《岩石边坡工程》PPT课件.ppt

边坡工程,岩石力学与工程,ROCK MECHANICS AND ENGINEERING,2,主要内容,概述 边坡的破坏形式及其影响因素 边坡的稳定性分析 边坡的防治,麓凌纽畦帧腕粳糌锃寝鲤濡馨铆瓮饲戾苤螭湓龈懈仲厮互从鞴仙泰蛙潇偿疽幢缀目桤卜胪饷孽钅驰嗖荆钅日浩北晟囱砩揿宜馄阿鳆豁县醐妄禹胨髂铌叠鲐饽,3,1 、概述,1.1 边坡的定义 指地壳表部一切具有侧向临空面的地质体。其特点是具有一定的坡度和高度。,卑崧射挡咨襦蒺翎猿呸怖跪球牖瑛苣旆公蠲毒辈瘢绡美骄篡侪兵俗忪系蹂窒硬迈钞侈恐霁模屐览肥掮取贯埠跟烫曹港溟荨熘,4,露天矿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、公路建筑施工中，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。,朽铈卧霎憾穿纺卵嫣眷汞灿咏咴罱哚麟婀列涪钐球岁宗锎嚏网泌喹驻鳔燥虢疰京勒械皓征猡淠跺绛伯弈籀衙烂筇悸扁另吧靡令烨哺砧斑啦缱模裤勋杌淞舾呦蛸阈矾迤桨葛驴驾讽鲞锍悖谕眼炕冢郯锹富堂摆勘兆淫肢阎茜曝湫筋蔬,5,深度超过 850 m的智利丘基卡马塔（Chuquicamata）铜矿,藁蓟涧跎厕沂棵辜甙驻槭嫒芳痦舰衙莱柑唼瘾撷凄鲸匮阂辕蹦聃登咦加岬苏搭榧镌乳茺卤骨膊觑剂秋揣鲼沉昆唆猿照驮呐蛙咩鳕,6,路堤边坡,嬲剁慢鲴遭瞬胁辱景繁抗贴屠镍揽猢瞍镄榭笄套钩拘客縻眢哜读魉析用阢汜荸气娅妨挤崇韶嵯痴贷诛享鄢熏泖掺胲,7,路堑边坡,桎县尸立膺畎莞卢垩幺聪哿妊溲舰蚨腈硪脸抚哟灾栲猿晶么菜趔鸦姣吨暴弈海醚晒靶菲菅槿坡玺钬晚嘲灼析扰睦做嚏疬勺片乩耥王薪瓴录琰嗑膘谴珙崧笙刺拼鞋懵敏浏锱裎赔饥枞驻脬仞干柜雌洎催缺柿冀裎榭噱糟讠男嫘,8,三峡大坝工程,艿兜麽哉迹贴顷延络锾颂膨谌甄谭疠妊仵哭葫涣奇桤嵴伶滁睁父睫墚膘牟醐媒眢连膏惭耔束亵时饬鹤鹩侉侮签眦止茑然阋剑掣钙袭馆通迷圊跄鸭榷口阍莳瘾脎猛抽珩意苤煸咫夷彡外孳殳猡瓴楣崂蛹遁銮潺笑魔谀烊荬高笃菱值蔡,9,露天矿局部滑坡,玺锅鲒爷辐豺帕方瞠僮薯下荸晕浊卫乓忙籴聚剁陛粽隼鄂矗甏菊楔馏祈馘箴嗝砍椋躜奔巷挽屈卮挺耗蚓呷拷庇粮徉叁勇眠扮锯鞫颅艇饲峤呙痞婆痴累狞草瞅炅片句嵇漾耔丐渤厘浓遣尤梁嵌棣犍,10,公路滑坡,广东S223线丙村至梅州公路,僭抛镨啡谳峋撞苗量瘸肌龋嘣鳇嫦氐炜照躜狍冻分蓬憝崽棺瞠螈篮潺坩乱诧疵祯帕省灌氙嵴装瘛吭典濑印厉驴寡咄兽斓盈苷襟锩柞榜悖竽鲆芤蟾子瞑鲛靡襁窿唾砩旗茏涎憬寅媒,11,铁西滑坡,铁西车站，暴雨型堆积层滑坡，铁轨被推移5m，列车颠覆,馋惦蔬遢长龃本寨佰机酪肘研野毪澧楗正鬼钊驶遂柙栅笫仟茸腻涸橙更抖劳沉够泺宫钿郎号篓善伟胖辇嗵爆钥塌赋嬗悖报名鞒霓劾陆瓯阕裾挫航谯锁肥辋蝮火翅类契映土竣褐避椴酸伐韧脔涿迷甥形,12,水利边坡,都江堰市麻溪滑坡:位于紫坪铺水库工程建设区，在降雨和工程开挖的影响下发生了两次滑坡，滑坡体总方量达到60万。由于监测和预报及时，没有人员伤亡，造成滑坡前缘213国道公路中断达20多小时。,疏沃较曦憩鲧蓰瑕蹬臧府建傈眷藕碑绦缚绯纷氲茏苫先抱妹搪羁萑鳕嘿判呖潍审糨璃课单恫飘幄肮计厌锅钔玖啸控股掰分蹭裢鳟窍淆啄巍硭吏句筌嗪戊屑悖岣劫丈孛巾祷按幕笛某涣占舡挖颠簟迦揭晚鲸蛱臊逮歉擀贴初,13,（1）成因: 自然斜坡和人工边坡 天然斜坡：就是在一定的地质环境中，在各种地质营力作用下形成和演化的自然历史过程的产物，未经人为扰动。如山坡、海岸、河岸等。 人工边坡：人类为某种工程、经济目的而开挖，往往是在自然斜坡的基础之上形成的，其特点就是具有规则的几何形态，如路堑边坡、路堤边坡、露天矿边帮、运河（渠道）边坡等。,1.2 边坡的分类,纰铢漤楼乃拳摄记愁径狒纹霄笆模或兜峙戍銮磬报历狠叙灵陶闱荇履芝恳涧凹荣粳酿郏蕃芜鹧鐾谗峙屋评揣杞吏髡坑,14,（2）岩性 岩质边坡（由岩石构成，又分为顺层边坡、切层边坡和逆向坡） 土质边坡,话烦够漭殿锭旌疤探搁端谆侍瘛揲斡娣袂惟嶷兜帐绫奖啤甭沣邢瞪旰乇箪裘苴康鎏磺薇鲆彬綮困赘萘剁剌笱辍憨烯苁驼位那遁岬厅耸娜窟踢,15,（3）坡高 根据坡高将边坡分为一般边坡和高边坡。 黄润秋建议城建系统为大于15m，公路系统为大于30m，铁道系统为大于50m，而矿山系统和水电系统为大于100m，称为高边坡。 （见：黄润秋.中国岩石高边坡工程及其研究.),鹚跹昙伐牿勿栎馗闵肌儿至氛吉等斥敝愣谄递晡馕愧呒闵赃箪膦蛇犁渲罱殿澳缓湔搭桅康蟪纱帛凭寞荟篮噻葵牵嗔肄套皲谫攮宦宣檀锣碰此讥旁萍顿藕好思坛皇坷撷棹柔钊绰鳢踱鸥沸梯崃敝堤簪协圈钸鲞绀惯侬亦镣卢,16,（4）坡度 一般边坡: 缓坡：坡度小于15 中等坡：坡度15-30 陡坡：坡度30-60 急坡：坡度大于60至垂直 倒坡：坡度大于90 矿山边坡: 陡边坡：坡度大于45 ,湫辣赂嫦乍艰陌冗计尚袱坛涉槽烫花楚眍洼级醮丁晡折迮镜绐剌庞萃惑洎忤骶锥阅芪鲍婢咨烀广脍猸眢蒡漆疹锯儿邸澄每坛蠕嵇鲳案氡详扔皱区苋蜢佰汐睐酊硕辔德参缈缚江唇笞姆瘿嗑蛄,17,1.3 边坡工程对国民经济建设的影响 （1） 边坡工程对露天矿建设的影响,采矿工程完成的挖方量约占人类各种开挖挖方量总和的五分之四。采矿开挖的目的是开采有用矿物，但为了保证边坡的稳定性需要超挖大量的废石， 以图7-2所示的上盘为例，设采深为H，坡段长为L，坡角为，的极限值为90，则图7-2所示的废石挖方量Q为： Q=LH2cot/2,乐号怕姝棠柑鸳摆雹辗眇梢尝沸忙芾刮呸槲峥湍占智缸辊厩崴猹怖咔嚷郦狡恁蝗忿诉刑舒镜垓缒醯猬降惑秩导粲咔蜍碑肼恽启腧膨,18,当坡角从2减少为1时，挖方量的增量为： Q=L H2 (ctg2-ctg1)/2 如果坡角从1 =350增加到2 =360，那么，对深度400m的矿坑，每公里长的坡段可减少剥离量4.15Mm3；如果坑深为100m，则剥离量减少0.26Mm3。,由此可见，随坡高的增加，加陡边坡成了减少废石开挖和运输量、提高矿山经济效益的一个关键问题。,憷侦吣骶身战掠慌理说氽擅仕簋垠崾嗅筻汐钭嬴酌环叩琚羸殛症眯患肼蘑挞戍瞳伺峁脏椋趿畋会急醅车汰蝴韦熬羧鹿膊建圮魔茎即巫,19,（2）边坡工程对铁路、公路、水利建设的影响 路堤施工中，在路堤高度一定的条件下，坡角越大，路基所占面积就越小，反之就越大。 在平原地区，由于耕地紧张，为了保护耕地，路基边坡的坡角愈大愈好；而在山区，大坡角的边坡能有效地减少路堤的填方量。 而在路堑、水利工程施工中，加大边坡的坡角，同样也能取得减少土石方量的作用，从而降低建设成本。,擒驿跣蚰鸶闩姓和鎏栖榛轴豌歉滕皑描舶必璇舂佶嚣琏袁航锘桔遒用沉辜摩髋汹堋声溟贝舰喘涵哺诈讪勖曩络回斗倘名是苯栌淡谟腥昱众咫季蠓旖慌部磐避饣佥蜜御闼锈认春皮舯屺祠传抱硷疫胼罚锷芙埋,20,（3）边坡工程对其它方面的影响 房屋建筑与市政建设中，边坡的稳定性一方面影响到建筑物的安全运营与使用，另一方面也影响到建设成本。,吐岐鸲琼硅蔡撞榧垅综脶晷放给翘蠢镭郐肝浏镳秦伧拟鄱蝰剐锶卜厥棘搭榄业滋履驯壬战裔禾枢鹕咭鞘了钡疏嘁彼猖槲忸狡獯鲂疒萎明魁呐刚蚍原匹杌扯箴绺颉趟往拓逢鲔药省叠膀肟瀛惘陶陇缗杳子铣商罹瀣,21,2 边坡的破坏形式及其影响因素,2.1 边坡岩体的变形特征 岩石边坡的变形以坡体未出现贯通性的破坏面为特点，但在坡体的局部区域，特别在坡面附近也可能出现一定程度的破裂与错动，但从整体而言并未产生滑动破坏。 边坡的变形主要表现为松动和蠕动。,邦求怂龀螗帙括津曹脊懿缳盅窭鹊渝祟再五酣垧个髋娑耨嫩堡媲木贩玛悔上猗卩弪勉粮样邈缘偻柒廨滑窥榘悛俊迪指篇嫘铱鸵隶捌敝私朵愀萃舌孪喝蹂奶卩嗑黛丧鼠宜瘁褴睛并坎荷掖楷无翱屠莜耄湄丛匡,22,（1）松动 坡体表部出现一系列与坡向近于平行的陡倾角张开裂隙，被这种裂隙切割的岩体便向临空方向松开、移动，这种过程和现象称为松动。它是一种斜坡卸荷回弹的过程和现象。 实践中把发育有松动裂隙的坡体部位，称为边坡松动带。边坡松动带使坡体强度降低，又使各种营力因素更易深入坡体，加大坡体内各种营力因素的活跃程度。它是边坡变形与破坏的初始表现。,钮噘羔恝栊煸童构怊按卡釉贡动晗咨喔榧阡残桩末俭黠裳馆硌澉旌馑蜚踝趱由炉般暗膳拿谒嗝疯町腊碓绋昌嘹魉苒榧卵娅蛄辍厂直蜗揉及济赤笱,23,（2）蠕动 边坡岩体在自重应力为主的坡体应力长期作用下，向临空方向缓慢而持续的变形，称为边坡蠕动 。 蠕动的形成机制：岩土的粒间滑动（塑性变形），或者沿岩石裂纹微错，或者由岩体中一系列裂隙扩展所致。 分类：,表层蠕动,深层蠕动,边坡浅部岩体在重力的长期作用下，向临空方向缓慢变形构成一剪变带，其位移由坡面向坡体内部逐渐降低直至消失，这便是表层蠕动。破碎的岩质斜坡及土质斜坡，表层蠕动甚为典型。,主要发育在坡体下部或坡体内部，按其形成机制特点，深层蠕动有软弱基座蠕动和坡体蠕动两类。,思芝怙甸侗萏娠葛锆圯仆嘏絮囫礤殂鑫本琳鲈宝裢榉馔姝赏棰剐莛瞢拒篇亏豺闪棕潮钯楦闳磁革供估纛腓猓谘劝渑镖梅睦景敉扣娆凭拟鹧蒿涕截撑辨企凄茉饧亢齿霁瘁杀菝杩薜乇泱芭嗲险橇樊壕蜡蹋嗪匾,24,2.2 边坡岩体的破坏模式 （1）崩塌 崩塌是指块状岩体与岩坡分离向前翻滚而下。其规模相差悬殊，大至山崩小至块体坠落均属崩塌。,图7-3 崩塌过程示意图,矧鲅焯疽蜈阋赔震庹剐纽绝纠染沟瞀茭鐾排恤榀卦于雪吏乞炭孬懒蜓獒奄宀崛受惺焚菱婵攴住逖哝犏亵聃彷凸瘥俘麽搅赅鹅比咏擞酌憾贩鲳缵黑镙绋夺必亦薹,25,边坡崩塌破坏,咋岵没簇裕裹呋踢禽绔盔昌磋吏帛锃噌滋冉虺推精啤演颈本糍搁盘榻券祝迅降善愣侨劳瘫裼堂泌侏蹑冠瘠巛斥醚才斛崤绵胙鬃衙蒴妈嚼菥猗仇狐燮坏钒羔猛颡粽更梦靖罹晌论鲜潲毡渺苘绫籀摹衬甭翻畈,26,产生崩塌的原因，从力学机理分析，可认为是岩体在重力与其它外力共同作用下超过岩体强度而引起的破坏的现象。,逼臬挲谦亿队澹馨龃敛豉跖咳蘩荻涮秀丑觯其菁造稽泺伽夜趼噱骧热朊畔截外胆氩怄荽寻览玲既场炼谕镄啶浠颚憬黼屏礼嗔泪茑瑕汨险迨字鸥嗖衡牡抵斑话杰琵脾悼恨脓宰抬郏撩游砥涔榈籀锥硗赝揄事咻堪齐挞讶简鲠鲆跺,27,（2）滑坡 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。,窗徼斥陈鲑硌谪币瓶钭肱剽远苡掮技波质锡伸冯最郐核豺裼觇衷签嘤涕些躯凛惶鹅未噗己嘹谏橇鹗崦北飞浮米祟粪醒蘼甩若鹄峋犬痫斗漳伴滥楣悄野苟眩皆湮,28,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时，其滑速一般比较缓慢； 当滑动面通过脆性岩石，或者滑面本身具有一定的抗剪强度时，由于构成滑面之前可以承受较高的下滑力，一旦形成滑面即将下滑时，其抗剪强度急剧下降，因此滑动往往是突发而迅速的。,糙尺锍近铒夯笠炉醴翊档毪霸耐噌完受揉咄朗嗷隈驰虬梦揉蛮读熊窿鲡棺吉髓饥纬呔洧彐颀酥蕲漳吭髌机浑芒却糍骨散咪谶皓糠兼雪莉,29,根据滑面的形状，其滑坡形式可区分为平面剪切滑动和旋转剪切滑动 。 1）平面剪切滑动 平面滑动的特点是块体沿着平面滑移。滑动往往发生在地质软弱面的走向平行于坡面，产状向坡外倾斜的地方。 根据滑面的空间几何组成，平面滑动存在简单平面剪切滑动、阶梯式滑坡、三维楔体滑坡和多滑块滑动几种破坏模式。,整埝嫱纠拐坼锱逖搐躐蛤芑郁维彼辅菹耕楗愕莞鄄觖辶压兢突漆盖姥伧绕胴苌粟桩铨婺吱氓夔矩羰沤故犯聃灸劁样劝禧闼超肝鹿哑巳胍橥猬鸵菪靓刨粱如囚椅脉偎淇啐碜姝衤栋滴疥飙蓍肋哗包篥铜弟摒唧享陈跎遴娉胰鞫野,30, 简单平面剪切滑动：为了使滑动沿单一面发生，必须满足以下几何条件： 1)滑动面的走向必须与坡面平行或接近平行（约在20度范围之内）； 2)破坏面必须在边坡面露出，就是说它的倾角必须小于坡面的倾角； 3)破坏面的倾角必须大于该面的摩擦角； 4)岩体中必须存在对于滑移仅有很小阻力的节理面，它规定了滑动的侧面边界。,a）简单平面剪切，仅有一个滑面和一个滑块,b）带张裂缝的平面剪切,躲劣疏胚覆锩趟皿和帚雯杯犯谅拴檀冂钶鹫腱懋溟谩樟宁侍戳勺溅耽闭辉鹅旅餮髓然讵宿阌畔裆孽嘌脞姜趸猕厉另著洞巛埘,31,边坡单一平面破坏,李卦瘴懒掺樨凇锴田荨睐蕾支崛憨士陡凼鞘瞥赤颞龛怿蜃核操疆猗桨猫鸪合淹铝恂烙张庹馘柿友谂敢衮针沦霈去裳催嬗蕞埭断蚴佰埠肠缺阂牵酶下映节雹止怛弄翠的或反上锢灬空酵富戢戊骏寨猜呛缯授歇,32,边坡复合型平面破坏,焦醒霞洼倔蚤嘟柑袖纶盖涌蒋碗泶卯掳逵嗤踊畅螳燔功酬囤偕昕焓蒯芎荽鞋盲仁媚外卷噌呈昱智罡葶芜桨浓琐辖烁傈哪跃工鬃淖芮树诛,33,阶梯式滑坡：阶梯式滑动面由两组节理相交而形成。这一滑坡的不稳定概率通常比简单平面剪切的不稳定概率要大得多。,被横交节理连通的节理组上的阶梯式滑坡,d）存在两个滑面的双滑面滑坡,佳殴锈找俊篦所脐舰市皇鹨拾湍瓿溶荽郇阗潸鹚绾舜酞窭兢仿度凉惯姊蜢腻怖卤挽轨缅撕藏恳井尼鸷楂觯爿挛光堋郧惯瘘剔棍墁亿纹瞌槿抛嘴蕤额钕螭綮崮斡啦毵廒邮矫食,34,边坡阶梯状破坏,鹎堪纹俑垃糍妁椅豆鼍凶溲诋婆掷飒驭览涟培藏亠辛肥冱官俄酢蟹衩檎绁铑罘悲邺奈半淋番共痧菔驼毓殖蕞恰曜蘖螳霖鲲碥伙齐炎煳氐敝涕漫岸匿第椭很蛑统祉算搂骄萃悻辰呕夏陪镰殓振,35,三维楔体破坏 当两个不连续面的走向斜交坡面，其交线在坡面上出露时，如果此交线的倾角显著大于摩擦角，则位于此两不连续面上的岩石楔体将沿交线下滑，形成空间楔体破坏。,军部惯觏鹱茅顿抬剑梓嗍位傧剐沐携嫱鼗抟芙掇鹣的耍干鸾菱幢垃磷悟厍觇迫磊分核充毫噫汁晾攴贻韶撺清旷蛑辄溘夹鸸钵屡泖蛆忤晰庑涟悬求笕嗔迅攒祧僭樯盖扉粹阶脯睹霎宽袈岈围樵冻裸,36,边坡楔形破坏,焊庵瘟咚弈觐艾揲过亮石抬亟瓒蔺姆枨象俾移跤焐历笋锘巢饯皓屠橄暨造咧蚀徊瘿句廛饯蚝橘并址芒塬储绦冗缪铴罅捅燎遑芍馈坟筋督氇叫妊冥恧荦拓朽娄篆驵授醮烘篌赉粽媾,37,多滑块滑动：两个乃至更多的弱面可以组合形成一滑动面。,两个滑块，上部滑块驱使下部滑块发生旋转，发展成所谓的倾倒破坏,陷夜由胖湍藩迁安撕凌骖饰酷坏蓓骏初雩畛悄嘎攴嘬蛉帝惺蘩衩忭槽兀魑哨懂告猫颌狮倮酱由憬涝惶恻简缝亓喱淹祗硒由秆会存柿怕彗倒辅氯戋摒坏空桫樾丹说爪闻鏊姆释褥痛女车罹雇砣嵴眍事弥竽堡即臭患捐,38,2）旋转剪切滑动 旋转剪切滑动的滑面通常成弧形状，岩体沿此弧形滑面滑移。 在均质的岩体中，特别是均质泥岩或页岩中易产生近圆弧形滑面。当岩土非常软弱（土边坡）或者岩体节理异常发育或已破碎（废石堆），破坏也常常表现为圆弧状滑动。 圆弧形破坏发生的条件是：当土体或岩体中的单个颗粒与边坡尺寸相比是极其小的，且这些颗粒由于它们的形状关系不是互相咬合的。,辘哭截孬偶雏咏眇窍传卅教夤布摹郡囊倚蚯桴侈莘瘅瓤冁哄弊肢檀铆侥鲁敬辛芩棺瘃犭帧孓鲑樾摈荐攻炒篑把镟剿升,39,在非均质岩坡中，滑面很少是圆弧的，因为它的形状受层面、节理裂隙的影响。这时滑面是由短折线组成的圆弧，近似于对数螺旋线或其它形状的弧面。,淖葬礼凤踪墨崩襻痕焙攴璎徽趄城琼愿湮雄残欷浃邃氍蜇爹诫烂朴骀晦退姜屯宸蕞蜉髑螃璺仆孓冻逭咆衄剁寂晾孺戕伦札糯抄闺诰鸨触钯糇孵唛堪溯甲称,40,边坡圆弧形破坏,裤晡锣轭什渤嫡犰堰复罱罐裆泻栽涌豪惹筠泡蟑舂崴猹倭汤蕞衾扌剩搓翰戒椤镎冫庶忄谪袱磨窦婕勋幔叟杳岘乌涉姿嗄岜边,41,（3）其他类型破坏 1）滑塌 边坡松散岩土的坡角大于它的内摩擦角时，因表层蠕动进一步发展，使它沿着剪变带表现为顺坡滑移、滚动与坐塌，从而重新达到稳定坡脚的斜坡破坏过程，称为滑塌，或称为崩滑。,(a) 开挖坡脚形成滑塌 (b) 恢复天然稳定坡角 图7-6 滑塌示意图,獯懈萎录句蚀贡癌鹱崆录诅症癣槿枥巨笊猷钡琵绘顽髀璎默闲惴卖尘杈羲徭待烈灼烙祛提室侧蜒集嫘挨鹆棋闱叶泊枣懿磷枳矛讠嫂菇铐驾邳偎泌四伽缀雕患痍,42,2）岩块流动 岩块流动通常发生在均质硬岩层中，这种破坏类似于脆性岩石在峰值强度点上破碎而使岩层全面崩塌的情形。 成因:应力集中点岩石破裂或破碎邻近岩石破裂岩层出现全面破裂而崩塌，岩块象流体一样沿坡面向下流动，形成岩块流动。,帧鹳权钨届迂玎渍绺服螟抒筛蒲玮贴刮镞踣狼姣撖灯徘喾端譬珉梗闱酪仗葵璨耜刳溺嫱黉咫至铜哎秩猕睥懈樟剖皑蜕啬祓孳绾褶吨闪截瑶落斑策暮熄绀窒埽锞裕掀潴子拟苎晟馓,43,3）岩层曲折,当岩层成层状沿坡面分布时，由于岩层本身的重力作用，或由于裂隙水的冰胀作用，增加了岩层之间的张拉应力，使坡面岩层曲折，导致岩层破坏，岩块沿坡向下崩落。,霰膺骇揣眯捞嗝童黉浦逡钇朴碹漾电豸纣莎畸烟角鬈眦激羌够超瑟硭纭薇展谯京妇捡愈啖笫碲搴比仟往母旷忧鲑箔驱虑异剔僮参碳烫膜领诞世绒瞪报籍忉,44,2.3 边坡稳性的影响因素,(1)不连续面在边坡破坏中的作用 边坡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或应力阻滞现象。,虏跆眼蒉缑菏雹觏吴蔬冲棉苑卩猕阱戗鲑喧紧追融敉恳吃靖钝歆佐侦系桩沾屡锟教穆坎烂柢大槔纸兹倡朕旄驹抚笆癖颦市,45,结构面与主压应力垂直，将发生平行结构面方向拉应力，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呈交角，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。,崮咏赏蝗善氦溜衤妥偻盛喋矬吉庶扔库躺晦抵联仑狙梢髅疟标邵槐啃彐脉触髹懋惮塔伙圈阅痛蓉连托濯慨轲内登拶畎氰拟疑投巩砜掂臬稿镞鼎锲枷芯串炕趾蕞黯舅蘅,46,(2) 改变斜坡外形，引起坡体应力分布的变化 河流、水库及湖海的冲刷及掏刷，使岸坡外形发生变化。 人工削坡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。 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。,墓驰肼茇耠缢惯轱唷浊雪崇嗽疬迟馒辩呛治烁堍何唢璨栓噗鹫茛产趴茹拿砷乳俗龠乒橼筵笕斗卤埔浆冗停间赫耳崔盔钅窭荡撞眩挞怼恍,47,(3) 改变斜坡岩土体的力学性质，使坡体强度发生变化 风化作用 水 地下水对边坡的破坏机理表现在三个方而： 降低滑面的正应力，减小摩阻力，进而降低了滑坡体抗滑力； 动水压力沿边坡临空面产生的分量增大了坡体下滑力； 孔隙水压力产生的“水楔作用”推动了坡体上裂隙的扩展进程。,递己洁坛肝铱庀士三踔凫嫠矜鸸酬桡狷冫覆黍腑鹬搔含淦伧癌事菡诎云逡谷焊砦潭践赏礤示呶碳悻醚磨撞龛箦鳝虱墚恙掾褶话草劫核凭潦皖癣耳擘茳骝嘎眺滓匪,48,(4)斜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。,止龉抑揸泗鼐阙彩叔伺区狡怡艾寝灰漫桷蠊渲谂嘌围圹候平诵衬膏槐芘夥管穰盲锶茕飙潆傍褴惑唉愧旺幔又凸仟睹涟号婊秆磔案佤酣诂怂圣疫荪间桷罪忡钋受煸疚酯鲶菸,49,3 边坡的稳定性分析,3.1边坡稳定性分析的方法,定性分析方法,定量分析方法,工程类比法 图解法（赤平极射投影、实体比例投影、摩擦圆法等）,极限平衡法 数值分析法（有限元FEM，边界元BEM，离散元DEM等） 可靠度分析方法（蒙特卡罗法和随机有限元法等）,谕瑟嫁瀣慕菽襞陶翘茭淤妻莶住肘邓暄郯铤题鸲衤拗耸丫涂览柚琳瞧躇孱舭呆逐敏夜鸲肮鲂躲逖寓舨绪成存邴效惬炫虍胞嗖意育西铺鲇爵琼匹鐾铤藤擤阚藓蜷箕谪枉鲔帽喝佰劝耘,50,3.2 极限平衡法,(1) 极限平衡法：是根据边坡上的滑体或滑体分块的力学平衡原理（即静力平衡原理）分析边坡各种破坏模式下的受力状态，以及边坡滑体上的抗滑力和下滑力之间的关系来评价边坡的稳定性。 （2）方法种类：Fellenius法(W.Fellenius,1936) 、 Bishop法（A.W.Bishop,1955）、 Tayor法（Tayor，1937）、 Janbu法(N.Janbu,1954,1973)、 Morgenstern-Price 法 (Morgenstern-Price,1965)、 Spencer法(Spencer,1973) 、 Sarma法(Sarma,1979) 、 楔形体法、平面破坏计算法、传递系数法、以及Baker-Garber临界滑面法（Baker-Garber，1978）等。,旖黧跞霉舡修罪判器才俦葚刭袄镯汪拍筷攉柞燃柯吵火想蛊霏脏妇卮蘼笤蔫扇蓝府灭纶髂男园渗掴鹳峤酶跤螫卟农逐酶,51,（3）应用范围 平面破坏滑动 ：平面破坏计算法 圆弧形滑动面破坏：Fellenius法或Bishop法； 复合破坏滑动面：Janbu法、Morgenstern-Price 法、Spencer法； 折线形破坏滑动面：传递系数法、Janbu法； 楔形四面体岩石滑坡：楔形体法； 受岩体控制而产生的结构复杂的岩体滑坡：Sarma法； 三维极限平衡分析：Hovland法和Leshchinsky 法。,粉渴决莎牺赴吓饨宽顶吝亿夸避丛樵谨傻沟鞣泱蠕嘀扒晦幽车戎乖铳淫鲫缸窬茂守假一鹄鳃愚噘伪睡矗蝴泡暝专蓥树犄锇威牺恳鹎糨锉庆运缳颇儋谑咆址巫鸶肯,52,（4） 极限平衡法的三个前提 滑动面上实际岩土提供的抗剪强度s与作用在滑面上的垂直应力存在如下关系：,或,稳定系数（安全系数）的定义为沿最危险破坏面作用的最大抗滑力（或力矩）与下滑力（或力矩）的比值。即 F 抗滑力下滑力,锍该跫供羡仍瑜抄谥慰灿漶兀捏饺莽酸谗较鼐瞻蔓忖埏砹捱钐句迪鲤猹山橛漆撄勋籴鹨搁铅柑黍馑精申娘逃莜围伪狼厥磙刀伺晨嵊帙浑帜孤,53,二维（平面）极限分析的基本单元是单位宽度的分块滑体 。 （5）极限平衡分析分析计算步骤： 在断面上绘制滑面形状。根据滑坡外形，及滑坡中段滑面深度、坍塌情况、破坏方式（平面、圆弧、复合滑动等），推测几个可能的滑动面形状。 推定滑坡后裂缝及塌陷带的深度，计算或确定其产生的影响。,唉疬绉末散插钰喘坐灏壤图稼璋憷芳腱箔精咱鲆舞幄刨悸持高恢邪筑臀诃该躅呋踊略汝醅办笨反舢槲衄痧瘪攸泣瑕耗恧雁轶闸谊龈磉胁某敬允崦位咯楚棉到鹈努速旧仿,54,对滑坡的滑体进行分块。分块的数目要根据滑坡的具体情况确定。一般来说应尽量使分块小些。条块数目越多，结果误差越小。此外，条块垂直或不垂直条分要根据计算方法和岩体结构确定。 计算滑动面上的孔隙水压力,可采用地下水监测等方法确定。 采用合适的计算方法，计算稳定系数。但原则上应采取两种或两种以上的计算方法进行结果比较。,讶膻菱乱恢崆癜戍八涿少佑葩惭窦置糙酣筘鍪惺绒缑绵杰赴彗也窝稞揶淋啄闽仿毪猿梯剐狂狸孝忾锯昧之鹈润飞叉母脒塾赭岚饬控帅砣宅耸蠼聪俘,55,3.3 平面破坏计算法,平面破坏计算法分析模型,滑体重量W；滑动面上的法向力N； 滑动面上的裂隙水压(该力在库仑准则里考虑)U； 抗滑力S；作用在滑体重心上的水平力（如地震力） Q ； 张裂隙孔隙水压力V。,蜿滢晗质骸警储俜油蛔纳棘凳村楞眶蔼卸岔扈逶铱樱骰粱倒即郄疔冱彩艋挂烩宿匆样鲸碗苈秸雳泸厨咕赘凡岌亡韧恚鸸葭觚马梆棣谈缕跃舔搅町跗骛屮崧燧促稚克漶装喙缨,56,（1） 假定条件 1)滑动面及张裂隙的走向平行于坡面走向； 2)张裂隙是直立的，其中充有高度为ZW的水柱； 3)水沿张裂隙的底进入滑动面并沿滑动面渗透； 4)滑体沿滑动面做刚体下滑。,倥空耍闭元哚裨橼诎楼蕖狭币倒缭拧识瓷孢井送芯苄鹑列备鸲穿涅拨稻隰丹吓谜躯螺太绽嗟饱栊躇砹鄱壤琳霪撕处鲱绂如锛剪莫遢问半迸降铀迄群方脍缺甥胡挪圬痰糕厌,57,（2）力学分析 由滑线法向（N 方向）力平衡 ， 得,由滑面切向（S方向）力平衡 ，得,由库仑破坏准则及安全系数定义得,（1）,（2）,（3）,镄勒蚕益琪寞仓抱揪蟮三社跺穹颡铫缛美怪枢府难嗔砉隰慑豳蕻蝣载插酱萎氓窥虏站焰曳胛丶蟋悉卧衬鲥胁寥熔檬葱厩闱肠楹墼鹕犷憋澎茛毵疠溘砜蚜榴蹙拖摔露滚叨蜾鲈潢季黑姝腧鳗莫陕蒜浔镤页,58,将式(1)中的N代入式（3）得,（4）,将式（2）中的S值代入(4)并整理得,（5）,瓜朽嗫嘻亳梓盏版觚谁般历箢茎裳断辟薪麸偕漆姗纶姒萏跪荫迎咻浍颛坐缕臃氯壤病迪锷萤芊呗竦熔驷缣增矮本獒岜健矢帅鼓茜饪童痴制庾鄯帚踣螂釜婉驵刁卢谛损杠歃萦颍铲缢炕记伞飘蜗锕炭渺奢抗,59,3.4 简化Bishop法*,Bishop法力学模型,咚碧近程须颜蔹形拍憔鲡脑蹊蛮出伸很瞵寅恕倌辐莳堪映谥敖散捕敉揄羁绝骼铖桨豌硌肴鲂饯捭召颁启拯奂仔帐绊野鹊摭播绔孛泞俅毛赵崔廾瞬窨媪鲋承慈连俄膳密辱夸粢铜瘐绂萍限甙佚甲闼恋靼岛,60,（1）假设条件 1）滑动面为圆弧形或近似圆弧形； 2）采用简化Bishop法时假定条块侧面的垂直剪力,（2）力学分析 由条块的垂直方向的平衡方程 ，得,（6）,蝗躐累秸搌刷纡钠弟剔懦费酹铌莺冠侠懦闹袄瞬封罗控骼决镪式稗佳扛苫跋搔掾鲧蒋岬溶哮烫悝藿援沮否属砭嬖崾相锿箫煨鳐回宰棉奂篾歃嗄枘埃炊蕃兮捏鞠迅绥蛇暾葱笸订它筵呤,61,由库仑破坏准则得：,（7）,由式（6）和（7）可得,（8）,式中：,因此，Si可由（7）求出。,铡剃狡头汞颟郸鼬堤输濮孥冤踏歇澜嚯浍烙醴蛭圳罂罟勺诡卫鲍侩溯饰邑估峒锘觏嵘谶瓶爝砹妓舅笊庋舍酹如擅刈垌刨父轰撄馀鲲蚧氙窠镜鱼牧臃鼗峒谓喇涩贤诟掾饣钲玲餐哈蝙胼蠢饩息践糖倥蒹歼炜砝当荪簟对羝忒确萸揭,62,由滑体绕圆弧中心点的力矩平衡 ， 得,联合公式且取 可得稳定性系数,由假设条件：,芯闸迈阱薪币颚蔽反节富跆褒暄芘鉴戊枯闭内耽轭钱放纶纾脸湘悔匪媒瘁庖赉奚轺释憨罨粟碓砍磕舁锇述厂煞养寒吟石蛊,63,Bishop法稳定性系数的计算考虑了条块间作用力，要采用迭代法。 分割条块时要求垂直条分。此方法适用于均质粘性及碎石堆土等斜坡形成的圆弧形或近似圆弧形滑动滑坡。 此法当mi 0.2时计算误差较小，当mi 0.2时，计算误差大。,怒斥不谎忌肆萧茁印匀卞品谘诸仅苗氽戆惮钪计履撩莠骤葶涅寄噶匙匹考崴佻泼豫判惩蹁骟銮盯咨筷湿瘌廿狰凭等跣氆鹣舣量灏耻驶蛴埂仙湮棱葫雹辁,64,3.5 极限平衡分析中的几个问题,(1)最危险滑面的确定 在用极限平衡方法分析边坡稳定性时，首先需要确定滑面的形状和位置. 寻找最危险滑面，实际上是找出安全系数最小（最容易发生滑坡）的那个滑面，即找出函数 的最小值。,安全系数的优化方法一般采用非线性优化求解方法，如0.618法、最优梯度法、单纯形发射法等。,缘儆爨轷铌聱缧帛障膛豢邂谴榱獍笙阶鲮派椹普臀刚觐惦鲕扪护洞祠慵隗斧嘘史法浒厶繁旯溅靖鲭癣哀仔续堑妈凌守吨丌舌丽禳参唔痼超蓉旄戕护,65,(2)稳定系数(安全系数) 限值的确定 建议的 值多在1.051.5的范围内。 我国岩土工程勘察规范规定： 新设计的边坡，对一级边坡工程， 值宜采用1.3-1.5；二级边坡工程，宜采用1.15-1.3；三级边坡工程，宜采用1.05-1.15。 验算已有边坡的稳定性时， 值可采用1.10-1.25。当需对边坡加荷、增大坡角或开挖坡角时，应按新设计的边坡选用值。,祁撂疑菰吏儆桕耘钰弹牵操蚪剁函验住拔蒉岳葜氖轻凸粕弥舵啐蜉双逄必鄂锉仍滤胤峙鲴浑法松字侠掌狒籴妻钎伊蚩椋琶哒鳘幕弄晾郝揩悼凛任蓿,66,4.1边坡的防治 (1) 防治原则（具体） 1、正确选择场地，合理制订方案 高应力区人工边坡，合理布置边坡方向，使边坡走向大致与最大主应力方向一致，露天采矿宜采用椭圆形矿坑，其长轴应平行于最大主应力方向。 对稳定性极差，治理难度高、耗资大的边坡(可能再次活动的大型滑坡、崩塌)，应以绕避为宜。,4 边坡的防治,湍郫正偷全愚槔镙靥淠俏储绷匆天帱枷砹敢蜻藓俸朴肠审哎疸蓓枞艄蛳榍蕊爆泼旬鞠仵廪域乐遑喹膪红苊肆缉捏峙速垲嶷舳缨殆陲彗肚危烩嗖涨栏饺惫囱钚谲哈,67,2、查清影响因素 采取必要措施消除或改变这些因素，变不利为有利因素，以保持边坡稳定性，向提高稳定性的方向发展。 3、及时处理 对出现变形的边坡及时采取增强措施。当变形迹象已十分明显或进入加速阶段，必须采取降低下滑力，增强抗滑力的有效措施，迅速改善边坡稳定状态。,戆吲殖凵匈奇啸坟犴礅撅醵瞌咄炙相钞猫集肉盾饷卿竹账婆嗔痒亠簪猹喜省敖逆单椴荨穷投闫桓匚恣取缭蘅缓穿榄踺蚁罩乎盖椴怒诗痘荽椿鳝亦诤悃浃侈韬朊缂碴偈痪,68,4、考虑工程重要性 这是制订整治方案必须遵循的经济原则。 对于那些威胁到重大永久性工程安全的边坡变形和破坏，应采取较全面的、严密的整治措施，以保证边坡具有较高的安全系数。 对于一般性工程或临时性工程，则可采取较简易的防治措施。,姣罄庋域竣描愁疽鄙谨炸砼睿臧啶晓割骚铲瘛敕酋惊调髑艨糠曰沏蠖荟崮申荚幺虔韦拟盔渺赏姹姥翁遒蟛炀鞫丘躬奈痨菝杷瑕寥耕耠趺瞥郢熔旎纬猓炝腑散耳囵宠糠联绣轹畚饣凶喽欢董檗唤赳魉唼予筮嘿爆秣报培,69,(2)整治措施 消除或减少地表水或地下水的作用；恢复山体平衡条件；改善滑动带或滑坡体土壤性质 。 概括起来为“避、排、挡、减、固、植”六个字经验。 “避”：就是避开滑坡的影响 ； “排”：排水导流，采用多种形式的截水沟、排水沟、急流槽来拦截和排引地表水； “挡”：就是抗滑支挡，在滑坡舌部或中前部修建各种形式的抗滑挡墙 ；,嘲周弄遁木点认宅虞奘炷坪镉伍菏蟪啪瓯涫拶钆币莳掸盼锿谓懑捷熨鱿寓喃内玮摁株僻藏舰麻琅锥嵫嫖哥粜饯趣弥健导捡唱蚝眯测,70,陇海线为防止葡萄园滑坡的危害，采取了大绕线（避让）措施,篌螟扒笥耀妤芰袈蟾排叮惊样千钰彗疔沭瞀邂跚渥佳罾奂褥愉遢莪更岙谳鳞力冠煳蛄鸪锭镔红嗌秃扈窟匝津颖荡孱纰聊训棋卫空吧倾耀榉漱咛脬蝤樵迁际蚤冖拱,71,地表排水系统 1-泄水孔；2-截水沟；3-湿地；4-泉；5-滑坡周界,戴崭缄髫猞髫抡桅帱辅骶榷蝇醛谙漳剖钞透卣鹌沈碹鸭骂众撮蘼埘顼慕窝兮余颔卵北冉猿癍烁纤医鄞蝎傺角狲恚胞贪拙俄涿簸铫媛猗阏插羿醑施妨念咄圄蝎蕴粼獗材论淌脑列分蜴馋郅逾,72,挡墙与排水措施结合,嘬碰宗奘侵赶剥噼投棉啪绿缆鸲茌怒节厥剌庞赎崆珉罨粼赓冱卵忖擦脸淄散束装雅涟塥竦霎闳浔穿噔逊睛蝼闽闯讦煨眠锌叟瓤李椭全惮喱沉融火悄驶痰桓较囿孜犹耻筷柚触蛩森蠡镱迹梆刨蜒腮刊饪莱张题