巖石力學課程Chapter8教材

1、 邊坡：邊坡： 土質邊坡土質邊坡均勻介質，滑動面主要受應力條件控制均勻介質，滑動面主要受應力條件控制 巖質邊坡巖質邊坡 混合邊坡混合邊坡土質和巖質的結合面土質和巖質的結合面p 巖坡的特點巖坡的特點 巖坡巖坡顧名思義，由巖體構成的邊坡，由于巖體結構復雜，由斷層，顧名思義，由巖體構成的邊坡，由于巖體結構復雜，由斷層，節(jié)理，裂隙切割巖塊極不規(guī)則，因此，巖坡的穩(wěn)定性主要由結構面產狀節(jié)理，裂隙切割巖塊極不規(guī)則，因此，巖坡的穩(wěn)定性主要由結構面產狀及組合形式控制。及組合形式控制。p 影響巖坡穩(wěn)定的主要因素影響巖坡穩(wěn)定的主要因素1.巖體結構（控制性結構面）巖體結構（控制性結構面）2.降雨：結構面強度參數(shù)降低；

2、滲透壓力降雨：結構面強度參數(shù)降低；滲透壓力3.地震地震4.開挖，爆破開挖，爆破5.蓄水等蓄水等p 分析方法分析方法1.剛體極限平衡法剛體極限平衡法將結構切割巖體視為剛體，按將結構切割巖體視為剛體，按MC準則，指定滑面進行強度校核準則，指定滑面進行強度校核2.有限元法（數(shù)值分析方法）有限元法（數(shù)值分析方法）3.赤平投影法赤平投影法/地質力學分析法地質力學分析法p 巖坡失穩(wěn)表現(xiàn)形式巖坡失穩(wěn)表現(xiàn)形式 1. 巖崩巖崩高陡邊坡，坡頂巖體由風化，凍融，松動壓力等因素作用高陡邊坡，坡頂巖體由風化，凍融，松動壓力等因素作用而脫離并向坡腳堆積而脫離并向坡腳堆積 2. 滑坡滑坡邊坡殘巖及巖體，沿著軟弱結構面或剪斷

3、巖體，向臨空方邊坡殘巖及巖體，沿著軟弱結構面或剪斷巖體，向臨空方向滑動向滑動青青海?；÷≈林裂仿肺Ｎr巖體體南南昆昆鐵鐵路路八八渡渡滑滑坡坡川川藏藏公公路路滑滑坡坡云南元磨高速公路云南元磨高速公路砂泥巖高邊坡滑坡砂泥巖高邊坡滑坡三峽庫區(qū)奉節(jié)縣城古滑坡三峽庫區(qū)奉節(jié)縣城古滑坡貴州印江巖口滑坡貴州印江巖口滑坡堵江成壩堵江成壩黃河李家峽水電站黃河李家峽水電站2#滑坡滑坡黃河李家峽水電站黃河李家峽水電站壩前滑坡壩前滑坡小灣電站左壩肩邊坡高小灣電站左壩肩邊坡高500m，6#山頭發(fā)生山頭發(fā)生10萬萬m3崩塌崩塌p 滑坡類型滑坡類型 1. 平面滑動平面滑動由一個或多個走向與坡面近于平行的滑裂由

4、一個或多個走向與坡面近于平行的滑裂面構成，且順走向方向的長度遠大于坡高面構成，且順走向方向的長度遠大于坡高-可簡化為平面滑動可簡化為平面滑動分析分析 2. 楔形滑動楔形滑動沿多個滑裂面交線滑動沿多個滑裂面交線滑動 “空間滑坡空間滑坡” 按空間問題分析按空間問題分析 3. 旋轉滑動旋轉滑動指滑裂面呈弧狀，滑塊繞一中心位置旋轉指滑裂面呈弧狀，滑塊繞一中心位置旋轉滑動，多發(fā)生于土質邊坡或均質巖坡滑動，多發(fā)生于土質邊坡或均質巖坡p 滑坡的單一指標分類滑坡的單一指標分類 序序 號號 分類指標分類指標類類 型型1按滑體物質組成按滑體物質組成土質滑坡土質滑坡巖質滑坡巖質滑坡2按滑體受力狀態(tài)按滑體受力狀態(tài)牽引

5、式（后退式）滑坡牽引式（后退式）滑坡推動式滑坡推動式滑坡3按滑坡發(fā)生時代按滑坡發(fā)生時代古滑坡（全新世以前的）古滑坡（全新世以前的）老滑坡（全新世以來發(fā)生，現(xiàn)未活動）老滑坡（全新世以來發(fā)生，現(xiàn)未活動）新滑坡（正在活動）新滑坡（正在活動）4按主滑面與層面的關系按主滑面與層面的關系順層滑坡順層滑坡切層滑坡切層滑坡5按滑坡的規(guī)模按滑坡的規(guī)模小型滑坡（小型滑坡（10萬立方米）萬立方米）中型滑坡（中型滑坡（10萬萬50萬立方米）萬立方米）大型滑坡（大型滑坡（50萬萬100萬立方米萬立方米）特大型（巨型）滑坡（特大型（巨型）滑坡（100萬立方米）萬立方米）p 滑坡的單一指標分類滑坡的單一指標分類序序 號號分

6、分 類類 指指 標標類類 別別6按滑體含水狀態(tài)按滑體含水狀態(tài)一般滑坡一般滑坡塑性滑坡塑性滑坡塑流性滑坡塑流性滑坡7 按滑體的厚度按滑體的厚度淺層滑坡（厚度淺層滑坡（厚度H6M）中層滑坡中層滑坡(6MH20M)厚層滑坡厚層滑坡(20MH50M)8按滑面出口的位置按滑面出口的位置坡體滑坡坡體滑坡坡基滑坡坡基滑坡9按滑坡滑動速度按滑坡滑動速度緩慢滑坡緩慢滑坡間歇性滑坡間歇性滑坡 崩塌性滑坡崩塌性滑坡高速滑坡高速滑坡p 滑坡的綜合指標分類滑坡的綜合指標分類按滑體物質按滑體物質按主滑動面成因按主滑動面成因按滑體厚度按滑體厚度粘性土滑坡粘性土滑坡黃土滑坡黃土滑坡堆積土滑坡堆積土滑坡堆填土滑坡堆填土滑坡巖石

7、滑坡巖石滑坡破碎巖石滑坡破碎巖石滑坡層面滑坡層面滑坡堆積面滑坡堆積面滑坡構造面滑坡構造面滑坡同生面滑坡同生面滑坡淺層滑坡淺層滑坡中層滑坡中層滑坡厚層滑坡厚層滑坡巨厚層滑坡巨厚層滑坡 p 滑坡的基本要素滑坡的基本要素圖圖1-4 滑坡要素平、剖面示意圖滑坡要素平、剖面示意圖1.滑坡體；2.滑坡周界；3.滑坡壁；4.滑動面；5.滑坡床；6.滑坡剪出口；7.滑坡舌與滑坡鼓丘；8.滑坡臺階；9.滑坡后緣；10.滑坡前緣；11.滑坡洼地（滑坡湖）；12.拉張裂縫；13.剪切裂縫；14.羽狀裂縫；15.鼓脹裂縫；16.扇形裂縫； 17.牽引性裂縫； 18.主滑線p 滑坡的分析方法滑坡的分析方法p 有限元法p

8、 離散元法p DDA法p 拉格朗日元法p 剛體極限平衡法p 無單元法 對對于土坡，由于沒有明顯的軟弱結構面，于土坡，由于沒有明顯的軟弱結構面，滑動面多呈圓弧狀滑動面多呈圓弧狀，采用圓弧法對于均質巖，采用圓弧法對于均質巖坡也可借用。坡也可借用?；驹砘驹?. 假定坡體沿假定坡體沿O點旋轉滑動點旋轉滑動2. 條分（條分（610條）條）3. 計算第計算第i條條 iisinW滑動力滑動力RlctgcosWMiiiiiiR阻滑力矩阻滑力矩RsinWMiiiS滑動力矩滑動力矩iW重量重量niiiniiiiiiniiSniiSssinWlctgcosWMMK1111滑動力矩抗滑力矩 特點特點：由于圓心

9、：由于圓心O及滑面是任意假設的，需試驗確定及滑面是任意假設的，需試驗確定(Ks)min 和最和最危險滑面位置，實際計算，可查有關設計手冊，教材進行危險滑面位置，實際計算，可查有關設計手冊，教材進行基本原理基本原理 對對于土坡，由于沒有明顯的軟弱結構面，于土坡，由于沒有明顯的軟弱結構面，滑動面多呈圓弧狀滑動面多呈圓弧狀，采用圓弧法對于均質巖，采用圓弧法對于均質巖坡也可借用。坡也可借用。4. 計算滑坡安全系數(shù)計算滑坡安全系數(shù)cosVsinWtgsinVUcosWLcFiis滑動力抗滑力關于關于L，W參數(shù)詳細計算見書參數(shù)詳細計算見書P197?；驹砘驹?基本假定基本假定：坡體中存在傾角：坡體中

10、存在傾角，走向，走向 坡面的結坡面的結構面，坡頂由于風化等因素，形成張開裂隙，深度構面，坡頂由于風化等因素，形成張開裂隙，深度Z，其中水，其中水 ，邊坡坡高，邊坡坡高H，坡角，坡角 穩(wěn)定分析穩(wěn)定分析：ABCD巖塊穩(wěn)定安全系數(shù)巖塊穩(wěn)定安全系數(shù)CD裂隙裂隙面面沿沿BA滑動滑動 cosVsinW滑動力滑動力iitgsinVUcosWLc阻滑力阻滑力一、滑坡體中無軟弱結構面情況一、滑坡體中無軟弱結構面情況 巖坡受二條結構面切割，形成雙平面滑動情況（巖坡受二條結構面切割，形成雙平面滑動情況（AB+BC）分析較單）分析較單一滑面復雜一滑面復雜 主要特點：方程數(shù)少于待求未知數(shù)主要特點：方程數(shù)少于待求未知數(shù)補

11、充條件方程求解。補充條件方程求解。222222SFcSNfKAB面阻滑力面阻滑力 假定滑塊安全系數(shù)假定滑塊安全系數(shù)K 則當滑面則當滑面AB與與BC阻滑力降低阻滑力降低K倍，滑塊即處倍，滑塊即處于極平衡。于極平衡。BC面阻滑力面阻滑力111111SFcSNfK0yF22112211sinSsinScosNcosNW0 xF22112211cosScosSsinNsinNKNN、四個方程涉及2121SS12111222(cossin)(cossin)ffNNKK112212sinsinc Fc FWKK 12112211122212(sincos)(sincos)coscosffc Fc FNNK

12、KKK補充條件：滑塊補充條件：滑塊ABCD滑動時，必然離開滑動時，必然離開AB面，即面，即N10二、滑坡體中存在軟弱面情況二、滑坡體中存在軟弱面情況 在在ABC滑體中存在滑體中存在BD軟弱結構面，軟弱結構面，切割切割ABC塊體為塊體為ABD+BCD兩塊剛體。兩塊剛體。存在相互存在相互錯動，作用力錯動，作用力P。 分析思路：分析思路：1.分別分析分別分析ABD+BCD兩塊；兩塊；2.建立兩塊間的聯(lián)系建立兩塊間的聯(lián)系ACBS2N1W121N2S1DPSN軟弱面具體常用兩種方法具體常用兩種方法1. 不平衡推力法不平衡推力法2. 等等K法法二、滑坡體中存在軟弱面情況二、滑坡體中存在軟弱面情況 1）計算

13、第）計算第塊不平衡推力塊不平衡推力P(滑塊在滑面滑塊在滑面S1+P作用下極限平衡作用下極限平衡)ACBS2N1W121N2S1DPSN軟弱面1. 不平衡推力法不平衡推力法PDS11W1N1BABDC2N2S2W222P沿沿AB滑面平衡條件：滑面平衡條件：111sinWPS111111111sinsin()PWSWc Ff N沿沿AB法向：法向：111cosNW1111111sin(cos)PWc FfW二、滑坡體中存在軟弱面情況二、滑坡體中存在軟弱面情況 2）分析第塊分析第塊：ACBS2N1W121N2S1DPSN軟弱面1. 不平衡推力法不平衡推力法PDS11W1N1BABDC2N2S2W22

14、2P沿沿BC滑面滑面：沿沿BC滑面滑面法向：法向：22212sincos()SWP22212cossin()NWP22222122212cossin()sincos()c FfWPKWP巖坡整體安全系數(shù)巖坡整體安全系數(shù)二、滑坡體中存在軟弱面情況二、滑坡體中存在軟弱面情況 2. 等等K法法塊塊：抗滑力抗滑力1111111111()(cos)SPc Ff NPc FfWP滑動力滑動力11sinW塊塊：抗滑力抗滑力222222222212cossin()Sc Ff Nc Ff WP滑動力滑動力2212sincos()WP11111111cossinc Ff WPKKW222221222212coss

15、in()sincos()c Ff WPKKWP 假定假定n個巖塊組成平面滑坡體，第個巖塊組成平面滑坡體，第i塊，滑面傾角塊，滑面傾角i，作用力，作用力Si,Ni，假，假定多滑塊具有相同定多滑塊具有相同K（即等（即等K法）法）N11S1P1S2N22P2Pi-1PiiiPn-1n-1n-1SnNnnn 設第設第i塊作用于塊作用于i+1塊不平衡推力塊不平衡推力Pi，方向平行于第，方向平行于第i滑面：滑面：Pi-1i-1i-WiiNiSiPi抗滑力抗滑力()iiiiiiiSPc Ff NP滑動力滑動力11cos()siniiiiiPW11cossin()iiiiiiNWP正應力正應力考慮第考慮第i塊

16、抗滑安全系數(shù)塊抗滑安全系數(shù):11()co s()siniiiiiiiiiic Ff NPKPW1111(cossin()cos()siniiiiiiiiiiiiiic Ff WPPKPW將將Ni代入，可導出：代入，可導出：同理：第同理：第n塊（最后一塊）塊（最后一塊）1111cossincos()sinnnnnnnnnnnnnnfWPc FKPWnnnnnSf Nc F11cos()sinnnnnnPW11cossin()nnnnnnN WP 由（由（13）式可看出，要計算最后一塊）式可看出，要計算最后一塊K，須先計算，須先計算Pn-1即需要由（即需要由（12）式遞推公式，逐塊計算式遞推公式，

17、逐塊計算P1，P2Pn-1(其中：其中：P1計算時，計算時，P0=0)7.1.1 巖坡的原型觀測巖坡的原型觀測p 地震地震p 深部變形深部變形特別應注意暴雨量特別應注意暴雨量邊坡變形量關系！邊坡變形量關系！多點位移計多點位移計測斜儀測斜儀 水準測量網，觀測地表變形；水準測量網，觀測地表變形；一般表現(xiàn)：樹木斜生、前緣剪出、后裂抗裂一般表現(xiàn)：樹木斜生、前緣剪出、后裂抗裂 7.1.2 邊坡加固措施（三條途徑）邊坡加固措施（三條途徑） p 通過開挖主滑體中減載、排水措施減小下滑力通過開挖主滑體中減載、排水措施減小下滑力p 采用壓腳，預錨主動增加阻滑力或采用抗滑樁、擋墻、預錨被采用壓腳，預錨主動增加阻滑力或采用抗滑樁、擋墻、預錨被 動