岩石边坡工程

§7-1 边坡应力分布
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。
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。



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。

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 边坡变形的基本类型

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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。 天然应力越大，向临空方 向的回弹变形量也越大。 往往会伴随产生一系列的 张性结构面
边坡破坏图片
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。
一些滑坡实例
汉十高速公路滑坡
三峡泄滩滑坡
技术不成熟： 勘察搞不清，设计凭经验，资金花费 大。
云南元磨高速公路147公里， 30米以上 高边坡370余个，修建时已滑177次以上。
边坡分类： 一般边坡：土坡、岩石边坡 高边坡：土坡（高于15米） 岩石边坡（高于30米）
a1=350，a2＝360，H=400m 每公里长的坡段可减少剥离量415 Mm3




(3)岩体性质及结构特征 岩体变形模量对边坡应力影响不大，泊松比对边坡应力影 响较大。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分布，并在结构面 周边或端点形成应力集中带或阻滞应力的传递，这种情况 在坚硬岩体边坡中尤为明显。
§7-2 边坡变形及破坏的基本类型

2、蠕变变形



边坡岩体中的应力对于人类工程活动的有限时间来说， 可以认为是保持不变的。在这种近似不变的应力作用下， 边坡岩体的变形也将会随时间不断增加，这种变形称为 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。 这种破裂失稳是经过局部破裂逐渐产生的，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


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
§7-3 边坡稳定性分析


定性分析是在工程地质勘察工作的基础上， 对边坡岩体变形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，应用一定 的计算方法对边坡岩体进行稳定性计算及定 量评价。
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。
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
评 价 方 法
块体极限平衡法
假设条件 (1)边坡岩体将沿某一结构面（滑动面）产生滑移剪 切破坏； (2)滑体在滑动过程中相对位置不变化，即为刚体； (3)滑动面上的应力分布均匀； (4)不考虑滑体两侧的抗滑力。 稳定性系数=滑动面上可能利用抗滑力/滑动力 >1 稳定 ≦1 不稳定 在多数情况下，计算的稳定性系数都有一定误差， 因此，为保险起见，引入安全系数的概念。
二、边坡破坏的基本类型
边 坡 破 坏 的 基 本 类 型
多平面滑动 平面滑动 滑坡 楔形状滑动 圆弧形滑动 双平面滑动
崩塌
单平面滑动
倾倒破坏



崩塌：斜坡岩土体被结构面分割的块体，突然脱离 母体以垂直运动为主、翻滚跌跃而下的现象与过程 滑坡：斜坡岩土体沿着贯通的剪切破坏面（带）， 产生以水平运动为主的现象，称为滑坡。 倾倒破坏：由陡倾或直立板状岩体组成的斜坡，当 岩层走向与坡面走向近平行时，在自重应力的长期 作用下，由前缘开始向临空方向弯曲、折裂，并逐 渐向坡内发展的现象称为倾倒破坏（弯曲倾倒）。

块体极限平衡法步骤
可能滑动岩体几何边界条件的分析 受力条件分析
第七章 岩石边坡工程
本章内容： §7-1 边坡应力分布
§7-2 边坡变形及破坏的基本类型
§7-3 边坡稳定性分析 §7-4 楔体破坏分析 §7-5 边坡监测及加固
1、前言
边坡危害： 2002年5月武隆，边坡坍塌死79人 1972年6月香港，边坡坍塌死138人 滑坡危害： 1963年意大利，瓦依昂水库死2600 人 1983年中国，东乡县洒勒黄土滑坡死 227人