动力工程地质：10 边坡岩体稳定性分析-专题十.ppt

* * * * * * * * * 1600人死亡！ 老县城 9.24泥石流后的北川县城 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。 §6.1 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。 边坡中的应力分分析现有方法 一 （1）应力测量法； （2）室内光弹性和模拟实验法； （3）数值计法； （4）近似计算法 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。 应力的重分布 3 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。 4 最大剪应力迹线为凹向坡面的弧线。 应力重分布 二、影响边坡应力分布的因素 (1) 原始应力状态的影响 　岩体的原始应力状态中，水平剩余应力的大小对坡体应力状态的影响尤为显著。它不但使主应力迹线的分布形式有所不同，而且明显地改变了各应力值的大小，尤其对坡脚应力集中带和张力带的影响最大。 　在坡脚区，根据图２—2可见，坡底的切向应力最大值约相当于原始水平应力的三倍左右。当有侧向水平应力时，该值成倍增高，如当σ L＝3ρgh时，该值可达7-10ρgh ，与σL=0的情况相比，相差十分悬殊。 图２－2 用有限元解出的位移迹线图（上）和主应力迹线图（下） （a）重力场条件（N＝0.33）；（b）以水平应力为主的构造应力场条件下（N＝3） (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。 图6－3 斜坡张力带分布状况 及其与水平剩余应力（σL）、 坡角（β）关系示意图 （据Stacey，1970） 图6－4 坡角最大剪应力与坡脚和坡 底宽（W）关系图解 （据Stacey，1970） (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。 §6.2 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、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。 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。 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。 二、边坡破坏的基本类型 单平面滑动 双平面滑动 多平面滑动 边坡破坏的基本类型 楔形状滑动 圆弧形滑动 平面滑动 滑坡 倾倒破坏 崩塌 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：斜坡岩土体在重力作用下，沿着贯通的剪切破坏面（带），产生以水平运动为主的整体运动现象，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）。 三、影响岩体边坡变形破坏的因素 1、岩性 决定岩体