Fs 滑 抗动 滑力 力矩 矩 M MR S
滑体为刚体
Fs>1:稳定 Fs=1:极限平衡 Fs<1:不稳定
W 1 2H 21 ZH 2ct gc tg
当张裂缝位于坡面上时： W 1 2H 21 Z H 2ctc gttg g 1
9.4 力的代数叠加法岩坡稳定分析
方法类型：极限平衡法
思想：根据滑坡推力（滑动力与抗滑力之差， 不平衡推力）评价滑坡的稳定性。计算方法为 力的代数叠加法（传递系数法或不平衡推力 法）。 适用范围：滑动面为平缓的折线或曲线（坡角 小于45 °）。
（2） 滑动面的倾角必小于坡面的倾角，即：β＜α； （3） 滑动面的倾角必大于滑动面摩擦角，即：β＞ψj；
一、平面滑动分析
（一）假定 （1） 滑动面及张裂缝的走向与 坡面平行；
（2） 张裂缝垂直，充水浓度为Zw； （3） 滑动面上的水压力为三角形分布； （4） 滑体的重力W、滑面上的水压力U和张裂缝中水压力 V均通过滑体的重心，即滑只有滑动没有转动。
9岩坡稳定性分析
精品
岩质边坡
由岩体材料构成的斜坡为岩坡
国道320麻江段虫蚁坡滑坡
斜坡分为天然斜坡和人工开挖边坡，主 要由岩石材料构成的斜坡为岩坡。 天然斜坡大多稳定，而人类工程活动会 改变坡体的应力分布，打破其天然平衡 状态，产生滑坡等灾害。 岩坡失稳的危害是巨大的，在工程中应 加强对其稳定性的研究。
软弱层面和结构面滑动是主要的形式。
二、岩坡的破坏类型
(一)岩崩
为局部岩体以突然方式从母体分 离，常发生在坡体裂隙发育的陡 坡，有崩塌和倾倒两类，受风化、 雨水地震等影响。
原因：岩坡过陡或风化作 用
局部崩塌 和坠落
倾倒破坏 崩塌
边 坡 岩 性 ： M Ⅴ -1黑 云 花岗片麻岩
SN向陡节理发育的分 带性
9.1 岩坡的破坏类型
一、岩坡失稳时的三种可能滑动面 (一)沿着岩体软弱岩层滑动 软弱岩层：粘土页岩、凝灰岩、泥灰岩、去母片岩、滑石片岩等， 特点：遇水后易软化，强度大大降低，形成软弱层。 (二)沿着岩体内的结构面滑动
结构面：层面、节理、断裂面、片理等。 (三)无上述两种软弱面时，也可能在岩体中滑动
(左岸0＃梁上游侧中 线路1130m上方
弯曲倾倒
边坡岩性：MⅤ-3 黑云花岗片麻岩
1055m
阶梯状滑动-弯曲倾倒复合 模式
边坡岩性：MⅤ-3黑云花 岗片麻岩
阶梯状滑动
(二)岩滑 岩体沿着岩体深处某种面滑动，分为平 面滑动、楔形滑动和旋转滑动。 1、平面滑动 岩体滑某一软弱面滑动. 2、楔形滑动 岩体滑两组以上的软弱面滑动.
滑动圆弧面
条分法
对于第i条岩条滑弧上：
法向力和切向力：
Ni Wicosi Ti W isini
抗滑力：
cili Nitgi
抗滑力矩：
M R i c ili N itg iR
滑面上总抗滑力矩：
n
n
M R M Ri ciliNitg iR
i1
i1
滑面上总滑动力矩：
n
MS TiR i1
则滑动面上的安全系数为：
一、假定
（1）滑坡体不可压缩并作整体下滑，不考虑条块之间挤压变形；
（2）条块之间只传递推力不传递拉力，不出现条块之间的拉裂。 （3）块间作用力以集中力表示，它的作用线平行于前一块滑面的方向， 且作用在界面的中点。
（4）不考虑条块两侧的摩擦力。
（二）公式推导
第i条块静力平衡有：
N i W ico i E is 1 sii 1 n i) ( 0
3、旋转滑动
滑动面为弧形，发生于非成层的均质 岩体中.
岩坡沿结构面的平面滑移
国道320麻江段虫蚁坡滑坡--平面滑坡
沿 滑 动 面 产 生 的 擦 痕
楔形滑动
三、 影响边坡稳定性的因素
内在因素：地貌特征、岩土体的性质、地质 构造、岩土体结构、岩体初始应力 。
外在因素：水的作用、地震、岩体风化程度、 工程荷载条件及人为因素。i1
cili Nitgi
n
Ti
cili W icoistgi
i1
n
W i sini
i1
i1
由于滑动面是任意假定的，因此要假定多个滑动面进行试算，从中 找出最小的安全系数，即为真正的安全系数
9.3 平面滑动岩坡稳定分析
一、平面滑动产生的条件
（1） 滑动面的走向与坡面 平行或接近平行；
2007年11月，宜万铁路高阳寨隧道口岩崩事故，滑坡体总 方量约3000立方米 , 遇难者达30多人
2007年11月，宜万铁路高阳寨隧道口岩崩事故，滑 坡体总方量约3000立方米 , 遇难者达30多人
圆弧滑动后的形态
人类工程活动在水电、交通、采矿等部门 根据工程布置的需要开挖出很多岩坡。 岩坡不同于土坡，其结构复杂，软弱结构 面的存在常是岩坡不稳定的主要因素。 岩坡的变形与破坏，取决于岩体（含结构 面）的应力分布和强度特征。当其自身难 以保持平衡时，人类将给其提供必要的外 部荷载维持其稳定，即岩坡加固。
T i E i W isi i n E ico i 1 s i) ( 0
莫尔库仑准则：
Ti ciliNitani
解答上三式可得： E i W isi i W n ici o tg i s c i l i iE i 1 i 传递 i c 系 o i 1 si 数 ) ( sii ， n 1 i ( )tg i
滑坡的后缘拉裂缝
平面滑移的后缘拉裂缝及保留岩体
（二）安全系数的计算 按极限平衡条件可求得：
F s 滑 抗＝ 动 滑 c jL W W 力 力 c so i U n V s c V s o i s t n g j
L H Z
sin
U
1 2
wZwL
V
1 2
w
Zw2
当张裂缝位于坡顶面时：
内在因素对边坡的稳定性起控制作用，外部 因素起诱发破坏作用。
四、岩坡稳定性分析的目的和方法
(一)边坡稳定性分析与评价的目的
一是对与工程有关的天然边坡稳定性作出定性和定 量评价； 二是要为合理设计人工边坡和边坡变形破坏的防治 措施提供依据。
(二)边坡稳定性分析的方法
1）定性分析方法 （1） 地质分析法 （2） 工程地质类比法 （3）图解法 （4）边坡稳定专家系统
9.2 圆弧法岩坡稳定分析
对于均质的以及没有断裂面的岩体，常发生圆弧滑动
思路：假定滑动面为圆弧面，滑体为刚 体，分析滑动面上的滑动力矩与抗滑力 矩，则岩坡的稳定安全系数Fs:
Fs 滑 抗动 滑力 力矩 矩 M MR S
滑体为刚体
Fs>1:稳定 Fs=1:极限平衡 Fs<1:不稳定
W 1 2H 21 ZH 2ct gc tg
当张裂缝位于坡面上时： W 1 2H 21 Z H 2ctc gttg g 1
9.4 力的代数叠加法岩坡稳定分析
方法类型：极限平衡法
思想：根据滑坡推力（滑动力与抗滑力之差， 不平衡推力）评价滑坡的稳定性。计算方法为 力的代数叠加法（传递系数法或不平衡推力 法）。 适用范围：滑动面为平缓的折线或曲线（坡角 小于45 °）。
（2） 滑动面的倾角必小于坡面的倾角，即：β＜α； （3） 滑动面的倾角必大于滑动面摩擦角，即：β＞ψj；
一、平面滑动分析
（一）假定 （1） 滑动面及张裂缝的走向与 坡面平行；
（2） 张裂缝垂直，充水浓度为Zw； （3） 滑动面上的水压力为三角形分布； （4） 滑体的重力W、滑面上的水压力U和张裂缝中水压力 V均通过滑体的重心，即滑只有滑动没有转动。
9岩坡稳定性分析
精品
岩质边坡
由岩体材料构成的斜坡为岩坡
国道320麻江段虫蚁坡滑坡
斜坡分为天然斜坡和人工开挖边坡，主 要由岩石材料构成的斜坡为岩坡。 天然斜坡大多稳定，而人类工程活动会 改变坡体的应力分布，打破其天然平衡 状态，产生滑坡等灾害。 岩坡失稳的危害是巨大的，在工程中应 加强对其稳定性的研究。
软弱层面和结构面滑动是主要的形式。
二、岩坡的破坏类型
(一)岩崩
为局部岩体以突然方式从母体分 离，常发生在坡体裂隙发育的陡 坡，有崩塌和倾倒两类，受风化、 雨水地震等影响。
原因：岩坡过陡或风化作 用
局部崩塌 和坠落
倾倒破坏 崩塌
边 坡 岩 性 ： M Ⅴ -1黑 云 花岗片麻岩
SN向陡节理发育的分 带性
9.1 岩坡的破坏类型
一、岩坡失稳时的三种可能滑动面 (一)沿着岩体软弱岩层滑动 软弱岩层：粘土页岩、凝灰岩、泥灰岩、去母片岩、滑石片岩等， 特点：遇水后易软化，强度大大降低，形成软弱层。 (二)沿着岩体内的结构面滑动
结构面：层面、节理、断裂面、片理等。 (三)无上述两种软弱面时，也可能在岩体中滑动
(左岸0＃梁上游侧中 线路1130m上方
弯曲倾倒
边坡岩性：MⅤ-3 黑云花岗片麻岩
1055m
阶梯状滑动-弯曲倾倒复合 模式
边坡岩性：MⅤ-3黑云花 岗片麻岩
阶梯状滑动
(二)岩滑 岩体沿着岩体深处某种面滑动，分为平 面滑动、楔形滑动和旋转滑动。 1、平面滑动 岩体滑某一软弱面滑动. 2、楔形滑动 岩体滑两组以上的软弱面滑动.
滑动圆弧面
条分法
对于第i条岩条滑弧上：
法向力和切向力：
Ni Wicosi Ti W isini
抗滑力：
cili Nitgi
抗滑力矩：
M R i c ili N itg iR
滑面上总抗滑力矩：
n
n
M R M Ri ciliNitg iR
i1
i1
滑面上总滑动力矩：
n
MS TiR i1
则滑动面上的安全系数为：
一、假定
（1）滑坡体不可压缩并作整体下滑，不考虑条块之间挤压变形；
（2）条块之间只传递推力不传递拉力，不出现条块之间的拉裂。 （3）块间作用力以集中力表示，它的作用线平行于前一块滑面的方向， 且作用在界面的中点。
（4）不考虑条块两侧的摩擦力。
（二）公式推导
第i条块静力平衡有：
N i W ico i E is 1 sii 1 n i) ( 0
3、旋转滑动
滑动面为弧形，发生于非成层的均质 岩体中.
岩坡沿结构面的平面滑移
国道320麻江段虫蚁坡滑坡--平面滑坡
沿 滑 动 面 产 生 的 擦 痕
楔形滑动
三、 影响边坡稳定性的因素
内在因素：地貌特征、岩土体的性质、地质 构造、岩土体结构、岩体初始应力 。
外在因素：水的作用、地震、岩体风化程度、 工程荷载条件及人为因素。i1
cili Nitgi
n
Ti
cili W icoistgi
i1
n
W i sini
i1
i1
由于滑动面是任意假定的，因此要假定多个滑动面进行试算，从中 找出最小的安全系数，即为真正的安全系数
9.3 平面滑动岩坡稳定分析
一、平面滑动产生的条件
（1） 滑动面的走向与坡面 平行或接近平行；
2007年11月，宜万铁路高阳寨隧道口岩崩事故，滑坡体总 方量约3000立方米 , 遇难者达30多人
2007年11月，宜万铁路高阳寨隧道口岩崩事故，滑 坡体总方量约3000立方米 , 遇难者达30多人
圆弧滑动后的形态
人类工程活动在水电、交通、采矿等部门 根据工程布置的需要开挖出很多岩坡。 岩坡不同于土坡，其结构复杂，软弱结构 面的存在常是岩坡不稳定的主要因素。 岩坡的变形与破坏，取决于岩体（含结构 面）的应力分布和强度特征。当其自身难 以保持平衡时，人类将给其提供必要的外 部荷载维持其稳定，即岩坡加固。
T i E i W isi i n E ico i 1 s i) ( 0
莫尔库仑准则：
Ti ciliNitani
解答上三式可得： E i W isi i W n ici o tg i s c i l i iE i 1 i 传递 i c 系 o i 1 si 数 ) ( sii ， n 1 i ( )tg i
滑坡的后缘拉裂缝
平面滑移的后缘拉裂缝及保留岩体
（二）安全系数的计算 按极限平衡条件可求得：
F s 滑 抗＝ 动 滑 c jL W W 力 力 c so i U n V s c V s o i s t n g j
L H Z
sin
U
1 2
wZwL
V
1 2
w
Zw2
当张裂缝位于坡顶面时：
内在因素对边坡的稳定性起控制作用，外部 因素起诱发破坏作用。
四、岩坡稳定性分析的目的和方法
(一)边坡稳定性分析与评价的目的
一是对与工程有关的天然边坡稳定性作出定性和定 量评价； 二是要为合理设计人工边坡和边坡变形破坏的防治 措施提供依据。
(二)边坡稳定性分析的方法
1）定性分析方法 （1） 地质分析法 （2） 工程地质类比法 （3）图解法 （4）边坡稳定专家系统