巖體力學(xué)與巖體工程（九）（新版）

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁（三）楔形滑動巖坡穩(wěn)定分析前面所研究的巖坡穩(wěn)定分析主意，都是適用于走向平行或臨近平行坡面的滑動破壞。前已說明，只要滑動破壞面的走向是在坡面走向的±200范圍以內(nèi)，則用這些分析主意就是有效的。本節(jié)研究另一種滑動破壞，這時沿著發(fā)生滑動的結(jié)構(gòu)剛強面的走向都交切于坡頂線，而分離的楔形體沿著兩個這樣盼平面的交線發(fā)生錯動，即楔形滑動，見圖（19-80a)。七、巖質(zhì)邊坡的加固與治理（一）整治原則巖質(zhì)邊坡之所以失穩(wěn)，普通認(rèn)為是因為巖體下滑力增強，或是因為巖體抗滑力降低。因而巖質(zhì)邊坡的加固措施要針對這兩方面的實際情形來改善邊坡的安全系數(shù)。整治滑坡大體原則上分兩種情況：一是針對病因采取的措施，以制止滑動或控制滑坡發(fā)展為主；一是針對危害采取的措施，要經(jīng)歷住滑坡的作用或避免危害。兩者均須對滑坡變形產(chǎn)生的基本條件、主要緣故和變形過程了解清晰，然后才干針對病因采取整治措施?；抡慰偟脑瓌t是以預(yù)防為主，治理為輔，力求做到防患于未然。(二)整治措施針對不同情況，邊坡變形破壞的防治措施大致可分為以下幾類。1．支擋工程支擋工程是改善邊坡力學(xué)平衡條件。提高邊坡抗滑力最常用的措施，主要有擋墻、抗滑樁、錨桿（索）和支撐工程等。擋墻也叫擋土墻，是目前較普遍使用的一種抗滑工程。它位于滑體的前緣，借助于自身的分量以支擋滑體的下滑力，且與排水措施聯(lián)合使用。按建造材料和結(jié)構(gòu)形式不同，有抗滑片石垛、抗滑片石竹籠、漿砌石抗滑擋墻、混凝土或鋼筋混凝土抗滑擋墻等。擋墻的特點是結(jié)構(gòu)比較容易，可以就地取材，而且能夠較快地起到穩(wěn)定滑坡的作用。但一定要把擋墻的基礎(chǔ)設(shè)置于最低滑動面之下的穩(wěn)固層中，墻體中應(yīng)預(yù)留泄水孔，并與墻后的盲溝延續(xù)起來?？够瑯妒怯靡灾趸w的下滑力，使之固定于滑床的樁柱。它的優(yōu)點是施工安全、方便、省時、省工、省料。且對坡體的擾動少，所以也是國內(nèi)外廣為應(yīng)用的一種支擋工程。它的材料有木、鋼、混凝土及鋼筋混凝土等。施工時可灌注，也可錘擊貫人?？够瑯镀胀〝U散設(shè)置在滑坡的前緣部位，且將樁身全長的1/4～1/3埋置于滑坡面以下的穩(wěn)固層中（見圖19-82）。錨桿（索）是一種防治巖質(zhì)邊坡滑坡和崩塌的有效措施。利用錨桿（索）上所施加的預(yù)應(yīng)力，以提高滑動面上的法向應(yīng)力，進(jìn)而提高該面的抗滑力，改善剪應(yīng)力的分布情況(見圖19-83)。支撐主要用來防治陡峭邊坡頂部的危巖體，防止其崩落。2、排水邊坡變形破壞常與水的作用有密切關(guān)系，因此要采取措施排除邊坡地段的地表水和地下水，以消除或減輕水對邊坡的危害作用。首先要攔截流人被保護(hù)邊坡區(qū)或滑坡地段的地表水流。應(yīng)在邊坡保護(hù)區(qū)或滑坡區(qū)外設(shè)置環(huán)形截水溝，將水流旁引。該截水溝的迎水面溝壁上應(yīng)設(shè)置泄水孔，以排除部分地下水。在被保護(hù)的邊坡區(qū)或滑坡體內(nèi)，也應(yīng)充足利用地形和天然溝谷，布置樹枝狀排水系統(tǒng)，以阻止地表水沖刷坡面和滲入地下。排水溝應(yīng)用片石或混凝土鋪砌。排除地下水可使坡體的含水量及其中的iL隙水壓力降低，以增強抗滑力和減小下滑力。排水的措施較多，有截水溝、盲溝、水平鉆孔、盲洞、集水井等。排水措施普通是與其他措施配合使用的。3．減荷反壓這一主意在滑坡防治中應(yīng)用較廣。減荷的目的在于降低坡體的下滑力，其主要的主意是將滑坡體后緣的巖土體削去一部分或?qū)⑤^陡的邊坡減緩。但是單純的減荷往往不能起到，阻滑的作用。最好與反壓措施結(jié)合起來，即將減荷削下的土石堆于邊坡或滑體前緣的阻滑部位，使之既起到降低下滑力，又增強抗滑力的良好效果，這種措施對防治推進(jìn)式滑坡效果較好。4．其他措施其他措施指護(hù)坡、改善巖土性質(zhì)、防御繞避等措施。護(hù)坡是為了防止水流對邊坡的沖刷或沖蝕；也可以防止坡面的風(fēng)化。為了防止河水沖刷或海、湖、水庫水的波浪沖蝕，普通修筑擋水防護(hù)工程（如擋水墻、防波堤、砌石及拋石護(hù)坡等）和導(dǎo)水工程（如導(dǎo)流堤、丁壩、導(dǎo)水邊墻等）。為了防止易風(fēng)化巖石所組成的邊坡表面的風(fēng)化剝落，可采用噴漿、灰漿抹面和漿砌片石等護(hù)坡措施。改善巖土性質(zhì)的目的，是為了提高巖土體的抗滑能力，也是防止邊坡變形破壞的一種有效措施。常用的有化學(xué)灌漿法、電滲排水法等。它們主要用于巖土體性質(zhì)的改善，也可用于巖體中剛強夾層的加固處理。習(xí)題46巖質(zhì)邊坡的破壞式式可分為。A．巖崩和巖滑B．平面滑動和圓弧滑動C．圓弧滑動和傾倒破壞D．傾倒破壞和楔形滑動提醒：巖質(zhì)邊坡的破壞類型無數(shù)，劃分方式多樣，圓滑滑動、平面滑動、楔形滑動是按照破壞面形狀的分類。所以除了選項A以外，其他三個選項都不對。答案：A47平面滑動時滑動面的傾角口與坡面傾角a的關(guān)系是。A．β=aB．β>aC．β<aD．β>=a提醒：惟獨當(dāng)滑動面的傾角小于邊坡傾角時，滑動面才可能與坡面相交發(fā)生滑動，這是平面滑動破壞的一個基本條件。答案：C48平面滑動時滑動面的傾角口與滑動面的摩擦角妒的關(guān)系為。A.β>φB．β<φC.β>=φD.β=φ提醒：惟獨當(dāng)滑動面的傾角大于滑動面的摩擦角時，才可能克服滑面上的摩擦力。．答案：A49巖石邊坡的穩(wěn)定性主要取決于。①邊坡高度和邊坡角②巖石強度③巖石類型④剛強結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀及性質(zhì)⑤地下水位的高低和邊坡的滲水性能A．①④B．②③C．①②④⑤D．①④⑤提醒：巖坡的穩(wěn)定主要取決于邊坡的幾何形狀、巖石的強度、結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀及性質(zhì)、地下水的分布等因素，與巖石的類型關(guān)系不大。答案：C50勻稱的巖質(zhì)邊坡中，應(yīng)力分布的特征為。A．應(yīng)力勻稱分布B．應(yīng)力向臨空面附近擴散C．應(yīng)力向坡頂面擴散D．應(yīng)力分布無顯然邏輯提醒：均質(zhì)邊坡中，臨空面附近的應(yīng)力變化較大，并非只限于坡頂。答案：B51巖質(zhì)邊坡的圓弧滑動破壞，普通發(fā)生在。A．不勻稱巖體B．薄層脆性巖體C．厚層泥質(zhì)巖體D．多層異性巖體提醒：圓弧破壞普通發(fā)生在非成層的均質(zhì)巖體中，或者極破碎、強風(fēng)化的剛強巖體中，上述答案中與發(fā)生條件最臨近的應(yīng)為C。這是因為泥質(zhì)巖體比較剛強，層厚較大時，也可近似地看成均質(zhì)巖體。答案：C52巖坡發(fā)生巖石崩塌破壞的坡度，普通認(rèn)為是。A．>450時13．>550時C．>750時D．900時提醒：崩塌破壞的基本條件是邊坡較陡，普通認(rèn)為邊坡傾角大于60。才可能發(fā)生崩塌破壞。答案：B53單一平面滑動破壞的巖坡，滑動體后部可能浮上的張拉裂縫的深度為（巖石重度γ，滑面粘聚力c，內(nèi)摩擦角φ）。提醒：回答此題需要記住張裂縫極限深度的計算公式，準(zhǔn)確公式應(yīng)為A。答案：A54按照滑坡的形成緣故可將滑坡劃分為。A．工程滑坡與天然滑坡B．牽引式滑坡與推移式滑坡C．降雨引起的滑坡與人T開挖引起的滑坡D．爆破震動引起的滑坡與地震引起的滑坡提醒：滑坡的分類方式無數(shù)，本題問的是按照滑坡發(fā)生緣故舉行分類，選項B為按照受力機制的劃分，選項C和D都不全面。答案：A55使用抗滑樁加固巖質(zhì)邊坡時，普通可以設(shè)置在。A．滑動體前緣B．滑動體中部C、滑動體后部D．任何部位提醒：抗滑樁是防止邊坡滑動的支擋結(jié)構(gòu)，放在滑坡體的中上部及后部時，其支擋作用會大打折扣，普通情況下，盡可能放在前緣。答案：A56已知巖質(zhì)邊坡的各項指標(biāo)如下：γ=25Kn/m3，坡角600，若滑面為單一平面，且與水平面呈450，滑面上C=20kPa，φ=300，當(dāng)滑動體處于極限平衡時的邊坡極限高度為。A.8.41mB.17.9mC.13.72mD.22.73m提醒：平面滑動破壞邊坡的極限高度可由以下公式計算，將有關(guān)參數(shù)代人后，按照所得結(jié)果判斷準(zhǔn)確答案。答案：B57巖質(zhì)邊坡發(fā)生傾倒破壞的最主要的影響因素是。A．裂隙水壓力B．邊坡坡度C．結(jié)構(gòu)面的傾角D.節(jié)理間距提醒：傾倒破壞主要是因為反傾巖層的傾角過大所致。答案：c58下列關(guān)于勻稱巖質(zhì)邊坡應(yīng)力分布的描述中，哪一個是錯誤的？A．斜坡在形成中發(fā)生了應(yīng)力重分布現(xiàn)象B．斜坡在形成中發(fā)生了應(yīng)力擴散現(xiàn)象C．斜坡形成中，最小主應(yīng)力跡線偏轉(zhuǎn)，表現(xiàn)為平行于臨空面D．斜坡形成中，臨空面附近巖體近乎處于單向應(yīng)力狀態(tài)提醒：巖質(zhì)邊坡形成過程中，因為應(yīng)力重新分布，主應(yīng)力發(fā)生偏轉(zhuǎn)，在坡面和坡頂附近，最大主應(yīng)力作用方向近似平行于臨空面，同時坡腳處應(yīng)力擴散最為嚴(yán)重，臨空面近乎處于單向應(yīng)力狀態(tài)。按照這些特點即可判斷準(zhǔn)確答案。答案：C59防治滑坡的處理措施中，下列哪項所述不準(zhǔn)確？A．設(shè)置排水溝以防止地面水浸入滑坡地段B．采用重力式抗滑擋墻，墻的基礎(chǔ)底面埋置于滑動面以下的穩(wěn)定土（巖）層中C．對滑體采用深層攪拌法處理D．在滑體主動區(qū)卸載或在滑體阻滑區(qū)段增強豎向荷載提醒：上述的四個答案中，第三個答案顯然有問題。對滑體采用深層攪拌法處理，固然可以增強滑體的整體性，但并沒有改變滑動面的受力情況，起不到防止滑坡的作用，因此不準(zhǔn)確。答案：C60無論矩形柔性基礎(chǔ)，還是圓形柔性基礎(chǔ)，當(dāng)受豎向均布荷載時，其中央沉降量比其他部位的沉降量。A．大B．相等C．小D．小于或等于提醒：柔性基礎(chǔ)受到豎向的均布荷載作用時，因為基礎(chǔ)的剛度較小，所以不同部位的沉降是不同的，很顯然，中央部位的沉降應(yīng)大于邊緣的沉降。答案：A61從理論上決定巖基極限承載力時需要哪些條件？①平衡條件②屈服條件③巖石的本構(gòu)方程④幾何方程A．①B．③④C．①②D．①④提醒：采用理論主意計算巖基承載力時，普通假定巖體處于極限平衡狀態(tài)，這樣就需要巖體的屈服條件。同時，基礎(chǔ)巖體也必須處于平衡狀態(tài)，理應(yīng)滿意平衡方程。幾何方程和本構(gòu)關(guān)系則主要用于變形計算。答案：C第五節(jié)巖體力學(xué)在巖基工程中的應(yīng)用一、巖基的基本概念近年來，許多高層或大型建（構(gòu)）筑物，其基礎(chǔ)直接與巖基接觸，即將巖層作為支撐建（構(gòu)）筑物的地基。普通來說，巖基支撐普通的建（構(gòu)）筑物是充足結(jié)實的，但是對一些大型的和異常的建（構(gòu)）筑物來說，則遠(yuǎn)非所有情況下都能保證其穩(wěn)固，因而提出了巖基穩(wěn)定性的問題，必須對巖基的強度、變形和穩(wěn)定性舉行綜合的考慮和研究。巖石按其強度可普通劃分為硬質(zhì)巖石和軟質(zhì)巖石兩大類（見表19-33）。硬質(zhì)巖石主要有花崗巖、花崗片麻巖、閃長巖、玄武巖、石灰?guī)r、石英砂巖、石英巖、大理巖、硅質(zhì)礫巖等。這些巖石，其顆粒間內(nèi)部的銜接是以剛性銜接（結(jié)合）的，主要通過結(jié)晶銜接，銜接得異常結(jié)實。這些巖石在外部荷載作用下，其性狀有如堅硬的彈性。巖石的飽和單軸極限抗壓強度不小于30MPa。軟質(zhì)巖石主要有頁巖、粘土巖、千枚巖、綠泥石片巖、云母片巖等。這些巖石，其顆粒間內(nèi)部的銜接主要為結(jié)晶銜接，也有部分為膠體銜接或水膠銜接的。其銜接的結(jié)實程度要比硬質(zhì)巖石要差。這些巖石在外部荷載作用下其變形比硬質(zhì)巖石要大得多，巖石的飽和單軸極限抗壓強度小于30MPa。在挑選巖基時普通應(yīng)滿意下列要求：巖基是承載力必須大于建造物的荷載要求度的要求和安全。巖基的最大沉降和差異沉降都必須比建造物要求的要小，以保證建造物不至于因基礎(chǔ)位移而損壞。巖基中的不良地質(zhì)現(xiàn)象應(yīng)該對建造物影響小，并且易于處理，以保證建造物的穩(wěn)定和正常使用。必須評價建造物在施工過程中產(chǎn)生的不良工程地質(zhì)現(xiàn)象對鄰近建造物的影響，并要求措施來處理的可能。對建造物有潛在威脅或直接危害的不良地質(zhì)現(xiàn)象地段，普通不允許選作建造場地。當(dāng)因異常需要必須使用這類場地時，應(yīng)采取可靠的整治措施。二、巖基內(nèi)應(yīng)力分布研究巖基問題，首先要研究在外力作用下巖基中的應(yīng)力分布。目前對巖基中的應(yīng)力分布普通都基于彈性理論，將巖基視為半無限平面彈性體。這也是巖石力學(xué)發(fā)展的最基本的地基理論。（一）擴散荷載、線荷載作用下的巖基內(nèi)應(yīng)力布辛涅斯克早在1885年就用彈性理論推導(dǎo)出了半無限體垂直邊界面上在擴散力作用下（見圖19-84）的方程σx或σxσzτxσrσθ式中：P垂直于邊界面沿0z軸作用的力5Z從半無限體界面算起的深度；X所研究點到0z軸的距離當(dāng)荷載為線荷載和在二維的情況下（見圖19-85），巖基內(nèi)一點的應(yīng)力為σxσzτxzσrσt（二）圓形均布荷栽作用下巖基內(nèi)的應(yīng)力分布在圓形均布荷載p作用下，巖基表面以下M點深度z處的垂直壓力σ：（見圖19-86）可按布辛涅斯克的解經(jīng)過積分求得如下σz式中：a圓形荷載面的半徑。當(dāng)σz/p=1時，a/z=；當(dāng)，由此可見，在均布壓力為p的表面荷載作用下，附加應(yīng)力σz是承載面積寬度與所求應(yīng)力處深度之比的函數(shù)。例如，承載面積的半徑“等于計算應(yīng)力處的深度z的1.92倍時，在