第四講：巖石高邊坡變形穩(wěn)定性及其控制

巖石高邊坡穩(wěn)定性及其控制2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中大量事例表明，人工邊坡在開挖過(guò)程中的變形破裂響應(yīng)與自然邊坡在河谷下切過(guò)程中所發(fā)生的響應(yīng)具有相似形，均屬于“卸荷”響應(yīng)。從變形破壞的地質(zhì)-力學(xué)行表現(xiàn)上，這種變形具有兩種基本性質(zhì)：一是“表生改造型”的變形和破裂：即巖質(zhì)高邊坡形成過(guò)程中，伴隨河谷的下切或邊坡的開挖，邊坡應(yīng)力釋放，從而驅(qū)動(dòng)邊坡巖體產(chǎn)生變形和破裂，以適應(yīng)新的平衡狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程我們稱之為表生改造。這個(gè)階段驅(qū)動(dòng)邊坡變形和破裂的動(dòng)力是邊坡開挖引起的內(nèi)部應(yīng)力釋放，可以稱為“釋放應(yīng)力”。1開挖過(guò)程中高邊坡變形破壞響應(yīng)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中二是“時(shí)效性質(zhì)的變形”。當(dāng)邊坡完成表生改造而形成新的應(yīng)力場(chǎng)體系后，邊坡的應(yīng)力場(chǎng)將轉(zhuǎn)為以自重應(yīng)力場(chǎng)為主的狀態(tài)。這時(shí)，邊坡可能有兩種走向，一是由于沒有進(jìn)一步變形的條件從而形成新的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)而處于平衡狀態(tài)；另一種走向就是邊坡內(nèi)存在不良的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，邊坡將在自重應(yīng)力場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下，繼續(xù)發(fā)生隨時(shí)間的變形破裂過(guò)程，這個(gè)過(guò)程我們稱之為時(shí)效變形。顯然，這個(gè)階段驅(qū)動(dòng)邊坡變形、破裂甚至破壞的“動(dòng)力”是邊坡的自重。最后，隨著“時(shí)效變形”的發(fā)展，邊坡將進(jìn)入以潛在滑動(dòng)面累進(jìn)性破壞、滑動(dòng)面貫穿、滑面形成為特征的破壞階段。1開挖過(guò)程中高邊坡變形破壞響應(yīng)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中（1）強(qiáng)烈變形及破壞區(qū)

（2）時(shí)效變形區(qū)（3）表生改造區(qū)（4）應(yīng)力約束區(qū)破壞區(qū)時(shí)效變形區(qū)表生改造區(qū)應(yīng)力約束區(qū)1開挖過(guò)程中高邊坡變形破壞響應(yīng)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中

邊坡巖體的“表生改造”和“時(shí)效變形”是邊坡穩(wěn)定性地質(zhì)-力學(xué)行為的兩個(gè)重要方面。理論上，在卸荷條件下任何高邊坡都是在經(jīng)歷表生改造以后，才進(jìn)入后續(xù)的時(shí)效變形階段；也只有通過(guò)時(shí)效變形，潛在滑動(dòng)面才得以充分發(fā)育并最終貫穿，從而導(dǎo)致邊坡的最終失穩(wěn)。

邊坡經(jīng)表生改造進(jìn)入時(shí)效變形，再由時(shí)效變形進(jìn)入最終的破壞階段，嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，這是任何一個(gè)邊坡演化都將經(jīng)歷的三個(gè)階段。

1開挖過(guò)程中高邊坡變形破壞響應(yīng)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中

(1)性質(zhì)和特點(diǎn)

表生改造是與坡體開挖過(guò)程相伴生的地質(zhì)-力學(xué)行為，是卸荷回彈性質(zhì)的變形。有以下特點(diǎn)：

表生改造的變形與邊坡的開挖卸荷有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，是一種開挖坡體由于卸荷作用產(chǎn)生的回彈變形，這種變形性質(zhì)宏觀上是“彈性”的，隨著開挖的進(jìn)行，卸荷的過(guò)程而產(chǎn)生，一旦開挖過(guò)程結(jié)束，變形很快就停止，幾乎沒有后續(xù)的變形。變形的方向也是指向與臨空面垂直方向的；

會(huì)產(chǎn)生與變形相對(duì)應(yīng)的卸荷破裂，但方向是平行臨空面的。

表生改造一方面起到釋放坡體應(yīng)力，促進(jìn)邊坡應(yīng)力場(chǎng)形成的作用；另一方面，這個(gè)過(guò)程的發(fā)生形成了邊坡淺表部的“卸荷松弛帶”，從而劣化了巖體的工程地質(zhì)條件，主要表現(xiàn)在：卸荷松弛帶破壞了邊坡的巖體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致巖體宏觀強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度的降低，形成邊坡繼續(xù)變形的幾何和力學(xué)邊界條件等。

關(guān)于表生改造變形2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中有的邊坡表生改造完成后，就會(huì)處于穩(wěn)定狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生隨時(shí)間的變形，即進(jìn)入不了“時(shí)效變形”階段。反映在監(jiān)測(cè)曲線上就是變形隨開挖過(guò)程而發(fā)展，盡管開挖過(guò)程中還可能出現(xiàn)較大的變形速率（高應(yīng)力、快速開挖情形），但開挖結(jié)束后，位移速率將迅速降低，并趨于平緩，兩者基本同步（“同步型”）；邊坡進(jìn)入不了時(shí)效變形，進(jìn)而也沒有整體失穩(wěn)破壞的可能。因此，這類邊坡通常整體是穩(wěn)定的。

(2)條件

那么，什么樣的邊坡只產(chǎn)生表生改造變形呢？顯然識(shí)別這類邊坡是很重要的！

邊坡內(nèi)沒有特定的不利結(jié)構(gòu)面或結(jié)構(gòu)面組合！關(guān)于表生改造變形2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中三峽船閘高邊坡1999.05（整體塊狀結(jié)構(gòu)巖體的邊坡）2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中

TP21GP02測(cè)點(diǎn)（右線南坡15571,高程200m）變形過(guò)程線（據(jù)[28]）變形監(jiān)測(cè)情況外觀點(diǎn)變形2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中開挖引起的卸荷2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中工程概況岷江紫坪鋪水電站2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中8007509002/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中進(jìn)水口邊坡的巖體結(jié)構(gòu)特征2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中L10邊坡中下段上游側(cè)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中L10L11變形破裂機(jī)理—壓縮傾倒型2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中硐臉邊坡857m便道一帶L11下部巖層的傾倒拉裂縫

硐臉邊坡頂部因壓縮蠕變傾倒引起的墻體拉裂現(xiàn)象變形破裂現(xiàn)象2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中MP1MP2MP3MP4引水發(fā)電洞進(jìn)水口邊坡監(jiān)測(cè)布置圖邊坡變形監(jiān)測(cè)MP52/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中MIP1多點(diǎn)位移計(jì)時(shí)間－位移過(guò)程線MIP1多點(diǎn)位移計(jì)位移－孔深曲線邊坡變形監(jiān)測(cè)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中MIP4多點(diǎn)位移計(jì)位移－孔深曲線MIP4多點(diǎn)位移計(jì)時(shí)間－位移過(guò)程線邊坡變形監(jiān)測(cè)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中

①隨著邊坡的開挖（約7個(gè)月），邊坡的變形有明顯增大的趨勢(shì)；在受支護(hù)措施控制的情況下，邊坡的最大變形量已達(dá)55mm以上。從2002年11月30日開始（不包括此前的變形），到2003年5月31日，位于865高程的MIP4測(cè)點(diǎn)表面點(diǎn)的位移量為55.8mm，

845m高程的MIP3測(cè)點(diǎn)表面點(diǎn)的位移量為32.5mm。隨著高程的降低，邊坡的變形具有減弱的趨勢(shì)，表現(xiàn)在邊坡的變形量及變形涉及深度均逐漸減小。

②從位移與孔深的關(guān)系看，開挖量較大的硐臉邊坡，845m高程以上的MIP1、MIP3、MIP4等監(jiān)測(cè)點(diǎn)一帶的邊坡變形的最大涉及深度一般可達(dá)25－30m左右，但變形主體發(fā)生在0-10~12米的范圍內(nèi)，如MIP4測(cè)點(diǎn)位移主要發(fā)生在7.0m以外的坡體，而7~26m位移隨深度的增加而遞減，26.0m以內(nèi)的巖體已基本未有變形。邊坡變形監(jiān)測(cè)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中

③2003年2月初，隨著開挖量的增大，邊坡的變形持續(xù)增大，自2003年4月中旬始，隨著坡體開挖結(jié)束、錨索支護(hù)的加強(qiáng)以及進(jìn)水口處閘室修建等，尤其是邊坡上部對(duì)穿錨索的施工完畢，邊坡的變形明顯得到控制，位移曲線逐漸趨于平緩，2003年5月份各支儀器表面點(diǎn)的平均位移速率均小于0.10mm/d，2003年5月份始邊坡已趨穩(wěn)定。

④上述監(jiān)測(cè)資料顯示，開挖邊坡的變形具有傾倒變形的特征，這與邊坡結(jié)構(gòu)分析及邊坡的變形跡象所顯示的變形特征具有較好的一致性。

邊坡變形監(jiān)測(cè)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中認(rèn)識(shí)（1）邊坡的變形隨著開挖的進(jìn)行而發(fā)展，開挖的結(jié)束而停止，兩者基本同步。表明這種變形的產(chǎn)生主要受開挖卸荷的影響，是邊坡開挖過(guò)程中，坡體的卸荷回彈的調(diào)整變形，變形本身具有“彈性性質(zhì)”。變形的量級(jí)最大50-60mm。（2）邊坡的變形主要發(fā)生在淺表層0-10m的范圍內(nèi)。這個(gè)深度相當(dāng)于開挖引起邊坡的“強(qiáng)卸荷區(qū)”，顯然是在正常的范圍之內(nèi)。（3）盡管邊坡中有反傾向坡內(nèi)的軟弱巖帶，但是由于傾向坡內(nèi)，并沒有對(duì)邊坡的整體變形起到控制作用。因此，邊坡開挖結(jié)束后，由于坡體不存在繼續(xù)變形的結(jié)構(gòu)條件，變形也就很快停止了。（4）顯然，這類邊坡只具備開挖卸荷過(guò)程中發(fā)生表生改造變形(卸荷回彈變形)的動(dòng)力條件，而不具備發(fā)生“時(shí)效變形”的結(jié)構(gòu)條件。2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中小灣進(jìn)水口邊坡變形分析2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中1150116011701180119012001210122012301245張2.5cm正錯(cuò)2cm拱肩槽層面松弛開裂進(jìn)水口-拱肩槽聯(lián)結(jié)段邊坡裂縫分布(示意)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中進(jìn)水口-拱肩槽聯(lián)結(jié)段邊坡裂縫正錯(cuò)(剪脹)現(xiàn)象(EL.1190m馬道)正錯(cuò)2cm2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中（1220m高程，靠近f3，變形輕微:總變形量約6mm：0.5mm/月）協(xié)調(diào)漸變型：1，12號(hào)內(nèi)觀點(diǎn)為代表，變形表現(xiàn)一定的連續(xù)性和由表及里的漸變性。邊坡變形監(jiān)測(cè)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中

這類變形總體表現(xiàn)為變形量由坡面向坡內(nèi)逐漸變形，漸進(jìn)連續(xù)變化。表明坡體的變形是連續(xù)的，沒有受到特定的結(jié)構(gòu)面控制。總變形量較小，其量級(jí)取決于巖體的宏觀特性和支護(hù)的強(qiáng)度。盡管12號(hào)點(diǎn)變形量相對(duì)較大，但仍在巖體的正常變形范圍內(nèi)。邊坡變形監(jiān)測(cè)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中淺表松弛型：3，6，8，10，11，13號(hào)內(nèi)觀點(diǎn)為代表。變形具有不連續(xù)性：0-3m(個(gè)別8m)范圍內(nèi)變形相對(duì)較大，3-5mm/月，個(gè)別（局部）達(dá)十余mm；此以內(nèi)變形量小，總量毫米級(jí)，速率低，0.5-2mm/月，屬正常變形。邊坡變形監(jiān)測(cè)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中邊坡變形監(jiān)測(cè)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中總的來(lái)看，這類點(diǎn)所代表的部位巖體發(fā)生的是淺表部的正常卸荷松弛，深度范圍3-5m，個(gè)別8m，變形量一般3-5mm/月，個(gè)別點(diǎn)可達(dá)十余mm。淺表部的變形不受某一明顯的特定結(jié)構(gòu)面控制，而是形成卸荷松弛帶。邊坡變形監(jiān)測(cè)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中1220m高程，靠近f89-1

回彈錯(cuò)動(dòng)型：變形在距坡面一定深度范圍內(nèi)具有很好的同步性和一致性。表明在這個(gè)深度上存在特定的結(jié)構(gòu)面，控制了其外側(cè)邊坡在開挖卸荷過(guò)程中的整體回彈變形。2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中1220m高程，靠近f89-1邊坡變形監(jiān)測(cè)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中變形方向?yàn)镹E向，受開挖臨空面控制，仍然屬于回彈變形，只不過(guò)是沿緩面發(fā)生，一定深度范圍內(nèi)變形具有同步性、一致性。邊坡變形監(jiān)測(cè)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中小灣水電站飲水溝堆積體變形與災(zāi)害防治2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中

2003年11月17日，飲水溝堆積體邊坡開始出現(xiàn)異常變形

2003年12月17日，在堆積體下游側(cè)緣附近EL.1420~1480m馬道間發(fā)現(xiàn)裂縫隨后在堆積體上游側(cè)緣、堆積體上部也相繼發(fā)現(xiàn)裂縫。此外，在1378排水洞洞壁(襯砌)也有裂縫發(fā)育。邊坡變形開裂跡象總的看來(lái)，自2003年12月17日發(fā)現(xiàn)裂縫以來(lái)，隨著邊坡變形的發(fā)展，不斷有新增裂縫出現(xiàn)，分布范圍擴(kuò)大；已有裂縫發(fā)生不同程度的位移，甚至出現(xiàn)延伸長(zhǎng)度擴(kuò)展。到2004年3月31日，堆積體坡面上EL.1245~1588m之間先后共出現(xiàn)約150條裂縫。

變形過(guò)程及趨勢(shì)分析2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中●坡面裂縫總體發(fā)育特征

1)2003年12月17日～2004年3月31日之間，每天新增裂縫條數(shù)及每天發(fā)生長(zhǎng)度擴(kuò)展的裂縫條數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，裂縫的形成與發(fā)展表現(xiàn)出明顯的階段性：裂縫形成→變形累計(jì)→裂縫長(zhǎng)度擴(kuò)展、新增裂縫→變形累計(jì)(圖3-1)。顯然，新裂縫出現(xiàn)或已有裂縫發(fā)生長(zhǎng)度擴(kuò)展應(yīng)代表著一種“非穩(wěn)定擴(kuò)展”，而裂縫位移的持續(xù)增大則代表著一種“穩(wěn)定擴(kuò)展”。由此看來(lái)，堆積體邊坡坡面裂縫的發(fā)展，大體從2004年2月下旬即進(jìn)入了“穩(wěn)定擴(kuò)展階段”。此后，之所以未出現(xiàn)進(jìn)一步的、新的“非穩(wěn)定擴(kuò)展”可能與以下兩方面因素有關(guān)：一是，它的出現(xiàn)需要一定程度的變形累計(jì)；二是，搶險(xiǎn)支護(hù)在后期逐漸開始發(fā)揮作用。變形過(guò)程及趨勢(shì)分析2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中

2)在整個(gè)堆積體坡面上，裂縫的空間分布是極不均勻的，隨著時(shí)間的持續(xù)，新增裂縫的分布出現(xiàn)明顯的遷移特點(diǎn)(圖3-2)。

2003年12月中下旬出現(xiàn)的裂縫，數(shù)量較少、延伸長(zhǎng)、連通程度高，集中分布于堆積體上下游側(cè)緣及其附近。裂縫形態(tài)以縱向裂縫為主，少量弧形、橫向、斜向裂縫。以剪性或剪張性為主、少量張性。

2004年2月中上旬(2月5日~2月17日)新增的裂縫，數(shù)量較多、延伸相對(duì)較短，連通程度低，大多數(shù)分布于EL.1480m馬道及其以上的堆積體表面。裂縫形態(tài)以橫向、斜向裂縫為主，少量縱向裂縫。以張剪性或張性為主。2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中①②③④①變形啟動(dòng)階段（03年11月17日～04年1月13日）②時(shí)效變形快速發(fā)展階段（1月13日～1月31日）③均勻蠕滑階段（1月31日～3月31日）④變形趨穩(wěn)階段（4月1日以來(lái)）變形階段(以TP-35#為例)變形過(guò)程及趨勢(shì)分析2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中

2號(hào)山梁Ⅲ區(qū)表面測(cè)點(diǎn)位移～時(shí)間過(guò)程曲線2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中

（1）上述的討論可以歸結(jié)為：開挖邊坡的演化同樣是一個(gè)動(dòng)態(tài)的地質(zhì)-力學(xué)過(guò)程，邊坡通過(guò)變形的積累（量變），逐漸發(fā)展到破壞的發(fā)生（質(zhì)變，災(zāi)變），這個(gè)過(guò)程具體就表現(xiàn)在上述隨時(shí)間的三階段演化上。

從這個(gè)意義上講，高邊坡的“穩(wěn)定性”是隨邊坡變形-破壞發(fā)生、發(fā)展的一個(gè)動(dòng)態(tài)問題。我們所看到的只是這個(gè)“過(guò)程”的某個(gè)具體“片段”，而需要的則是對(duì)這個(gè)過(guò)程的全面了解和掌握，尤其是伴隨這個(gè)過(guò)程，高邊坡的潛在滑動(dòng)面是怎樣孕育和演化的。只有從全過(guò)程上、內(nèi)部作用機(jī)理上掌握其變形破壞的演變規(guī)律和滑動(dòng)面貫穿機(jī)制，才能對(duì)其穩(wěn)定性現(xiàn)狀和今后發(fā)展趨勢(shì)作出合理的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。2高邊坡的變形穩(wěn)定性及分析評(píng)價(jià)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中

（2）基于以上的認(rèn)識(shí)，“巖石高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)”的核心就是要闡明邊坡變形破壞的過(guò)程和機(jī)理，并從地質(zhì)-力學(xué)的角度進(jìn)行刻畫，而這種刻畫的關(guān)鍵是“變形”。因此，與傳統(tǒng)意義上的“強(qiáng)度穩(wěn)定性問題”不同，巖石高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)更應(yīng)該是一個(gè)“變形穩(wěn)定性”問題。實(shí)際上，傳統(tǒng)的基于極限平衡理論的“強(qiáng)度穩(wěn)定性”是變形發(fā)展到累進(jìn)性破裂階段、滑動(dòng)面基本形成后的狀態(tài)，而對(duì)絕大多數(shù)巖石高邊坡而言，滑動(dòng)面是伴隨變形-破裂發(fā)展而逐漸孕育的，在變形的初期或一定階段，滑動(dòng)面尚未形成，也就不存在所謂傳統(tǒng)的“強(qiáng)度穩(wěn)定性”問題。因此，巖石高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)應(yīng)該采用“變形穩(wěn)定性分析”的途徑。2高邊坡的變形穩(wěn)定性及分析評(píng)價(jià)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中軸向應(yīng)變ea(contraction)軸向應(yīng)力差DsaDeaDer裂隙壓密階段線彈性階段微裂隙產(chǎn)生階段抗壓強(qiáng)度微裂隙增加階段宏觀裂縫出現(xiàn)，累進(jìn)性破壞沿裂隙滑動(dòng)破壞屈服峰值殘余比例2高邊坡的變形穩(wěn)定性及分析評(píng)價(jià)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中損傷的產(chǎn)生損傷發(fā)展階段斷續(xù)的損傷相互貫通形成累進(jìn)性破壞潛在滑面貫穿滑坡發(fā)生變形量U時(shí)間

T屈服峰值強(qiáng)度邊坡潛在滑動(dòng)面隨時(shí)間形成和發(fā)展的物理機(jī)制2高邊坡的變形穩(wěn)定性2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中損傷的產(chǎn)生損傷發(fā)展階段潛在滑面貫穿滑坡發(fā)生變形量U時(shí)間

T加速蠕變階段等速蠕變階段初始蠕變階段時(shí)效變形階段表生階段大變形及累進(jìn)性破壞階段斷續(xù)的損傷相互貫通形成累進(jìn)性破壞邊坡變形-破壞的階段劃分2高邊坡的變形穩(wěn)定性及分析評(píng)價(jià)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中損傷的產(chǎn)生損傷發(fā)展階段潛在滑面貫穿滑坡發(fā)生變形量U時(shí)間

T加速蠕變階段等速蠕變階段初始蠕變階段時(shí)效變形階段表生階段大變形及累進(jìn)性破壞階段邊坡變形穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)原理

UmaxUpU1t變形穩(wěn)定性系數(shù)：

K1=U1/Up,K2=U2-Up/Umax-UpU22高邊坡的變形穩(wěn)定性及分析評(píng)價(jià)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中

（3）“變形穩(wěn)定性分析”包含兩方面的涵義：

一方面是通過(guò)高邊坡變形破壞現(xiàn)象的分析和機(jī)制的研究，以滑動(dòng)面演化過(guò)程描述為基礎(chǔ)，建立邊坡變形破壞的機(jī)理模型，從而提出穩(wěn)定性的判據(jù)和失穩(wěn)準(zhǔn)則；另一方面，是充分運(yùn)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)-力學(xué)理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高邊坡變形破壞演變的全過(guò)程模擬和過(guò)程控制，從而根據(jù)模擬結(jié)果對(duì)穩(wěn)定性現(xiàn)狀進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，并通過(guò)模型的時(shí)-空延拓進(jìn)行穩(wěn)定性預(yù)測(cè)。實(shí)際上，以上兩個(gè)方面是相互支撐，有機(jī)結(jié)合的，前者偏重地質(zhì)分析，后者則強(qiáng)調(diào)模型的理論驗(yàn)證和整體分析。2高邊坡的變形穩(wěn)定性及分析評(píng)價(jià)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中

根據(jù)以上變形穩(wěn)定性的原理，高邊坡穩(wěn)定性的控制，關(guān)鍵在于控制變形；變形控制住了，不具備進(jìn)一步發(fā)展的條件了，滑動(dòng)面的演化就會(huì)在“孕育”或者“發(fā)展”階段結(jié)束，從而進(jìn)入不了最終的累進(jìn)性破壞階段。

3高邊坡穩(wěn)定性的控制原理2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中3.高邊坡變形穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及其控制原理潛在滑面貫穿滑坡發(fā)生變形量U時(shí)間

T加速蠕變階段等速蠕變階段初始蠕變階段時(shí)效變形階段累進(jìn)性破壞階段表生階段變形控制的主要對(duì)象從時(shí)間和代價(jià)均不宜控制的變形2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中一般意義上講，如果邊坡中沒有不利的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面，邊坡只會(huì)產(chǎn)生開挖卸荷引起的“表生改造變形”，而后就處于穩(wěn)定狀態(tài)；通常情況下，它不會(huì)影響邊坡的整體穩(wěn)定性，因此，一般的邊坡可以不更多的考慮對(duì)它的控制（控制起來(lái)難度也比較大！）。但是不是所有情形都這樣呢？這關(guān)鍵還要看這種“表生改造”變形的程度和工程的重要性。對(duì)重要等級(jí)的工程邊坡，過(guò)大的變形同樣會(huì)影響邊坡的工作狀態(tài)，這同樣也是一個(gè)穩(wěn)定性問題（“變形穩(wěn)定性”）。因此，在這種情形下，對(duì)這類變形進(jìn)行合理的評(píng)價(jià)，在開挖過(guò)程中采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧┤匀皇潜匾摹?/p>

必須明確的是，這種情形下，所采取的邊坡穩(wěn)定性控制措施是針對(duì)淺表層的“表生改造”變形所采取的，不是針對(duì)沿著特定破壞面的“強(qiáng)度穩(wěn)定性”問題采取的。兩者在設(shè)計(jì)的控制范圍和控制的工程量上應(yīng)該有本質(zhì)的區(qū)別。

3高邊坡穩(wěn)定性的控制原理2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中工程經(jīng)驗(yàn)表明，發(fā)生這種變形的邊坡在地質(zhì)上前提條件是沒有顯著的失穩(wěn)破壞控制性結(jié)構(gòu)面，通常具有以下的特點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)狀態(tài)較好，通常具有整體或塊狀結(jié)構(gòu)的邊坡；（2）反傾層狀結(jié)構(gòu)邊坡或近水平層狀結(jié)構(gòu)邊坡；（3）含有陡裂面，但通常產(chǎn)狀近直立。。。。。。。。3高邊坡穩(wěn)定性的控制原理2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中

當(dāng)邊坡中存在不利的地質(zhì)結(jié)構(gòu)面，邊坡在完成“表生改造”變形后，將進(jìn)入“時(shí)效變形”階段。這種邊坡具有極大的破壞潛在風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)這種邊坡必須采取強(qiáng)有力的變形控制措施，否則坡體中的弱面可能會(huì)因?yàn)槌掷m(xù)的變形而逐漸喪失強(qiáng)度，反過(guò)來(lái)又促使邊坡變形進(jìn)一步發(fā)展，變形-強(qiáng)度曲線跨越了峰值，進(jìn)入累進(jìn)性破壞階段，坡體最終產(chǎn)生整體滑移性質(zhì)的失穩(wěn)破壞。

對(duì)這種性質(zhì)變形的控制時(shí)機(jī)，理論上應(yīng)該是在時(shí)效變形的初期，而且越早越好。遲了，變形充分發(fā)展，滑動(dòng)面的演化進(jìn)入不可逆轉(zhuǎn)的狀態(tài)，這時(shí)，一方面留給支護(hù)的時(shí)間縮短；另一方面，支護(hù)的強(qiáng)度也會(huì)陡然增大。3高邊坡穩(wěn)定性的控制原理2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中潛在滑面貫穿滑坡發(fā)生變形量U時(shí)間

T加速蠕變階段等速蠕變階段初始蠕變階段時(shí)效變形階段大變形及累進(jìn)性破壞階段表生階段有利的控制階段不利的控制階段不可控制階段邊坡變形穩(wěn)定性的控制原理3高邊坡穩(wěn)定性的控制原理2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中①②③④2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中

上述的分析表明，大部分的情況下，高邊坡的“不穩(wěn)定性”首先表現(xiàn)為隨時(shí)間持續(xù)發(fā)展的時(shí)效變形過(guò)程，當(dāng)變形量累積到一定程度，邊坡才進(jìn)入快速發(fā)展階段（或加速蠕變階段）。這個(gè)從時(shí)效變形轉(zhuǎn)入加速蠕變的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，可以認(rèn)為是潛在滑動(dòng)面的強(qiáng)度得到最大調(diào)動(dòng)的時(shí)候；這之后，潛在滑動(dòng)面將出現(xiàn)“損傷”的非穩(wěn)定的擴(kuò)展，出現(xiàn)累進(jìn)性的破壞，滑面強(qiáng)度迅速降低，坡體變形快速發(fā)展，最終失穩(wěn)破壞。這時(shí)，潛在滑動(dòng)面的強(qiáng)度通常是在殘余點(diǎn)上。由此可見，高邊坡穩(wěn)定性不是一個(gè)簡(jiǎn)單的“強(qiáng)度穩(wěn)定性”的概念，而是一個(gè)變形穩(wěn)定性問題。這類問題用傳統(tǒng)的極限平衡理論往往是很難評(píng)價(jià)的。實(shí)際工程中，在使用這套方法時(shí)，常常也出現(xiàn)這樣的尷尬，就是將室內(nèi)或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)獲得的強(qiáng)度參數(shù)做各種認(rèn)為的折減或整調(diào)，來(lái)符合所謂的“實(shí)際情況”。3高邊坡穩(wěn)定性的控制原理2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中高邊坡工程地質(zhì)環(huán)境條件研究工程地質(zhì)-力學(xué)模型地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型巖，土，水靜動(dòng)力學(xué)參數(shù)巖土體結(jié)構(gòu)模型及力學(xué)模型研究4.基于“變形理論”的高邊坡變形過(guò)程模擬與過(guò)程控制技術(shù)

實(shí)施的技術(shù)流程2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中邊坡變形破壞機(jī)理概念模型的建立邊坡變形破壞全過(guò)程模擬再現(xiàn)及概念模型的驗(yàn)證小變形階段模擬（有限元模擬）非連續(xù)變形及運(yùn)動(dòng)過(guò)程模擬（DDA,UDEC,DEM）大變形階段模擬（Flac）邊坡失穩(wěn)及災(zāi)害形成的機(jī)理模型高邊坡變形破壞機(jī)制及變形穩(wěn)定性分析邊坡變形破壞現(xiàn)象調(diào)查邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中地質(zhì)體變形破壞模型防治方案的初步設(shè)計(jì)規(guī)范(靜力學(xué))地質(zhì)體與支擋結(jié)構(gòu)間相互作用分析變形理論整體優(yōu)化設(shè)計(jì)防治方案的有效性檢驗(yàn)FEM,DEMUDEC,FLAC防治方案的優(yōu)化監(jiān)控----反饋設(shè)計(jì)最優(yōu)化理論控制論高邊坡變形控制設(shè)計(jì)2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中幾個(gè)基本的原則：

（1）低開口

（2）高清坡（3）緩接坡（4）強(qiáng)鎖頭（5）緊箍腳

5.基于變形控制的巖石高邊坡設(shè)計(jì)原則2/6/2023邊坡穩(wěn)定性分析李建中（1）低開口：邊坡開口線確定的原則一方面是要考慮邊坡本身的地質(zhì)條件；另一方面也要考慮盡量減少對(duì)自然邊坡的影響，尤其是在開口線上方存在