第9章 岩坡稳定分析

边坡稳定性分析第9章岩石力学课程组华北水利水电学院学习指导：本章介绍了边坡的破坏类型，即：岩崩和岩滑；着重介绍了边坡稳定性分析与评价基本方法，包括圆弧法岩坡稳定分析、平面滑动法岩坡稳定分析、双平面滑动岩坡稳定分析、力多边形法岩坡稳定分析及近代理论计算法；介绍了岩坡处理的措施。学习重点边坡的变形与破坏类型；影响边坡稳定性的因素；边坡稳定性分析与评价。9.1边坡的变形与破坏类型9.1.1概述9.1.2岩坡的破坏类型岩崩岩滑岩滑岩坡的滑动过程一般为三个阶段。初期蠕动变形阶段第二阶段滑动破坏阶段最后逐渐稳定阶段岩滑是指一部分岩体沿着岩体较深处某种面的滑动。岩滑可分为平面滑动、楔形滑动以及旋转滑动。岩滑的典型案例意大利瓦依昂(Vajont)水库岩坡滑动而造成的事故是闻名于全世界的。1963年10月9日夜晚，岸坡发生骤然的崩坍，在一分多钟时间内大约有2.5亿立方米的岩石崩入水库，顿时造成高达150米到250米的水浪，洪水漫过270米高的拱坝，致使下游的郎加朗市镇遭到了毁灭性的破坏，2400多人死亡。右图为山坡的两个断面图。河谷岩崩的典型案例康德斯特格(Kandersteg)隧洞由于渗水作用岩坡山崩而失事。隧洞原来设计为无压隧洞，但后来却成为有压隧洞。中等程度的水压力使衬砌造成裂缝。隧洞中的水从裂缝中渗出，流过透水层最后聚集在不透水岩层的顶部(图9-4)。在山坡底部流出一股泉水，渗水使岩石性质恶化，山坡变为不稳定而造成山体崩滑，使附近居民的生命财产受到很大的损失。图9-4康德斯特格隧洞1-山崩;2-压力隧洞;3-渗水;4-泉水;5-透水岩石;6-不透水岩石9.2影响边坡稳定性的因素内在因素：地貌特征、岩土体的性质、地质构造、岩土体结构、岩体初始应力。外在因素：水的作用、地震、岩体风化程度、工程荷载条件及人为因素。内在因素对边坡的稳定性起控制作用，外部因素起诱发破坏作用。1)岩土性质和类型岩性对边坡的稳定及其边坡的坡高和坡角起重要的控制作用。2)地质构造和岩体结构的影响在区域构造比较复杂，褶皱比较强烈，新构造运动比较活动的地区，边坡稳定性差。断层带岩石破碎，风化严重，又是地下水最丰富和活动的地区极易发生滑坡。3)水的作用地表水和地下水是影响边坡稳定性的重要因素。(1)静水压力wwHLP21式中：H－裂隙水的水头；L－裂隙充水的长度；γ－水的块体密度。裂隙静水压力11裂隙静水压力分布的不同情况1—出口节理敞开；2—出口节理闭合(3)动水压力IVDwV－流动水体体积；γ－水的块体密度；I－水力梯度。4)工程荷载在水利水电工程中，工程荷载的作用影响边坡的稳定性。5）地震作用地震对边坡稳定性的影响表现为累积和触发(诱发)等两方面效应。9.3边坡稳定分析与评价边坡稳定性分析与评价的目的：一是对与工程有关的天然边坡稳定性作出定性和定量评价；二是要为合理地设计人工边坡和边坡变形破坏的防治措施提供依据。边坡稳定性分析评价的方法主要有：地质分析法(历史成因分析法)、力学计算法、工程地质类比法、过程机制分析法、理论体边坡已有的变形迹象，阐明其形成演变机制。9.3.1边坡稳定性分析方法简介1）定性分析方法•（1）地质分析法（历史成因分析法）•（2）工程地质类比法•（3）图解法•（4）边坡稳定专家系统2）定量评价方法•（1）极限平衡法•（2）数值分析方法9.3.2圆弧法岩坡稳定分析SRsMMF滑动力矩抗滑力矩如果，Fs1则沿着这个计算滑动面是稳定的；如果Fs≤1，则是不稳定的；如果，则说明这个计算滑动面处于极限平衡状态。9.3.3平面滑动稳定分析方法1）平面滑动的一般条件•（1）滑动面的走向必须与坡面平行或接近平行(约在的范围内)；•（2）滑动面必须在边坡面露出，即滑动面的倾角必小于坡面的倾角，即；•（3）滑动面的倾角必大于该平面的摩擦角，即；•（4）岩体中必须存在对于滑动阻力很小的分离面，以定出滑动的侧面边界。9.3.3平面滑动稳定分析方法2）平面滑动分析αβcossinsincosVWtgVUWLcFjissinZHLLZU21221ZV9.3.4双平面滑动岩坡稳定分析θα2α1311223112322111coscossincossinWWFb9.3.5力多边形法岩坡稳定分析''1111ssFccFtgtg9.3.6近代理论计算法(1)力学模型和数学模型(2)主导因素和敏感因素(3)计算参数的选取(4)计算方法的选择9.4边坡的处理措施9.4.1边坡的防治措施1)防治原则边坡的治理应根据工程措施的技术可能性和必要性、工程措施的经济合理性、工程措施的社会环境特征与效应，并考虑工程的重要性及社会效应来制定具体的整治方案。防治原则应以防为主，及时治理。2)防治措施9.4.2边坡处理的一般方法(1)用混凝土填塞岩石断裂部分(2)锚栓或预应力锚索加固(3)用混凝土挡墙或支墩加固(4)挡墙与锚栓相结合的加固