岩质边坡稳定性分析.ppt
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1、第三节岩岩质质边坡稳定性分析一、岩一、岩质边坡坡应力分布特征力分布特征二、岩二、岩质边坡的坡的变形与破坏形与破坏三、岩三、岩质边坡坡稳定性分析步定性分析步骤四、岩四、岩质边坡坡稳定性定性计算算l斜坡斜坡(slope)统指地表一切具有指地表一切具有侧向向临空面的地空面的地质体,包括天然斜坡和人工体,包括天然斜坡和人工边坡。坡。l天然斜坡天然斜坡(简称斜坡)是指自然地称斜坡)是指自然地质作用形成未作用形成未经人工改造的斜坡。人工改造的斜坡。l人工人工边坡坡(简称称边坡)是指坡)是指经人工开挖或改造形成人工开挖或改造形成的斜坡。的斜坡。l研研究究目目的的:研研究究边坡坡变形形破破坏坏的的机机理理(包
2、包括括应力力分分布布及及变形形破破坏坏特特征征)与与稳定定性性,为边坡坡预测预报及及整整治治提提供供岩岩体体力力学学依依据据。其其中中稳定定性性计算算是是岩岩体体边坡坡稳定性分析的核心定性分析的核心。一、一、边坡岩体中的坡岩体中的应力分布特征力分布特征(一)、应力分布特征l在在岩岩体体中中进行行开开挖挖,形形成成人人工工边坡坡后后,由由于于开开挖挖卸卸荷荷,在在近近边坡坡面面一一定定范范围内内的的岩岩体体中中,发生生应力力重重分分布布作作用用,使使边坡坡岩岩体体处于重分布于重分布应力状力状态。l边坡岩体坡岩体为适适应重分布重分布应力状力状态,将,将发生生变形和破坏形和破坏。因此,研究。因此,研
3、究边坡岩体重分布坡岩体重分布应力特征是力特征是进行行稳定性分析的基定性分析的基础。v边坡面附近的坡面附近的主主应力迹力迹线发生偏生偏转。最大主。最大主应力与坡面近于平行,最小主力与坡面近于平行,最小主应力与坡面近于正力与坡面近于正交,向坡体内逐交,向坡体内逐渐恢复初始恢复初始应力状力状态。v坡面上径向坡面上径向应力力为零,零,为双向双向应力状力状态,向坡,向坡内逐内逐渐转为三向三向应力状力状态。l坡坡面面附附近近产生生应力力集集中中带。在在坡坡脚脚附附近近,最最大大剪剪应力力增增高高,最最易易发生生剪剪切切破破坏坏。在在坡坡肩肩附附近近,常常形形成成拉拉应力力带。边坡坡愈愈陡陡,则此此带范范围
4、愈大,因此,坡肩附近最易拉裂破坏。愈大,因此,坡肩附近最易拉裂破坏。l最大剪最大剪应力迹力迹线为凹向坡面的弧凹向坡面的弧线。二、影响边坡应力分布的因素l(1)天然天然应力力 水平天然水平天然应力使坡体力使坡体应力重分布作用加力重分布作用加剧。l(2)坡形、坡高、坡角及坡底坡形、坡高、坡角及坡底宽度度v坡高坡高不改不改变应力等力等值线的形状,但的形状,但改改变主主应力的大小。力的大小。坡角影响坡角影响边坡岩体坡岩体应力分布力分布图像。像。v坡底坡底宽度度对坡脚岩体坡脚岩体应力有力有较大的大的影响。影响。v坡面形状坡面形状对重分布重分布应力也有明力也有明显的的影响。影响。l(3)(3)岩体性岩体性
5、质及及结构特征构特征v岩体岩体变形模量形模量对边坡坡应力影响不大,泊松比力影响不大,泊松比对边坡坡应力影响力影响较大。大。这是由于泊松比的是由于泊松比的变化,可以使水化,可以使水平自重平自重应力力发生改生改变。l(4)(4)结构面构面v结构面的存在使坡体中构面的存在使坡体中应力力发生不生不连续分布,并在分布,并在结构面周构面周边或端点形成或端点形成应力集中力集中带或阻滞或阻滞应力的力的传递,这种情况在种情况在坚硬岩体硬岩体边坡中尤坡中尤为明明显。二、边坡岩体的变形与破坏l岩体岩体边坡的坡的变形与破坏是形与破坏是边坡坡发展演化展演化过程程中两个不同的中两个不同的阶段,段,变形属量形属量变阶段,而
6、破段,而破坏坏则是是质变阶段,它段,它们形成一个累形成一个累进性性变形形破坏破坏过程。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)、边坡岩体变形的基本类型1、卸荷回、卸荷回弹在成坡在成坡过程中,由于程中,由于荷重不断减少,荷重不断减少,边坡岩坡岩体在减荷方向体在减荷方向(临空面空面)产生伸生伸长变形,即卸荷形,即卸荷回回弹。天然天然应力越大,向力越大,向临空方向的回空方向的回弹变形量也形量也越大。往往会伴随越大。往往会伴随产生生一系列的一系列的张性性结构面。构面。2、蠕、蠕变变形形l边坡岩体中的坡岩体中的应力力对于人于人类工程活工程活动的
7、有限的有限时间来来说,可以可以认为是保持不是保持不变的。在的。在这种近似不种近似不变的的应力作用下,力作用下,边坡岩体的坡岩体的变形也将会随形也将会随时间不断增加,不断增加,这种种变形称形称为蠕蠕变变形。形。l当当边坡内的坡内的应力未超力未超过岩体的岩体的长期期强度度时,则这种种变形形所引起的破坏是局部的。反之,所引起的破坏是局部的。反之,这种种变形将形将导致致边坡岩坡岩体的整体失体的整体失稳。l这种破裂失种破裂失稳是是经过局部破裂逐局部破裂逐渐产生的,几乎所有的生的,几乎所有的岩体岩体边坡失坡失稳都要都要经历这种逐种逐渐变形破坏形破坏过程。程。(二)、边坡破坏的基本类型单平面滑平面滑动双平面
8、滑双平面滑动多平面滑多平面滑动边坡坡破破坏坏的的基基本本类型型楔形状滑楔形状滑动圆弧形滑弧形滑动平面滑平面滑动滑坡滑坡倾倒破坏倒破坏崩塌崩塌l崩塌崩塌:斜坡岩土体被:斜坡岩土体被结构面分割的构面分割的块体,突然脱离体,突然脱离母体以垂直运母体以垂直运动为主、翻主、翻滚跌跌跃而下的而下的现象与象与过程程l滑坡滑坡:斜坡岩土体沿着:斜坡岩土体沿着贯通的剪切破坏面(通的剪切破坏面(带),),产生以水平运生以水平运动为主的主的现象,称象,称为滑坡。滑坡。l倾倒破坏倒破坏:由陡:由陡倾或直立板状岩体或直立板状岩体组成的斜坡,当成的斜坡,当岩岩层走向与坡面走向近平行走向与坡面走向近平行时,在自重,在自重应
9、力的力的长期期作用下,由前作用下,由前缘开始向开始向临空方向弯曲、折裂,并逐空方向弯曲、折裂,并逐渐向坡内向坡内发展的展的现象称象称为倾倒破坏(弯曲倒破坏(弯曲倾倒)。倒)。(三)、影响岩体边坡变形破坏的因素l1、岩性岩性 决定岩体决定岩体边坡坡稳定性的物定性的物质基基础。l2、岩岩体体结构构 岩岩体体结构构及及结构构面面的的发育育特特征征是是岩岩体体边坡破坏的控制因素。坡破坏的控制因素。l3、水水的的作作用用 使使岩岩土土的的质量量增增大大、滑滑动面面的的滑滑动力力增增大大;岩岩土土软化化、抗抗剪剪强度度降降低低;对岩岩体体产生生动水水压力和静水力和静水压力。力。l4、风化化作作用用 使使岩
10、岩体体内内裂裂隙隙增增多多、扩大大,透透水水性性增增强,抗剪,抗剪强度降低。度降低。l5、地形地貌地形地貌 直接影响直接影响边坡内的坡内的应力分布特征,力分布特征,进而影响而影响边坡的坡的变形破坏形式及形破坏形式及边坡的坡的稳定性。定性。l6、地震地震 产生地震生地震惯性力性力 l7、天然天然应力力l8、人人为因素因素(三)、影响岩体边坡变形破坏的因素三、三、边坡岩体坡岩体稳定性分析的步定性分析的步骤l定性分析是在工程地定性分析是在工程地质勘察工作的基勘察工作的基础上,上,对边坡坡岩体岩体变形破坏的可能性及破坏形式形破坏的可能性及破坏形式进行初步判断。行初步判断。l定量分析是在定性分析的基定量
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