边坡研究意义及稳定性分析教学文稿

1、工程(gngchng)地质学基础 边坡研究意义边坡研究意义(yy)及稳定性及稳定性分析分析中国矿业大学地质工程(gngchng)专业第一页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院1 基本概念及研究基本概念及研究(ynji)意意义义斜坡定义：指地壳表面一切具有临空面地质体；其特点是斜坡定义：指地壳表面一切具有临空面地质体；其特点是 具有一定坡度具有一定坡度(pd)(pd)和高度。和高度。第二页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院1 基本概念及研究基本概念及研究(ynji)意义意义 自然斜坡(xip)和人工边坡的概念 自然斜坡(xip)：就是在一定的地质环境中山坡, 在一定地质营力作用下形

2、成和演化成的自然历史过程的产物。海岸,河湖岸等。 人工边坡：人类为某种工程、经济需要而开挖，往往是在自然斜坡(xip)基础上形成的，其特点是有规则的几何形态。路堑,矿坑,人工开挖基坑等。第三页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院1 基本概念及研究基本概念及研究(ynji)意义意义 研究意义 斜坡或边坡在形成过程中，其内部的应力状态也将发生变化，引起应力重分布应力集中斜坡变形、破坏危及安全。 滑坡(hup)、崩塌、泥石流 我国是一个滑坡(hup)、崩塌多发的国家，据不完全统计，自80年代以来，每年我国都有一次重大崩、滑灾害事故发生。第四页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院1 基本概

3、念及研究基本概念及研究(ynji)意义意义20世纪世纪(shj)以来，我国代表性的崩、滑地质灾害以来，我国代表性的崩、滑地质灾害第五页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院1 基本概念及研究基本概念及研究(ynji)意意义义第六页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院1 基本概念及研究基本概念及研究(ynji)意义意义第七页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院1 基本概念及研究基本概念及研究(ynji)意意义义第八页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院1 基本概念及研究基本概念及研究(ynji)意意义义第九页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院1 基本概念及研究基本概

4、念及研究(ynji)意义意义第十页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院1 基本概念及研究基本概念及研究(ynji)意意义义第十一页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院1 基本概念及研究基本概念及研究(ynji)意意义义第十二页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院1 基本概念及研究基本概念及研究(ynji)意意义义第十三页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院1 基本概念及研究基本概念及研究(ynji)意意义义第十四页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院 中国矿业大学CHINA UNIVERSITY OF MINING AND TECHNOLOGY第十五页，共29页。

5、中国矿业大学资源与地球科学学院1 基本概念及研究基本概念及研究(ynji)意义意义第十六页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院2 斜坡岩土应力分布斜坡岩土应力分布(fnb)特征特征 当斜坡形成时，在斜坡表面产生卸荷回弹变形（上），（a）重力场型（b）水平应力(yngl)场型。 进一步的引起应力(yngl)的重分布（下） 。 第十七页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院2 斜坡岩土应力斜坡岩土应力(yngl)分布特分布特征征2.1 斜坡应力场的基本特征 （1）最大主应力近于(jn y)平行临空面，最小主应力近于(jn y)与坡面正交。 第十八页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学

6、院2 斜坡岩土应力斜坡岩土应力(yngl)分分布特征布特征坡脚剪应力集中坡脚剪应力集中(jzhng)形成剪应力增高形成剪应力增高带。带。坡顶附近坡顶附近(fjn)出现拉应力。出现拉应力。 第十九页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院2 斜坡斜坡(xip)岩土应力分布岩土应力分布特征特征第二十页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院2 斜坡岩土应力分布斜坡岩土应力分布(fnb)特征特征（3）最大剪应力迹线）最大剪应力迹线由原来的直线由原来的直线(zhxin)变为近似圆变为近似圆弧线，并凹向临空面弧线，并凹向临空面。 第二十一页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院2 斜坡斜坡(xi

7、p)岩土应力分布岩土应力分布特征特征总结：总结：（1 1）最大重应力近于平行临空面，最小重应力近于与坡面正）最大重应力近于平行临空面，最小重应力近于与坡面正交。交。（2 2）坡脚剪应力集中形成剪应力增高带，坡顶附近出现拉应）坡脚剪应力集中形成剪应力增高带，坡顶附近出现拉应力。力。（3 3）最大剪应力迹线由原来的直线变为近似）最大剪应力迹线由原来的直线变为近似(jn s)(jn s)圆弧线，圆弧线，并凹向临空面。并凹向临空面。 （4 4）坡面的实际径向压力为零。）坡面的实际径向压力为零。 第二十二页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院2 斜坡斜坡(xip)岩土应力分布岩土应力分布特征特征2

8、.2 斜坡(xip)应力场的影响因素坡形岩土体性质(xngzh)原始应力状态第二十三页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院2 斜坡斜坡(xip)岩土应力分布特岩土应力分布特征征（1）原始应力(yngl)状态斜坡张力集中位置与原始应力(yngl)状态、坡角关系第二十四页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院2 斜坡岩土应力斜坡岩土应力(yngl)分布分布特征特征当斜坡当斜坡(xip)中存在较高原始应力时，斜坡中存在较高原始应力时，斜坡(xip)更容易出现更容易出现变形破坏。变形破坏。第二十五页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院2 斜坡岩土应力分布斜坡岩土应力分布(fnb)特征特

9、征（2）坡形的影响(yngxing)坡脚最大剪应力和坡形之间关系(gun x)图解 Stacey，1970第二十六页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院2 斜坡斜坡(xip)岩土应力分布岩土应力分布特征特征（2）坡形的影响）坡形的影响(yngxing)坡角明显改变应力状况。随坡角变陡，坡面复检张力带范围也随 之扩大和增强。坡脚应力集中带最大剪应力值随之增高。坡底宽度对坡脚的应力状态也有一定的影响，当W0.8H时，则保持为 一常值。研究表明，坡高并不改变应力等值线图像，但坡内各处的应力值 随坡高增高而线性增大。第二十七页，共29页。中国矿业大学资源与地球科学学院2 斜坡岩土应力斜坡岩土应力(yngl)分布分布特征特征u斜坡的平面形态对其应力状态也有明显的影响斜坡的平面形态对其应力状态也有明显的影响(yngxing)(yngxing)。三维。三维分析表明，平面形态上的应力的支撑，应力集中程度明显减缓。圆分析表明，平面形态上的应力的支撑，应力集中程度明显减缓。圆形和椭圆形矿坑边坡，坡脚最