第6章岩石边坡工程分析
《岩体力学》第六章岩体的力学性质
图6.1 岩体的压力--变形曲线第六章 岩体的力学性质岩体的力学性质包括岩体的变形性质、强度性质、动力学性质和水力学性质等方面。
岩体在外力作用下的力学属性表现出非均质性、非连续、各向异性和非弹性。
岩体的力学性质取决于两个方面： 1）受力条件；2）岩体的地质特征及其赋存环境条件。
其中地质特征包括岩石材料性质、结构面的发育情况及性质（影响岩体的力学性质不同于岩块的本质原因）；赋存环境条件包括天然应力和地下水。
第一节 岩体的变形性质一、 岩体变形试验及其变形参数确定变形参数包括变形模量和弹性模量。
按静力法得到静E ，动力法得到动E 。
⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧法波地震声波法动力法轴压缩试验法双单水压洞室法钻孔变形法扁千斤顶法狭缝法承压板法静力法按原理和方法分原位岩体变形试验)()()( )(1．承压板法刚性承压板法和柔性承压板法 各级压力P －W （岩体变形值）曲线 按布西涅斯克公式计算岩体的变形模量E m （Mpa ）和弹性模量E me （Mpa ）。
⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=e m mem m W W PD E W W PD E )1()1(22μμ式中：P —承压板单位面积上的压力（Mpa ）； D —承压板的直径或边长（cm ）；W，W e—为相应P下的总变形和弹性变形；ω—与承压板形状、刚度有关系数，圆形板ω=0.785，方形板ω=0.886。
μm—岩体的泊松比。
★定义：岩体变形模量（E m）：岩体在无侧限受压条件下的应力与总应变之比值。
岩体弹性模量（E me）：岩体在无侧限受压条件下的应力与弹性应变之比值。
图6.2 钻孔变形试验装置示意图②可以在地下水位以下笔图6.3 狭缝法试验装置如图6.3所示。
二、岩体变形参数估算现场原位试验费用昂贵，周期长，一般只在重要的或大型工程中进行，因此，岩体变形参数的很多情况下必须进行估算。
两种方法：① 现场地质调查→建立适当的岩体地质力学模型→室内小试件试验资料→进行估算； ② 岩体质量评价和大量试验资料→建立岩体分类指标与变形参数间的经验关系→进行估算。
如何进行岩石工程和边坡稳定性分析
如何进行岩石工程和边坡稳定性分析岩石工程和边坡稳定性分析是土木工程中重要的技术领域，它们关乎工程施工的安全性和可行性。
在进行岩石工程和边坡稳定性分析时，需要综合考虑多种因素，包括岩石力学性质、岩层地质特征、地震动力学等，从而确定合理的设计方案，确保工程的可持续发展和安全运行。
首先，在进行岩石工程和边坡稳定性分析之前，我们需要对工程区域进行详细的地质调查和岩石勘探。
这些调查和勘探工作有助于我们了解地质构造、岩层分布、岩体强度等信息，为后续的分析和设计提供基础数据。
同时，还需要进行地震波动性分析，评估地震对岩石工程稳定性的影响。
其次，岩石工程的稳定性分析包括两个方面：一是岩石体的固结性和稳定性，二是岩石与周围地质环境的相互作用。
固结性分析主要考虑岩石的应力-应变关系、变形特征以及破裂机制。
稳定性分析则包括岩体的内外稳定性，如滑坡、倾倒和崩塌等失稳现象的评估和预测。
这需要运用力学原理和岩石力学参数来建立相应的模型，并进行数值计算和有限元分析。
岩石力学参数的确定是进行岩石工程和边坡稳定性分析的关键之一。
通过室内实验、现场测试或经验公式等手段，我们可以获取岩石的抗压强度、抗剪强度、岩石裂隙参数等重要参数。
这些参数的准确性直接影响到分析和设计结果的可靠性。
因此，在进行工程设计时，需要科学合理地选择和确定这些参数，并在实践中不断修正和优化。
除了岩石力学参数，地震动力学也是影响岩石工程和边坡稳定性的重要因素之一。
地震动力学分析通过考虑地震作用下的岩石变形和破坏过程，评估工程的耐震性和安全性。
这需要建立合适的地震动力学模型，并进行动力响应谱分析、时程分析等计算，同时还需要对地震动力学参数进行准确的获取和调整。
合理地考虑地震作用对岩石工程稳定性的影响，是保证工程抗震能力的重要一环。
最后，岩石工程和边坡稳定性分析的结果需要通过合适的评估指标来进行综合评价。
常见的评价指标包括安全系数、变形量、位移速度等。
这些指标的选择和评估标准需要结合具体的工程特点和设计要求确定，并在实践中进行验证。
工程地质学-第六章岩质边坡
综合评估
综合多种方法对加固后的边 坡进行评估，得出较为准确 的评估结果，为后续的工程 设计和施工提供依据。
04 岩质边坡的监测与预警
监测内容与方法
变形监测 通过测量边坡的位移、倾斜、沉 降等参数，评估边坡的稳定性。 方法包括全站仪测量、GPS监测、 裂缝尺等。
声波监测 利用声波在岩石中的传播速度和 波形变化，判断边坡内部的裂隙、 破碎带等结构特征。
准确性和完整性。
数据处理与分析
03
建立数据处理中心，对采集的数据进行实时处理、分析，提取
关键信息，为预警提供依据。
预警系统运行与维护
数据采集与传输
确保传感器正常运行，数据能够实时、准确地传输到数据处理中心。
预警阈值调整
根据实际监测数据和工程经验，适时调整预警阈值，提高预警的准 确性和可靠性。
系统维护与升级
稳定性计算模型
01
02
03
极限平衡法
基于力的平衡原理，通过 计算岩体的滑动力和抗滑 力，评估边坡的稳定性。
有限元法
通过建立边坡的有限元模 型，模拟岩体的应力分布 和变形过程，预测可能的 破坏模式和稳定性状况。
离散元法
针对岩体的离散性质，模 拟岩块之间的相互作用和 运动过程，评估边坡的整 体稳定性。
工程地质学-第六章岩质边坡
目录
• 岩质边坡的定义与分类 • 岩质边坡的稳定性分析 • 岩质边坡的加固与防护 • 岩质边坡的监测与预警 • 岩质边坡工程实例分析
01 岩质边坡的定义与分类
定义
总结词
岩质边坡是指由岩石构成的边坡，其稳定性对工程安全至关重要。
详细描述
岩质边坡是由各种岩石（如沉积岩、岩浆岩、变质岩等）构成的边坡，其特点是岩石的物理、化学和力学性质较 为稳定，不易发生风化、侵蚀等现象。岩质边坡的稳定性对于工程安全具有重要意义，特别是在山区、河流两岸 等地区，岩质边坡的稳定性问题尤为突出。
第6课 岩石边坡工程
第6章岩石边坡工程§6.1概述边坡按成因可分为自然边坡和人工边坡。
天然的山坡和谷坡是自然边坡，此类边坡是在地壳隆起或下陷过程中逐渐形成的。
通常发生较大规模破坏是自然边坡。
人工边坡是由于人类活动形成的边坡，其中挖方形成的边坡称为开方边坡，填方形成的称为构筑边坡，后者有时也称为坝坡。
人工边坡的几何参数可以人为控制。
边坡按组成物质可分为岩质边坡和土质边坡。
岩坡失稳与土坡失稳的主要区别在于土坡中可能滑动面的位置并不明显，而岩坡中的滑动面则往往较为明确，无需像土坡那样通过大量试算才能确定。
岩坡中结构面的规模、性质及其组合方式在很大程度上决定着岩坡失稳时的破坏形式；结构面的产状或性质稍有改变，岩坡的稳定性将会受到显著影响。
因此，要正确解决岩坡稳定性问题，首先需搞清结构面的性质、作用、组合情况以及结构面的发育情况等，在此基础上不仅要对破坏方式做出判断，而且对其破坏机制也必须进行分析，这是保证岩坡稳定性分析结果正确性的关键。
典型的边坡如图6-1所示。
边坡与坡顶面相交的部位称为坡肩；与坡底面相交的部位坡趾或坡脚；坡面与水平面的夹角称为坡面角或坡倾角；坡肩与坡脚间的高差称为坡高。
图6-1 边坡示意图边坡稳定问题是工程建设中经常遇到的问题，例如水库的岸坡、渠道边坡、隧洞进出口边坡、拱坝坝肩边坡以及公路或铁路的路堑边坡等，都涉及到稳定性问题。
边坡的失稳，轻则影响工程质量与施工进度；重则造成人员伤亡与国民经济的重大损失。
因此，不论土木工程还是水利水电工程，边坡的稳定问题经常成为需要重点考虑的问题。
§6.2岩石边坡破坏6.2.1 岩石边坡的破坏类型岩坡的破坏类型从形态上可分为崩塌和滑坡。
所谓崩塌是指块状岩体与岩坡分离，向前翻滚而下。
其特点是，在崩塌过程中，岩体中无明显滑移面。
崩塌一般发生在既高又陡的岩坡前缘地段，这时大块的岩体与岩坡分离而向前倾倒，如图6-2(a)所示；或者，坡顶岩体由于某种原因脱落翻滚而在坡脚下堆积，如图6-2(b)和(c)所示。
岩石边坡稳定分析
1.6 不同破坏模式的讨论
由于边坡岩体构造复杂多样，所以岩质边坡的破坏模式有许多种， 在大部分岩石力学及岩石边坡稳定方面的教材中，岩质边坡的简化 破坏形式可以分为：① 平面破坏（Plane Failure）；②楔体破坏 （Wedge Failure）；③倾倒破坏（Toppling Failure）。
边坡工程—边坡稳定性分析实例
杨松林(岩体稳定分析的广义条分法初步探讨,岩土工 程学报, 1999, 20（1））针对传统竖直条分法和萨尔玛法 应用于岩体边坡的稳定性分析的缺点，提出了适用范围更 广的广义条分法，广义条分法考虑了条块间分界面的应力 变形关系，采用条块间分界面的应力变形本构关系代替传 统的两类条分法对条块分界面上力的大小、方向或作用点 的人为假定，这一做法更加符合岩土工程的实际情况，并 采用优化搜索的方法给出了相对最危险的潜在滑动面及其 稳定系数
边坡工程—边坡稳定性分析实例
楔体滑动（Wedge slides）发 生在边坡被仅仅两个不平行 的不连续表面切割的情况下。 在这些情况下，近似的四边 滑块被两个岩体不连续表面 和两个地面的切平面围成。 倾倒破坏（Toppling）涉及 岩柱或岩块绕某一固定基面 转动。如图3为弯曲式倾倒 和块体式倾倒，另外还有弯 曲块体复合式倾倒。图4出 示了次生倾倒模式
边坡工程—边坡稳定性分析实例
工程地质(六章完整版) 第六章 土的工程性质
工程特性：
1. 高含水量、高塑性，硬塑或可塑状态。
2. 孔隙比大、低密度、孔隙饱水。
3. 压缩性低、强度高、地基承载力高。 4. 浸水后膨胀量小，但失水后收缩剧烈。
黄土(loessal soil)：
是干旱气候条件下形成的一种特殊沉积物。
分布: 我国西北及华北地区,面积约63万km2。
特征：以粉粒为主，富含碳酸钙，肉眼 可见大孔隙，垂直节理发育，常呈现 直立的天然边坡。
第二节 土的野外鉴别 一、土的工程分类 1、按堆积年代分 2、按地质成因分 3、按有机质含量分 4、按颗粒级配和塑性指数分 二、野外鉴别 1、碎、卵石土 2、砂土 3、粘性土、粉土 4、新近堆积土 5、土的主要成因类型鉴定
残积土(residual soil)：
岩石经风化后未被搬运而 残留于原地的碎屑物质所 组成的土体，它处于岩石 风化壳的上部。 其粒度成分和矿物成分受 气候和母岩岩性的控制。 其发育情况还和地形有关。
湿陷起始压力:开始出现明显湿陷的压力。
盐渍土(saline soil): 土中易溶盐含量>0.5% . 分布: 滨海型、冲积平原型、内陆型
盐渍土类型：
1. 氯盐型：具强烈的吸湿性导致土有 很大的塑性和压缩性。 2. 硫酸盐型：结晶时体积膨胀，失水 干燥时体积缩小，周期性松胀变化 使土的结构破坏。
湖积土( limnetic soil )：
湖边沉积物是湖浪冲蚀湖岸形成的碎屑物质 在湖边沉积而形成的。近岸带沉积的多是粗 颗粒的卵石、圆砾和砂土，远岸带则是细颗 粒的砂土和粘性土。
湖心沉积物是由河流携带的细小悬浮颗粒到 达湖心后沉积形成，主要是粘土和淤泥，常 夹有细砂、粉砂薄层，土的压缩性高，强度 低。 沼泽土主要由半腐烂的植物残体－泥炭组成， 含水量极高，承载力极低，不宜作天然地基。
岩质高边坡开挖与支护过程分析
岩质高边坡开挖与支护过程分析随着工程建设领域的不断发展，岩质高边坡开挖与支护技术越来越受到。
本文将详细分析岩质高边坡的开挖与支护过程，旨在为相关工程提供理论支持与实践指导。
岩质高边坡开挖是一项复杂的工程，其技术方法的选择应根据边坡的工程地质条件、水文地质条件、施工环境等因素进行综合考虑。
常用的开挖方法包括爆破开挖法和机械开挖法。
在开挖过程中，应注意以下几点：确定开挖顺序和台阶高度：根据边坡的实际情况，制定合理的开挖顺序和台阶高度，以确保施工安全和边坡稳定。
控制爆破参数：对于爆破开挖法，应合理选择爆破参数，如炸药类型、装药结构、爆破方向等，以最大程度地减少对边坡的损伤。
严格控制施工荷载：在开挖过程中，应严格控制施工机械和人员的荷载，避免对边坡造成过大的压力。
岩质高边坡开挖后，应及时采取支护措施，以防止边坡失稳。
支护的目的在于提高边坡的稳定性，防止滑坡、崩塌等灾害的发生。
常见的支护方法包括重力式挡墙、扶壁式挡墙、锚杆支护等。
在选择支护方法时，应考虑以下几点：边坡稳定性：应首先对边坡的稳定性进行分析，确定需要采取的支护措施。
工程地质条件：应充分考虑边坡的地质条件，包括岩体类型、岩石力学性质、地质构造等。
施工条件：应考虑施工环境、施工设备、工期等因素，选择易于实施且效果显著的支护方法。
合理设计支护结构：应根据边坡实际情况，合理设计支护结构，以确保其能够有效地提高边坡稳定性。
选择适宜的支护材料：应根据支护方法的选择，选取适宜的支护材料。
例如，采用锚杆支护时，应选择高质量的锚杆和喷射混凝土。
控制施工质量：在支护施工过程中，应严格控制施工质量，确保每一道工序都符合规范和设计要求。
岩质高边坡开挖与支护过程分析表明，开挖过程中的关键问题在于如何减少对边坡的损伤，以及如何控制施工荷载；而支护过程中的关键问题在于如何提高边坡的稳定性以及如何选择适宜的支护方法和材料。
解决这些问题的关键在于充分了解边坡的工程地质条件和水文地质条件，以及严格按照施工规范和设计要求进行施工。
地基基础电子教案第六章边坡稳定与挡土墙
第六章边坡稳定与挡土墙第一节边坡稳定一、概述引发边坡滑动的原因：坡顶堆放材料或建造建筑物、构筑物；车辆行驶、地震等引起的振动；土体中含水量或孔隙水压力增加；雨水或地面水流入边坡竖向裂缝等。
二、边坡稳定地基稳定性可采用圆弧滑动面法进行验算.最危险的滑动面上诸力对滑动中心所产生的抗滑力矩与滑动力矩应符合下式要求:M R/M S≥1.2式中 M S---滑动力矩; M R---抗滑力矩.当边坡坡角大于45°,坡高大于8m时,尚应按式M R/M S≥1.2验算坡体稳定性.在建设场区内，由于施工或其他因素的影响有可能形成滑坡的地段，必须采取可靠的预防措施，防止产生滑坡。
对具有发展趋势并威胁建筑物安全使用的滑坡，应及早整治，防止滑坡继续发展。
必须根据工程地质、水文地质条件以及施工影响等因素，认真分析滑坡可能发生或发展的主要原因，可采取下列防治滑坡的处理措施：1.排水：应设置排水沟以防止地面水浸入滑坡地段，必要时尚应采取防渗措施。
在地下水影响较大的情况下，应根据地质条件，做好地下排水工程；2.支挡：根据滑坡推力的大小、方向及作用点，可选用重力式抗滑挡墙、阻滑桩及其他抗滑结构。
抗滑挡墙的基底及阻滑桩的桩端应埋置于滑动面以下的稳定土(岩)层中。
必要时，应验算墙顶以上的土(岩)体从墙顶滑出的可能性；3.卸载：在保证卸载区上方及两侧岩土稳定的情况下，可在滑体主动区卸载，但不得在滑体被动区卸载；4.反压：在滑体的阻滑区段增加竖向荷载以提高滑体的阻滑安全系数。
三、滑坡推力应按下列规定进行计算：1.当滑体具有多层滑动面(带)时，应取推力最大的滑动面(带)确定滑坡推力；2.选择平行于滑动方向的几个具有代表性的断面(一般不得少于2个，其中应有一个是滑动主轴断面)进行计算。
根据不同断面的推力设计相应的抗滑结构；3.当滑动面为折线形时，滑坡推力可按下式计算(图6.4.3)。
F n=F n-1ψ+γtG nt-G nn tanφn-c n l n (6.4.3-1)ψ=cos(βn-1-βn)-sin(βn-1-βn)tanφn (6.4.3-2)式中 F n,F n-1---第n块、第n-1块滑体的剩余下滑力；ψ---传递系数；γt---滑坡推力安全系数；G nt,G nn---第n块滑体自重沿滑动面、垂直滑动面的分力；φn---第n块滑体沿滑动面土的内摩擦角标准值；c n---第n块滑体沿滑动面土的粘聚力标准值；l n---第n块滑体沿滑动面的长度；4.滑坡推力作用点，可取在滑体厚度的二分之一处；5.滑坡推力安全系数，应根据滑坡现状及其对工程的影响等因素确定，对地基基础设计为甲级的建筑物宜取1.25，设计等级为已级的建筑物宜取1.15，设计等级为丙级的建筑物宜取1.05；6.根据土(岩)的性质和当地经验，可采用试验和滑坡反算相结合的方法，合理地确定滑动面上的抗剪强度。
工程地质学_第6章 岩体的工程地质性质及岩体工程分类
2、结构体特征及性质
(1)特征 可用其规模、形态及其产状进行描述 a.按不同级别结构面对岩岩体的切割，可将结构体划分为 4级。 Ⅰ级结构体——地质体或称断块体 Ⅱ级结构体——岩块 Ⅲ级结构体——块体 Ⅳ级结构体——山体
b.基本形状有柱状、块状、板状、楔形、锥形、菱形等。一般 来说其稳定程度，板状结构体比柱状、块状的差。而楔状的比 菱形及锥状的差. c.产状一般用结构体表面上最大结构面的长轴方向表示，平卧 的板状结构体比竖直的板状结构体对岩体稳定性的影响要大— 些.
变质较浅的沉积岩，如千枚岩等路 堑边坡常见塌方。片岩夹层有时对 工程及地下洞体稳定也有影响
对岩体稳定影响很大．在上述许 多岩体破坏过程中．大都有构造结 构面的配合作用．此外常造成边坡 及地下工程的塌方、冒顶
在天然及人工边坡上造成危害， 有时对坝基，坝肩及浅埋隧洞等工 程亦有影响，但一般在施工中予以 清基处理
侧壁的起伏程度
结构面粗糙
结构面的粗糙度可用粗糙度系数(JRC)表示: 它可以
增加结构面的摩擦角．进而提高了岩体的强度。据结构面 的粗糙程度可将粗糙度系数（JRC）分为10级。在实际工作 中，可用剖面仪测出所研究结构面的粗糙剖面、然后与标 准剖面进行比较，即可求得结构面的粗糙度系数(JRC).
e. 结构面的张开度
层状结构 （Ⅱ1）
与围岩接触面可具 接触面延伸较 熔合及破坏两种不 远，比较稳定而 同的特征。原生节 原生节理往往短 理一般为张裂面， 小密集 较粗糙不平 结构面光滑平 片理短小，分布 直．片理在岩层深 变质 1.片理 产状与岩层或 极密．片岩软弱 部往往闭合成隐蔽 构造方向一致 夹层延展较远， 结构面，片岩、软 结构面 2.片岩软 弱夹层 具固定层次 弱夹层、岩片状矿 物．呈鳞片状 张性断裂不平整， 1.节理（X型节理， 张性断裂较短小, 常具次生充填．呈 张节理） 产状与构造线 剪切断裂延展较 锯齿状，剪切断裂 2.断层（正断层，逆 呈一定关系， 远，压性断裂规 较平直．具羽状裂 构造结构面 断层，走滑断层） 层间带动与岩 模巨大．但有时 晾，压性断层具多 3.层间错动带 层一致 为横断层切割成 种构造岩，成带状 4.羽状裂隙劈理 不连续状 分布，往往含断层 泥、糜棱岩 1.卸荷裂隙 2.风化裂隙 次生结构面 3.风化夹层 4.泥化夹层 5.次生夹泥 分布上往往呈不 连续状，透镜 受地形及原结 一般为泥质物充 体，延展性差， 构面控制 填，水理性质很差 且主要在地表风 化带内发育
岩质边坡稳定分析及支护方式
优点：可从根本上解决边坡的稳定性问题，达 到根治的目的。
3)加固 (1)注浆加固 当边坡坡体较破碎、节理裂隙较发育时， 可采用压力注浆这一手段，对边坡坡体进行 加固。灌浆液在压力的作用下，通过钻孔壁 周围切割的节理裂隙向四周渗透，对破碎边 坡岩土体起到胶结作用，形成整体，提高坡 体整体性及稳定性的目的。 优点：注浆加固可对边坡进行深层加固。 (2)锚杆加固 当边坡坡体破碎，或边坡地层软弱时，可 打入一定数量的锚杆，对边坡进行加固。锚 杆加固边坡的机理相当于螺栓的作用。 优点：锚杆加固为一种中浅层加固手段。
(2)岩体结构的影响，表现在节理裂隙的发育程度 及其分布规律、结构面的胶结情况、软弱面和 破碎带的分布与边坡的关系、下伏岩石界面的 形态以及坡向坡角等；
(3)水文地质条件的影响，包括地下水的埋藏条件、 地下水的流动及动态变化等；
(4)地貌的影响，如边坡的高度、坡度和形态等；
(5)风化作用的影响，主要体现为风化作用将减弱岩 石的强度，改变地下水的动态；
崩破塌坏边坡破坏的基本类楔型形体滑动
倾倒破坏
崩塌
边
楔形状滑动
坡
圆弧滑动
多平面滑动
破 滑坡 平面滑动 双平面滑动 坏
类
单平面滑动
型
圆弧形滑动
倾倒破坏
单平面滑动
双平面滑动
多平面滑动
边坡的安全等级
根据边坡破坏后造成损失的严重性、边坡的类型及坡 高等因素将边坡的安全等级划分为三级，如表1.1所示。
三、边坡岩体稳定性分析
后果
四、边坡岩体稳定性计算
边坡工程 第六章 锚杆
第六章 锚杆（索）设计与施工
4)临时性锚杆的防腐 对于临时性锚杆重点对外锚头和自由段作防腐处理，锚固 段一般可依靠注浆材料达到防腐效果。非预应力锚杆非锚固段 可用除锈后刷沥青防锈漆处理。预应力锚杆自由段可采用除锈 后刷沥青防锈漆或加套管方案。外锚头防腐可采用外涂防腐材 料或外包混凝土方案解决。
部位 锚杆的级别
1)锚固体防腐 锚固于无腐蚀条件地层内的锚固段，经除锈后可不再作特殊 处理，直接由水泥砂浆密封防腐，但钢杆(索)必须居中，一般使 用定位器，使水泥砂浆保护层厚度不小于20mm。对于锚固于具有 腐蚀条件地层内的锚固段应作特殊防腐处理，一般可用环氧树脂 涂刷钢筋的方法。
2)自由段防腐
防腐构造必须不影响张拉钢材的自由伸长，对于非预应力锚 杆自由段防腐采用Ⅱ、Ⅲ级钢筋制作锚杆的非锚固段(位于土层 区段)仿佛处理可采用除锈、刷沥青船底漆二度，沥青玻纤布缠 裹二层。对于预应力锚杆自由段防腐：采用钢绞线、精轧螺纹钢 筋制作的预应力锚杆(索)非锚固段防腐宜采用杆体表面除锈、刷 沥青船底漆二度后绕扎塑料布，在塑科布上再涂润滑油，最后装
Pu Ldq
s
P
Pu k
Ldq
k
s
第六章 锚杆（索）设计与施工
P=Ng 最小锚固长度：
Lm kN
g
dq s
（2）端头扩大型锚杆的锚固力
第六章 锚杆（索）设计与施工
扩座端的面承力 周围地层摩擦力 直段圆柱周围地层摩擦力 扩大段圆柱周围地层摩擦力 极限锚固力： 砂土
Pu L1 dq s L 2 Dq
坡脚锚索抗滑桩，以上锚索地梁
第六章 锚杆（索）设计与施工
锚杆+钢筋混凝土格架
预应力锚索框架
岩石高边坡稳定性工程地质分析.doc
岩石高边坡稳定性工程地质分析
一说到高边坡，相关建筑人士还是比较陌生的，高边坡基本概况如何？对于各类高边坡地质稳定性怎么分析？以下是为建筑人士梳理高边坡基本内容，具体内容如下：
下面通过本网站建筑知识专栏的知识整理，梳理相关高边坡的基本情况，主要的内容如下：
对于土质边坡高度大于20m、小于100m或岩质边坡高度大于30m、小于100m的边坡，其边坡高度因素将对边坡稳定性产生重要作用和影响，其边坡稳定性分析和防护加固工程设计应进行个别或特别设计计算，这些边坡称为高边坡。
中国下面为了进一步了解公路高边坡相关的内容，为建筑企业人员推荐一本不错的书刊：
《岩石高边坡稳定性工程地质分析》基本内容：
《岩石高边坡稳定性工程地质分析》是黄润秋所著科学出版社出版的书籍。
《岩石高边坡稳定性工程地质分析》结合我国西部特殊的地域地质环境条件，针对边坡高陡、地质环境条件复杂及工程边坡开挖规模巨大等特点，全面阐述岩石高边坡稳定性分析的工程地质基础、变形破坏机理及稳定性分析和评价方法，主要内容包括总论、岩石高边坡工程地质环境条件、高边坡工程地质现场工作方法、高边坡岩体结构分析、自然和人工高边坡变形破坏机理、高边坡变形破坏的全过程模拟理论及渗流、强震条件下的高边坡稳定性评价、高边坡稳定性的过
程模拟与过程控制等，全书共12章。
《岩石高边坡稳定性工程地质分析》可供国土资源开发、地质灾害防治、水利水电、交通土建、矿山开采等领域以及高等院校、科研院所从事工程地质、岩土工程勘测设计的科研、教学、科技人员参考使用。
《岩石高边坡稳定性工程地质分析》基本信息：
作者黄润秋
ISBN 9787030367457
页数657
定价298.00元
出版社科学出版社。
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
土质边坡和岩石边坡的分析异同
土石坝的一些资料非粘性土料与粘性土料的区别：土料压实特性,与土料自身的性质,颗粒组成情况、级配特点、含水量大小以及压实功能等有关。
对于粘性土和非粘性土的...这的根本区别施工：二.开挖运输机械设备容量确定分期施工的土石坝，应根据坝体分期施工的填筑强度和开挖强度来确定相应的机械设备容量，可按qd=K*K1*Vd/T*N式中qd——坝体分期填筑强度，m^3/h;Vd——坝体分期填筑方量，m^3；K——施工不均匀系数，可取1.2~1.3；K1——考虑沉降，削坡、损失等影响系数，可取1.15～1.2；T——分期时段的有效工作日数，d;按分期时段的总日数，扣除节假日、降雨及气温影响可能的停工日数，即为有效工作日数；N——每日的工作小时数，以20h计。
坝体分期施工的开挖强度qc(m^3/h)为qc=K2*qd*rd/rn式中K2——开挖及运输中的损失系数，可取1.05～1.10；rd——土料的设计干表观密度，t/m^3;rn——土料的天然干表观密度，t/m^3。
满足上坝填筑强度要求的挖掘机数量Nc为Nc=qc/Pc式中Pc——一台挖掘机的生产率，m^3/h。
满足上坝填筑强度要求的汽车总数量Na为Na=qc/Pa式中Pa——一辆汽车的生产率，m^3/h。
配合一台挖掘机所需的汽车数量n，其总的生产率应略大于一台挖掘机的生产率，因此应满足nPa>Pc。
为了充分发挥自卸汽车的运输效能，应根据挖掘机械的斗容选择具有适当斗容量（或载重量）的汽车。
挖掘机装满一车斗数的合理范围应为3～5斗，通常要求装满一车时间不超过3.5～4min，卸车是不超过2min。
第三节土料压实土石料的压实，是土石坝施工质量的关键。
维持土石坝自身稳定的土料内部主力（粘结力和摩擦力）、土料的防渗性能等，都是随土料密实度的增加而提高。
例如，干表观密度为1.4t/m^3的砂壤土，压实后若提高到1.7t/m^3，其抗压强度可提高4倍，渗透系数将降低至1/2000。
第六章 岩体的工程地质性质及岩体工程分类
构造结构面——区域性活动断裂 区域性活动断裂 构造结构面
构造结构面 ——
断层
断层面
3、次生结构面（浅、表生结构面） 次生结构面（ 表生结构面）
沉积结构面：是沉积岩在沉积和成岩过程中形成的， 沉积结构面：是沉积岩在沉积和成岩过程中形成的，有层理 面、软弱夹层、沉积间断面和不整合面等。 软弱夹层、沉积间断面和不整合面等。 岩浆（火成）结构面：是岩浆侵入及冷凝过程中形成的结构 岩浆（火成）结构面： 面，包括岩浆岩体与围岩的接触面、各期岩浆 包括岩浆岩体与围岩的接触面、 岩之间的接触面和原生冷凝节理等。 岩之间的接触面和原生冷凝节理等。 变质结构面：在变质过程中形成， 变质结构面：在变质过程中形成，分为残留结构面和重结晶 结构面，像片理、片麻理。 结构面，像片理、片麻理。
Ⅳ级：指延伸较差的节理、层面、次生裂隙、小断 指延伸较差的节理、层面、次生裂隙、 层及较发育的片理、劈理面等。 层及较发育的片理、劈理面等。是构成岩块的边界 破坏岩体的完整性， 面，破坏岩体的完整性，影响岩体的物理力学性质 及应力分布状态。 及应力分布状态。 Ⅳ级结构面主要控制着岩体的结构、完整性和 级结构面主要控制着岩体的结构、 物理力学性质，数量多且具随机性， 物理力学性质，数量多且具随机性，其分布规律具 统计规律，需用统计方法进行研究。 统计方法进行研究 统计规律，需用统计方法进行研究。 又称微结构面。常包含在岩块内， Ⅴ级：又称微结构面。常包含在岩块内，主要影响 岩块的物理力学性质，控制岩块的力学性质。 岩块的物理力学性质，控制岩块的力学性质。
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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第6章岩石边坡工程 (213)§6.1 概述 (213)§6.2 岩石边坡破坏 (214)6.2.1 岩石边坡的破坏类型 (214)6.2.2 边坡稳定的影响因素 (215)§6.3 岩石边坡稳定分析 (217)6.3.1 圆弧法岩坡稳定分析 (217)6.3.2 平面滑动岩坡稳定分析 (221)6.3.3 双平面滑动岩坡稳定分析 (226)6.3.4 力多边形法岩坡稳定分析 (228)6.3.5 力的代数叠加法岩坡稳定分析 (230)6.3.5 楔形滑动岩坡稳定分析 (231)6.3.6 倾倒破坏岩坡稳定分析 (234)§6.4 岩石边坡加固 (237)6.4.1 用混凝土填塞岩石断裂部分 (237)6.4.2 锚栓或预应力缆索加固 (237)6.4.3 混凝土挡墙或支墩加固 (238)6.4.4 挡墙与锚栓相结合的加固 (238)6.5 岩石边坡加固实例 (240)习题 (242)第6章岩石边坡工程§6.1概述倾斜的地面称为坡或斜坡。
露天矿井开挖形成的斜坡构成了采矿区的边界，因此称为边坡；在铁路、公路建设施工中，所形成的路堤斜坡称为路堤边坡；开挖路堑所形成的斜坡称为路堑边坡；在水利建设中开挖所形成的斜坡也称为边坡。
在土木工程中常称为边坡的实际上是建筑边坡，就是在建（构）筑物场地或其周边，由于建（构）筑物和市政工程开挖或填筑施工所形成的人工边坡和对建（构）筑物安全或稳定有影响的自然边坡。
边坡按成因可分为自然边坡和人工边坡。
天然的山坡和谷坡是自然边坡，此类边坡是在地壳隆起或下陷过程中逐渐形成的。
较大规模的破坏都是自然边坡。
人工边坡是由于人类活动形成的边坡，其中挖方形成的边坡称为开方边坡，填方形成的称为构筑边坡，后者有时也称为坝坡。
人工边坡的几何参数可以人为控制。
边坡按组成物质可分为岩质边坡和土质边坡。
岩坡失稳与土坡失稳的主要区别就在于土坡中可能滑动面的位置并不明显，而岩坡中的滑动面则往往较为明确，无需像土坡那样通过大量试算才能确定。
岩坡中结构面的规模、性质及其组合方式在很大程度上决定着岩坡失稳时的破坏形式；结构面的产状或性质稍有改变，则岩坡的稳定性将会受到显著影响。
因此，要正确解决岩坡稳定性问题，首先需搞清结构面的性质、作用、组合情况以及结构面的发育情况等，在此基础上不仅要对破坏方式做出判断，而且对其破坏机制也必须进行分析，这是保证岩坡稳定性分析结果正确性的关键。
典型的边坡如图6-1所示。
边坡与坡顶面相交的部位称为坡肩；与坡底面相交的部位坡趾或坡脚；坡面与水平面的夹角称为坡面角或坡倾角；坡肩与坡脚间的高差称为坡高。
图6-1 边坡示意图边坡稳定向题是工程建设中经常遇到的问题，例如水库的岸坡、渠道边坡、隧洞进出口边坡、拱坝坝肩边坡以及公路或铁路的路堑边坡等，都涉及到稳定性问题。
边坡的失稳，轻则影响工程质量与施工进度；重则造成人身伤亡与国民经济的重大损失。
因此，不论土木工程还是水利水电工程，边坡的稳定问题经常成为需要重点考虑的问题。
§6.2岩石边坡破坏6.2.1 岩石边坡的破坏类型岩坡的破坏类型从形态上可分为崩塌和滑坡。
所谓崩塌是指块状岩体与岩坡分离，向前翻滚而下。
其特点是，在崩塌过程中，岩体中无明显滑移面。
崩塌一般发生在既高又陡的岩坡前缘地段，这时大块的岩体与岩坡分离而向前倾倒，如图6-2(a)所示；或者，坡顶岩体由某种原因脱落翻滚而在坡脚下堆积，见图6-2(b)和(c)所示。
它经常产生于坡顶裂隙发育的地方。
其起因是由于风化等原因减弱了节理面的内聚力；或由于雨水进入裂隙产生水压力所致；或者也可能由于气温变化、冻融松动岩石的结果；或者是植物根系生长造成膨胀压力，以及地震、雷击等原因而引起。
自然界的巨型山崩，总是与强烈地震或特大暴雨相伴生。
所谓岩石边坡的滑坡是指岩体在重力作用下，沿坡内软弱结构面产生的整体滑动。
与崩塌相比，滑坡通常以深层破坏形式出现，其滑动面往往深入坡体内部，甚至延伸到坡脚以下，其滑动速度虽比崩塌缓慢，但不同的滑坡其滑速可以相差很大，这主要取决于滑动面本身的物理力学性质。
当滑动面通过塑性较强的岩土体时，其滑速一般比较缓慢；相反，当滑动面通过脆性岩石，如果滑面本身具有一定的抗剪强度，在构成滑面之前可承受较高的下滑力，那么一旦形成滑面即将下滑时，抗剪强度急剧下降，滑动往往是突发而迅速的。
滑坡可分为平面滑动、楔形滑动以及旋转滑动。
平面滑动是一部分岩体在重力作用下沿着某一软弱面(层面、断层、裂隙)的滑动，如图6-3(a)所示。
滑面的倾角必须大于滑面的内摩擦角，否则无论坡角和坡高的大小如何，边坡都不会滑动。
平面滑动不仅要求滑体克服滑面底部的阻力，而且还要克服滑面两侧的阻力。
在软岩（例如页岩）中，如果滑面倾角远大于内摩擦角，则岩石本身的破坏即可解除侧边约束，从而产生平面滑动。
而在硬岩中，如果结构面横切到坡顶，解除了两侧约束时，才可能发生平面滑动。
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（图6-3，b）。
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。
法国马尔帕塞坝的崩溃(1656年)就是岩基楔形滑动的结果。
旋转滑动的滑面通常呈弧形，见图6-3(c)，这种滑动一般产生于非成层的均质岩体中。
图6-2（图c的标题改为崩塌破坏）图6-3 边坡实际的破坏形式是很复杂的，除上述两种主要破坏形式外，还有介于崩塌与滑坡之间的滑塌，以及倾倒、剥落、流动等破坏方式；有时也可能出现以某种破坏方式为主，兼有其它若干破坏形式的综合破坏。
岩坡的滑动过程有长有短，有快有慢，一般可分为三个阶段。
初期是蠕动变形阶段，这一阶段中坡面和坡顶出现张裂缝并逐渐加长和加宽；滑坡前缘有时出现挤出现象，地下水位发生变化，有时会发出响声。
第二阶段是滑动破坏阶段，此时滑坡后缘迅速下陷，岩体以极大的速度向下滑动。
此一阶段往往造成巨大的危害。
最后是逐渐稳定阶段，这一阶段中，疏松的滑体逐渐压密，滑体上的草木逐渐生长，地下水渗出由浑变清等。
6.2.2 边坡稳定的影响因素1.结构面在边坡破坏中的作用许多边坡在陡坡角和几百米高的条件下是稳定的，而许多平缓边坡仅高几十米就破坏了。
这种差异是因为岩石边坡的稳定是随岩体中结构面（诸如断层、节理、层面等）的倾角而变化的。
如果这些结构面是直立的或水平的，就不会发生单纯的滑动，此时的边坡破坏将包括完整岩块的破坏以及沿某些结构面发生的移动。
另一方面，如果岩体所含的结构面倾向于坡面，倾角又在30°到70°之间，就会发生简单的滑动。
因此，边破变形与破坏的首要条件，在于坡体中存在各种形式的结构面。
岩体的结构特征对边坡应力场的影响主要表现为由于岩土体的不均一和不连续性，使沿结构面周边出现应力集中和应力阻滞现象。
因此，它构成了边坡变形与破坏的控制性条件，从而形成不同类型的变形与破坏机制。
边坡结构面周边应力集中的形式主要取决于结构面的产状与主压应力的关系。
结构面与主压应力平行，将在结构面端点部位或应力阻滞部位出现拉应力和剪应力集中，从而形成向结构面两侧发展的张裂缝。
结构面与主压应力垂直，将发生平行结构面方向的拉应力，或在端点部位出现垂直于结构面的压应力，有利于结构面压密和坡体稳定。
结构面与主压应力斜交，结构面周边主要为剪应力集中，并于端点附近或应力阻滞部位出现拉应力。
顺坡结构面与主压应力成30~40°交角，将出现最大剪应力与拉应力值，对边坡稳定十分不利，坡体易于沿结构面发生剪切滑移，同时可能出现折线型蠕滑裂隙系统。
结构面相互交汇或转折处，形成很高的压应力及拉应力集中区，其变形与破坏常较剧烈。
2.边坡外形改变对边坡稳定性的影响河流、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。
施工顺序不当，坡顶开挖进度慢而坡脚开挖速度快，加陡斜坡或形成倒坡。
坡角增加时，坡顶及坡面张力带范围扩大，坡脚应力集中带的最大剪应力也随之增大。
坡顶、坡脚应力集中增大，会导致斜坡的变形与破坏。
3.岩体力学性质的改变对边坡稳定性的影响风化作用使坡体强度减小，坡体稳定性大大降低，促进斜坡变形与破坏。
坡体岩土风化越深，斜坡稳定性越差，稳定坡角越小。
斜坡的变形与破坏大都发生在雨季或雨后，还有部分发生在水库蓄水和渠道放水之后，有的则发生在施工排水不当的情况下。
这些都表明水对斜坡稳定性的影响是显著的。
当斜坡岩土体亲水性较强或有易溶矿物成分时，如含易溶盐类的粘土质页岩、钙质页岩、凝灰质页岩、泥灰岩或断层角砾岩等，浸水易软化、泥化或崩解，导致边坡变形与破坏。
因此，水的浸润作用对斜坡的危害性大而普遍。
4.边坡直接受各种力的作用区域构造应力的变化、地震、爆破、地下静水压力和动水压力，以及施工荷载等，都使斜坡直接受力，对斜坡稳定的影响直接而迅速。
边坡处于一定历史条件下的地应力环境中，特别是在新构造运动强烈的地区，往往存在较大的水平构造残余应力。
因而这些地区边坡岩体的临空面附近常常形成应力集中，主要表现为加剧应力差异分布。
这在坡脚、坡面及坡顶张力带表现得最明显。
研究表明，水平构造残余应力愈大，其影响愈大，二者成正比关系。
与自重应力状态下相比，边坡变形与破坏的范围增大，程度加剧。
由于雨水渗入，河水水位上涨或水库蓄水等原因，地下水位抬高，使斜坡不透水的结构面上受到静水压力作用，它垂直于结构面而作用在坡体上，削弱了该面上所受滑体重量产生的法向应力，从而降低了抗滑阻力。
坡体内有动水压力存在，会增加沿渗流方向的推滑力，当水库水位迅速回落时犹甚。
地震引起坡体振动，等于坡体承受一种附加荷载。
它使坡体受到反复振动冲击，使坡体软弱面咬合松动，抗剪强度降低或完全失去结构强度，斜坡稳定性下降甚至失稳。
地震对斜坡破坏的影响程度，取决于地震强度大小，并与斜坡的岩性、层理、断裂的分布和密度以及坡面的方位和岩土体含水性有关。
由上述可见，应根据岩土体的结构特点、水文地质条件、地形地貌特征，并结合区域地质发育史，分析各种营力因素的作用性质及其变化过程，来论证边坡的稳定性。
§6.3 岩石边坡稳定分析在进行岩坡稳定分析时，首先应当查明岩坡可能的滑动类型，然后对不同类型采用相应的分析方法。
严格而言，岩坡滑动大多属空间滑动问题，但对只有一个平面构成的滑裂面，或者滑裂面由多个平面组成而这些面的走向又大致平行者，且沿着走向长度大于坡高时，也可按平面滑动进行分析，其结果偏于安全。
在平面分析中，常常把滑动面简化为圆弧、平面、折面，把岩体看作为刚体，按莫尔—库仑强度准则对指定的滑动面进行稳定验算。