边坡课件(自制)

边坡岩体稳定性分析§.1概述§.2边坡岩体中的应力分布特征§.3边坡岩体的变形与破坏§.4边坡岩体稳定性分析步骤§.5边坡岩体稳定性计算秭归县新滩滑坡（1985年），体积3000万立方米，造成长江断航，千年新滩古镇被毁。秭归县千将坪滑坡（2003年），体积2400万立方米，造成24人死亡或失踪及重大经济损失。

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。§.1概述§.2边坡岩体中的应力分布特征

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。hV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。最大剪应力迹线为凹向坡面的弧线。§.3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。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。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。2、蠕变变形边坡岩体自重应力作用下，边坡岩体的变形将会随时间不断增加，蠕变变形。二、边坡破坏的基本类型滑坡(剪破坏)倾倒破坏边坡破坏的基本类型楔形体滑动圆弧形滑动单平面滑动双平面滑动多平面滑动平面滑动崩塌(拉破坏)划分依据：滑面形态、数目、组合特征和力学机理。三、影响岩体边坡变形破坏的因素1、岩性决定岩体边坡稳定性的物质基础。2、岩体结构岩体结构及结构面的发育特征是岩体边坡破坏的控制因素。3、水的作用使岩土的质量增大、滑动面的滑动力增大；岩土软化、抗剪强度降低；对岩体产生动水压力和静水压力。4、风化作用使岩体内裂隙增多、扩大，透水性增强，抗剪强度降低。5、地形地貌直接影响边坡内的应力分布特征，进而影响边坡的变形破坏形式及边坡的稳定性。6、地震产生地震惯性力7、天然应力8、人为因素§.4边坡岩体稳定性分析的步骤定性分析是在工程地质勘察基础上，对边坡岩体破坏的可能性及破坏形式进行初步判断。定量分析是在定性分析的基础上，用一定的计算方法对边坡岩体进行稳定性计算分析。分析方法数学力学分析法模型模拟试验法工程类比法图解法块体极限平衡法弹性力学、弹塑性力学法有限元法等数值方法块体极限平衡法基本原理假设条件(1)边坡岩体将沿某一结构面（或组合面）产生滑移破坏；(2)滑体为刚体，即滑动过程中相对位置不变化；(3)滑动面上的应力分布均匀；(4)不考虑滑体两侧的抗滑力。在以上假定条件下，分析滑动面上抗滑力与滑动力关系抗滑力>滑动力，稳定；抗滑力≦滑动力，不稳定稳定评价时，引入安全系数（KS）的概念。块体极限平衡法步骤可能滑动体，几何边界条件分析受力条件分析确定计算参数计算稳定性系数确定安全系数，进行稳定性评价一、几何边界条件分析几何边界条件是指构成可能滑动岩体的各种边界面及其组合关系，包括滑动面、切割面和临空面三种。滑动面是指起滑动(即失稳岩体沿其滑动)作用的面，包括潜在破坏面。切割面是指起切割岩体作用的面，由于失稳岩体不沿该面滑动，因而不起抗滑作用，如平面滑动的侧向切割面。临空面指临空的自由面，它的存在为滑动岩体提供活动空间，临空面常由地面或开挖面组成。几何边界条件分析的内容是查清岩体中的各类结构面及其组合关系，确定出可能的滑移面、切割面。几何边界条件分析的目的是确定边坡中可能滑动岩体的位置、规模及形态，定性地判断边坡岩体的破坏类型及主滑方向。几何边界条件的分析可通过赤平投影、实体比例投影等图解法或三角几何分析法进行。二、受力条件分析在工程使用期间，可能滑动岩体或其边界面上承受的力的类型及大小、方向和合力的作用点统称为受力条件。边坡岩体上承受的力常见有：岩体重力、建筑物作用力及震动力、静水压力、动水压力等等。

1.地震作用水平地震作用：FEK=1G2.渗透压力：包括渗流静水压力和渗流动水压力。静水压力——数值上等于岩体受到的浮力。动水压力——与水力梯度有关，数值上等于岩体受到的渗流阻力。Vguw=r三、确定计算参数选用的计算参数，一般应接近于残余强度。研究表明：残余强度与峰值强度的比值，大多变化在0.6~0.9之间摩擦系数计算值在峰值摩擦系数的60％~90％之间选取，内聚力计算值在峰值内聚力的10％~30％之间选取。经验数据极限状态下的反算数据试验数据四、稳定性系数的计算和稳定性评价稳定性系数=可供利用的抗滑力/滑动力

安全系数KS

：根据各种因素规定的允许的稳定性数。

大小是根据各种影响因素人为规定的，必须大于1

各种因素：①岩体工程地质特征研究的详细程度；②各种计算参数误差的大小；③计算稳定性系数时，是否考虑了全部作用力；④计算过程中各种中间结果的误差大小；⑤工程的设计年限、重要性以及边坡破坏后的后果。安全系数KS一般取1.05~1.5

边坡稳定性工程地质评价的任务：

1.对与工程活动有关的天然斜坡或工程边坡的稳定性作出定性和定量评价

2.为设计合理的工程边坡和边坡变形破坏的防治措施提供依据。边坡稳定分析应收集的资料1地形和地貌特征地层岩性和岩土体结构特征断层、裂隙和软弱层的分布、产状、充填物质以及结构面的组合与连通率边坡岩体风化、卸荷深度各类岩土和潜在滑动面的物理力学参数以及岩体应力边坡稳定分析应收集的资料2岩土体变形监测和地下水观测资料坡脚淹没、地表水位变幅和坡体透水与排水资料降雨历时、降雨强度和冻融资料地震基本烈度和动参数边坡施工开挖方式、开挖程序、爆破方法、边坡外荷载、坡脚采空和开挖坡的高度和坡度等倾倒破坏边坡破坏的基本类型楔形体滑动圆弧形滑动单平面滑动同向双平面滑动多平面滑动平面滑动§.5边坡岩体稳定性计算单滑面平面滑动破坏这是顺向边坡最常见的破坏形式。据极限平衡理论，稳定系数按下式计算：

上式中：φ为滑面内摩擦角，度；

C为滑面粘聚力，kPa；

γ为滑体容重，kN／m3；

h为滑体厚度，m；

a为滑面倾角，度；

β为边坡坡角，度同倾向双滑面型滑动破坏