岩石力学课程Chapter8课件精品ppt

1、岩(Yan)坡稳定分析第一页，共四十一页。学习内容 岩坡及其破(Po)坏形式，岩坡的稳定性分析和计算；圆弧法、多边形法、力的代数叠加法等；岩坡的加固方法。学习对象岩坡(Po)、岩坡(Po)稳定、岩坡(Po)的加固学习目的 了解岩坡及其破坏形式，岩坡的稳定性分析和计算；掌握圆弧法、多边形法、力的代数叠加法等岩坡的稳定性分析和计算的方法，岩坡的加固方法，如用混凝土填塞岩石断裂部分，锚栓或预应力锚索加固，用混凝土挡墙或支墩加固，挡墙与锚索或锚杆相结合的加固。学习提示Learning Hints第二页，共四十一页。8.1 概(Gai)述 边坡： 土质边坡均匀介质，滑动面主要受应力(Li)条件控制 岩质

2、边坡 混合边坡土质和岩质的结合面第三页，共四十一页。 岩(Yan)坡的特点8.1 概(Gai)述 岩坡顾名思义，由岩体构成的边坡，由于岩体结构复杂，由断层，节理，裂隙切割岩块极不规则，因此，岩坡的稳定性主要由结构面产状及组合形式控制。 影响岩坡稳定的主要因素1.岩体结构（控制性结构面）2.降雨：结构面强度参数降低；渗透压力3.地震4.开挖，爆破5.蓄水等第四页，共四十一页。8.1 概(Gai)述 岩(Yan)坡失稳表现形式 1. 岩崩高陡边坡，坡顶岩体由风化，冻融，松动压力等因素作用而脱离并向坡脚堆积 2. 滑坡边坡残岩及岩体，沿着软弱结构面或剪断岩体，向临空方向滑动第五页，共四十一页。8.1

3、 概(Gai)述青海化隆(Long)至循化公路危岩体南昆铁路八渡滑坡川藏公路滑坡第六页，共四十一页。8.1 概(Gai)述云南元磨高速公路砂(Sha)泥岩高边坡滑坡三峡库区奉节县城古滑坡第七页，共四十一页。8.1 概(Gai)述贵州(Zhou)印江岩口滑坡堵江成坝黄河李家峡水电站2#滑坡第八页，共四十一页。8.1 概(Gai)述黄河李家(Jia)峡水电站坝前滑坡小湾电站左坝肩边坡高500m，6#山头发生10万m3崩塌第九页，共四十一页。8.1 概(Gai)述 滑坡类(Lei)型 1. 平面滑动由一个或多个走向与坡面近于平行的滑裂面构成，且顺走向方向的长度远大于坡高-可简化为平面滑动分析 2.

4、楔形滑动沿多个滑裂面交线滑动 “空间滑坡” 按空间问题分析 3. 旋转滑动指滑裂面呈弧状，滑块绕一中心位置旋转滑动，多发生于土质边坡或均质岩坡第十页，共四十一页。 滑坡(Po)的单一指标分类8.1 概(Gai)述 序 号 分类指标类 型1按滑体物质组成土质滑坡岩质滑坡2按滑体受力状态牵引式（后退式）滑坡推动式滑坡3按滑坡发生时代古滑坡（全新世以前的）老滑坡（全新世以来发生，现未活动）新滑坡（正在活动）4按主滑面与层面的关系顺层滑坡切层滑坡5按滑坡的规模小型滑坡（10万立方米）中型滑坡（10万50万立方米）大型滑坡（50万100万立方米）特大型（巨型）滑坡（100万立方米）第十一页，共四十一页。

5、 滑(Hua)坡的单一指标分类8.1 概(Gai)述序 号分 类 指 标类 别6按滑体含水状态一般滑坡塑性滑坡塑流性滑坡7 按滑体的厚度浅层滑坡（厚度H6M）中层滑坡(6MH20M)厚层滑坡(20MH50M)8按滑面出口的位置坡体滑坡坡基滑坡9按滑坡滑动速度缓慢滑坡间歇性滑坡 崩塌性滑坡高速滑坡第十二页，共四十一页。 滑坡的综合指(Zhi)标分类8.1概(Gai)述按滑体物质按主滑动面成因按滑体厚度粘性土滑坡黄土滑坡堆积土滑坡堆填土滑坡岩石滑坡破碎岩石滑坡层面滑坡堆积面滑坡构造面滑坡同生面滑坡浅层滑坡中层滑坡厚层滑坡巨厚层滑坡 第十三页，共四十一页。 滑坡的基本(Ben)要素8.1 概(Gai

6、)述图1-4 滑坡要素平、剖面示意图1.滑坡体；2.滑坡周界；3.滑坡壁；4.滑动面；5.滑坡床；6.滑坡剪出口；7.滑坡舌与滑坡鼓丘；8.滑坡台阶；9.滑坡后缘；10.滑坡前缘；11.滑坡洼地（滑坡湖）；12.拉张裂缝；13.剪切裂缝；14.羽状裂缝；15.鼓胀裂缝；16.扇形裂缝； 17.牵引性裂缝； 18.主滑线第十四页，共四十一页。8.2 岩质边坡的稳定性(Xing)评价方法 有限(Xian)元法 离散元法 DDA法 拉格朗日元法 刚体极限平衡法 无单元法传统有限元方法（E,P）有限元强度折减法有限元超载法圆弧法块体法（二维、三维）第十五页，共四十一页。8.3 圆(Yuan)弧法岩坡稳

7、定分析 对于土坡，由于没有明显的软弱结构面，滑动面多呈圆弧状，采用圆弧法对于均(Jun)质岩坡也可借用。基本原理1. 假定坡体沿O点旋转滑动2. 条分（610条）3. 计算第i条 滑动力阻滑力矩滑动力矩重量第十六页，共四十一页。8.3 圆弧法岩坡(Po)稳定分析 特点：由于圆心O及滑面是任意假设的，需试验确定(Ks)min 和最危险滑面位置，实际计算，可查有关设计手册，教材(Cai)进行基本原理 对于土坡，由于没有明显的软弱结构面，滑动面多呈圆弧状，采用圆弧法对于均质岩坡也可借用。4. 计算滑坡安全系数第十七页，共四十一页。8.4 单一滑动岩坡稳(Wen)定分析关于L，W参数详细计算见(Jia

8、n)书P197。基本原理 基本假定：坡体中存在倾角，走向 坡面的结构面，坡顶由于风化等因素，形成张开裂隙，深度Z，其中水 ，边坡坡高H，坡角 稳定分析：ABCD岩块稳定安全系数CD裂隙面沿BA滑动 滑动力阻滑力第十八页，共四十一页。8.5 双平面滑(Hua)动岩坡稳定分析一、滑坡体中无软弱结构(Gou)面情况 岩坡受二条结构面切割，形成双平面滑动情况（AB+BC）分析较单一滑面复杂 主要特点：方程数少于待求未知数补充条件方程求解。AB面阻滑力 假定滑块安全系数K 则当滑面AB与BC阻滑力降低K倍，滑块即处于极平衡。BC面阻滑力第十九页，共四十一页。8.5 双平面滑动岩坡稳(Wen)定分析补充条

9、件：滑块ABCD滑动时，必然(Ran)离开AB面，即N10第二十页，共四十一页。8.5 双平面滑动岩坡稳(Wen)定分析二、滑坡体中存在软弱(Ruo)面情况 在ABC滑体中存在BD软弱结构面，切割ABC块体为ABD+BCD两块刚体。存在相互错动，作用力P。 分析思路：1.分别分析ABD+BCD两块；2.建立两块间的联系具体常用两种方法1. 不平衡推力法2. 等K法第二十一页，共四十一页。8.5 双平面(Mian)滑动岩坡稳定分析二、滑坡体(Ti)中存在软弱面情况 1）计算第块不平衡推力P(滑块在滑面S1+P作用下极限平衡)1. 不平衡推力法沿AB滑面平衡条件：沿AB法向：第二十二页，共四十一页

10、。8.5 双平面滑(Hua)动岩坡稳定分析二、滑坡体(Ti)中存在软弱面情况 2）分析第块：1. 不平衡推力法沿BC滑面：沿BC滑面法向：岩坡整体安全系数第二十三页，共四十一页。8.5 双平面滑动岩坡稳定(Ding)分析二(Er)、滑坡体中存在软弱面情况 2. 等K法块：抗滑力滑动力块：抗滑力滑动力第二十四页，共四十一页。8.6多滑面形(Xing)成的平面滑坡体分析 假定n个岩块组成平面滑(Hua)坡体，第i块，滑面倾角i，作用力Si,Ni，假定多滑块具有相同K（即等K法） 设第i块作用于i+1块不平衡推力Pi，方向平行于第i滑面：抗滑力滑动力正应力第二十五页，共四十一页。8.6多滑面形成的平

11、(Ping)面滑坡体分析考虑第i块抗滑安(An)全系数:将Ni代入，可导出：同理：第n块（最后一块） 由（13）式可看出，要计算最后一块K，须先计算Pn-1即需要由（12）式递推公式，逐块计算P1，P2Pn-1(其中：P1计算时，P0=0)第二十六页，共四十一页。8.6刚体(Ti)极限平衡法基本(Ben)假定“精确”解析解与工程实际不符“精确”求解的过程与方法精确基本假定？数学解析方法刚塑性假定同时破坏假定不考虑滑床变形无法考虑开挖刚体极限平衡法1.1 误差的由来误差第二十七页，共四十一页。8.6刚体极限平衡(Heng)法1.2 刚体极限平衡法存在的不(Bu)足 强度参数的选取 计算方法的局限

12、 不符合“潘家铮极大值原理” 适用范围单一 评价方法单一 破坏标准的判定破坏的标准是按照滑动面同时破坏而制定的，并没有考虑滑坡的渐进破坏在计算中要么选取峰值强度，要么选取残余强度，没有考虑峰值强度向残余强度的变化无法模拟边坡施工过程、开挖引起的二次应力场，加固措施、加固时机、渗流、地震等作用的影响 无法体现出滑面上的拉剪应力的传递与转移及滑体内部的内力调整，滑面将发挥最大抗滑能力的特性 只能模拟均质性较强的土质边坡，无法模拟真实岩质边坡的非均质、各向异性的性态以及连续变形与非连续变形的破坏模式 只能模拟均质性较强的土质边坡，无法模拟真实岩质边坡的非均质、各向异性的性态以及连续变形与非连续变形的

13、破坏模式 第二十八页，共四十一页。8.7 有(You)限单元法 有限单元法是目前应用最广泛的数值分析方法。它由于部分地考虑了边坡岩体的非均质、不连续介质特征，考虑了岩体的应力应变特征，可以避免将坡体视为刚体、过于简化边界条件的缺点，能够接近实际地从应力应变特征分析边坡的变化破坏机制，对了解边坡的应力分布及应变位移变化很有利。 它的基本思想是将一个连续体离散化，变换成有限数量的有限大的单元集合，这些单元之间只通过结(Jie)点来连接和制约，用变换后的结(Jie)构系统代替实际的系数采用标准的结(Jie)构分析来进行处理。 第二十九页，共四十一页。8.7 有限单元(Yuan)法符合滑坡实际(Ji)

14、的破坏模式引入塑性理论，随拉剪应力超限，强度参数由峰值强度向残余强度转化符合潘家铮“极大值原理”，能反映滑坡破坏的内力与应力的调整能够模拟各种性态的滑坡 均质性较强的土质滑坡；非均质、各向异性的岩质滑坡评价方法全面 既能稳定性控制，又能整体、局部的变形控制第三十页，共四十一页。8.7 有限单元(Yuan)法 2.1 传统有限元法（弹性,弹塑(Su)性分析）滑动面的模拟界面单元、摩擦单元通过有限元方法模拟真实条件下边坡的岩层、断层、风化层参数与工程性状，获得接近真实情况下的应力、变形等成果 安全系数界面单元、摩擦单元的分析成果 （法向应力与剪切应力成果）弹性分析弹塑性分析不考虑拉应力初级思想第三

15、十一页，共四十一页。8.7 有(You)限单元法2.3 有限(Xian)元超载法*临界滑动条件的判定标准、不收敛；、发散；、折减过程中位移曲线的突变点理想弹塑性不计残余强度，峰值强度=残余强度弹塑软化计入残余强度*计算的过程*超载的方式第三十二页，共四十一页。8.7 有(You)限单元法2.2 有(You)限元强度折减法*临界滑动条件的判定标准、不收敛；、发散；、折减过程中位移曲线的突变点*折减的内容 、所有结构面按同一比例同时折减? ；、只折减控制结构面（K大于1.0的那个面)； 理想弹塑性不计残余强度，峰值强度=残余强度 弹塑性软化计入残余强度，残余强度峰值强度, c、f不同*折减的过程第

16、三十三页，共四十一页。8.7岩块加(Jia)固7.1.1 岩坡的(De)原型观测 地震 深部变形特别应注意暴雨量边坡变形量关系！多点位移计测斜仪 水准测量网，观测地表变形；一般表现：树木斜生、前缘剪出、后裂抗裂 第三十四页，共四十一页。8.7岩块加(Jia)固7.1.2 边坡加(Jia)固措施（三条途径） 通过开挖主滑体中减载、排水措施减小下滑力 采用压脚，预锚主动增加阻滑力或采用抗滑桩、挡墙、预锚被 动增加阻滑力 采用排水、化灌、麻面爆破、基础置换措施，植被护坡等技术。 提高滑面c、值第三十五页，共四十一页。8.7岩块加(Jia)固7.1.2 边坡(Po)加固措施混凝土填塞岩石断裂部分 锚栓或预应力锚索加固第三十六页，共四十一页。8.7岩块(Kuai)加固7.1.2 边坡加固(Gu)措施混凝土挡墙或支墩加固挡墙与锚索或锚杆相结合的加固第三十七页，共四十一页。8.7岩块加(Jia)固7.1.2 边坡加(Jia)固措施植被护坡第三十八页，共四十一页。8.7岩块(Kuai)加固7.1.2 边坡加固(Gu)措施柔性（挂网）护坡第三十九页，共四十一页。THANK YOU!第四十页，共四十一页。内(Nei)容总结岩坡稳定分析。岩坡及其破坏形式，岩坡的稳定性分析和计算。圆弧法、多边形法、力的代数叠加法等。了解岩坡及其破坏形式，岩坡的稳定性分析和计算。1. 平面滑动由一个或多个走向与