岩体结构与稳定性分析.pptx

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1、会计学1岩体结构与稳定性分析岩体结构与稳定性分析6.1 6.1 岩体的结构特性岩体的结构特性6.1.0 基本概念基本概念岩体的概念岩体的概念:指在漫长的地质历史过程中形成的，具有指在漫长的地质历史过程中形成的，具有 一定的结构和构造，并与工程建筑有关的一定的结构和构造，并与工程建筑有关的 天然地质体。天然地质体。工程地质工程地质第1页/共76页岩体与岩石的区别：岩体与岩石的区别：岩石一般指较均质的岩块，而岩体常是岩石一般指较均质的岩块，而岩体常是岩石一般指较均质的岩块，而岩体常是岩石一般指较均质的岩块，而岩体常是 由多种岩石组成；由多种岩石组成；由多种岩石组成；由多种岩石组成；岩石的工程性质只

2、针对由岩块测出的各岩石的工程性质只针对由岩块测出的各岩石的工程性质只针对由岩块测出的各岩石的工程性质只针对由岩块测出的各 种指标而言。岩体的工程性质首先取决于种指标而言。岩体的工程性质首先取决于种指标而言。岩体的工程性质首先取决于种指标而言。岩体的工程性质首先取决于 结构面的性质；结构面的性质；结构面的性质；结构面的性质；岩体的变形与破坏主要受结构面的控制；岩体的变形与破坏主要受结构面的控制；岩体的变形与破坏主要受结构面的控制；岩体的变形与破坏主要受结构面的控制；岩体中存在天然地应力。岩体中存在天然地应力。岩体中存在天然地应力。岩体中存在天然地应力。工程地质工程地质第2页/共76页6.1.16

3、.1.1岩体结构岩体结构1.岩体结构概念岩体结构概念 岩体包括结构面和结构体。岩体包括结构面和结构体。结构面和结构体的组合特征就叫岩体结构。结构面和结构体的组合特征就叫岩体结构。结构面结构面是指岩体中各种不同成因、不同特是指岩体中各种不同成因、不同特 征的地质界面。征的地质界面。结构体结构体是被结构面切割后形成的各种岩石是被结构面切割后形成的各种岩石 块体。块体。工程地质工程地质第3页/共76页观察观察:指出下图指出下图6-16-1中岩体的结构体和结构面中岩体的结构体和结构面图图6-1工程地质工程地质第4页/共76页2.2.岩体岩体结结 构的类构的类型：型：块状块状 结构结构镶镶嵌嵌 结结构构

4、碎裂碎裂 结构结构层状层状 结构结构层状层状碎碎 裂结裂结构构散体散体 结构结构工程地质工程地质第5页/共76页6.1.2 6.1.2 结构面结构面1.结构面的成因类型结构面的成因类型结构面的成因类型结构面的成因类型:结构面包括：岩层层面、裂隙面、断层面、结构面包括：岩层层面、裂隙面、断层面、结构面包括：岩层层面、裂隙面、断层面、结构面包括：岩层层面、裂隙面、断层面、不整合面等。不整合面等。不整合面等。不整合面等。按成因可以分为原生结构面、构造结构面按成因可以分为原生结构面、构造结构面按成因可以分为原生结构面、构造结构面按成因可以分为原生结构面、构造结构面 和次生结构面三大类。和次生结构面三大

5、类。和次生结构面三大类。和次生结构面三大类。工程地质工程地质第6页/共76页原生结构面原生结构面原生结构面原生结构面:系成岩阶段形成的系成岩阶段形成的系成岩阶段形成的系成岩阶段形成的 结构面。包括以下三类：结构面。包括以下三类：结构面。包括以下三类：结构面。包括以下三类：沉积结构面：沉积结构面：层理面；沉积间断面；层理面；沉积间断面；层理面；沉积间断面；层理面；沉积间断面；原生软弱夹层面。原生软弱夹层面。原生软弱夹层面。原生软弱夹层面。火成结构面：火成结构面：流线；流层流线；流层流线；流层流线；流层;原生节理面；原生节理面；原生节理面；原生节理面；侵入体和围岩的接触面；间歇喷溢形成侵入体和围岩

6、的接触面；间歇喷溢形成侵入体和围岩的接触面；间歇喷溢形成侵入体和围岩的接触面；间歇喷溢形成 的弱面。的弱面。的弱面。的弱面。变质结构面：变质结构面：变质结构面：变质结构面：片理；片岩软弱夹层。片理；片岩软弱夹层。工程地质工程地质第7页/共76页次生结构面次生结构面次生结构面次生结构面:岩体形成后，受风化、卸岩体形成后，受风化、卸岩体形成后，受风化、卸岩体形成后，受风化、卸 荷及地下水作用在岩体中形成的结构面。荷及地下水作用在岩体中形成的结构面。荷及地下水作用在岩体中形成的结构面。荷及地下水作用在岩体中形成的结构面。包括卸荷裂隙、风化裂隙、风化夹层、包括卸荷裂隙、风化裂隙、风化夹层、包括卸荷裂隙

7、、风化裂隙、风化夹层、包括卸荷裂隙、风化裂隙、风化夹层、泥化夹层、次生夹泥层。泥化夹层、次生夹泥层。泥化夹层、次生夹泥层。泥化夹层、次生夹泥层。工程地质工程地质第8页/共76页构造结构面构造结构面构造结构面构造结构面:构造应力作用下于岩体中构造应力作用下于岩体中构造应力作用下于岩体中构造应力作用下于岩体中 形成的破裂面。形成的破裂面。形成的破裂面。形成的破裂面。包括节理包括节理包括节理包括节理(X(X型节理、张节理型节理、张节理型节理、张节理型节理、张节理)、断层（正、断层（正、断层（正、断层（正 断层、逆断层、平推断层）、层间错动、断层、逆断层、平推断层）、层间错动、断层、逆断层、平推断层）

8、、层间错动、断层、逆断层、平推断层）、层间错动、羽状裂隙劈理。羽状裂隙劈理。羽状裂隙劈理。羽状裂隙劈理。工程地质工程地质第9页/共76页2.2.结构面特征的研究结构面特征的研究结构面特征的研究结构面特征的研究结构面的特征是指结构面的规模、结构面的特征是指结构面的规模、结构面的特征是指结构面的规模、结构面的特征是指结构面的规模、形态、物质组成、密集程度、延展形态、物质组成、密集程度、延展形态、物质组成、密集程度、延展形态、物质组成、密集程度、延展 性、张开度和充填特征。性、张开度和充填特征。性、张开度和充填特征。性、张开度和充填特征。工程地质工程地质第10页/共76页3.3.3.3.软弱夹层软弱

9、夹层软弱夹层软弱夹层定义：在上下坚硬岩层中夹有力学强度定义：在上下坚硬岩层中夹有力学强度定义：在上下坚硬岩层中夹有力学强度定义：在上下坚硬岩层中夹有力学强度 低、厚度薄、延伸远、泥质炭质含量高低、厚度薄、延伸远、泥质炭质含量高低、厚度薄、延伸远、泥质炭质含量高低、厚度薄、延伸远、泥质炭质含量高 遇水易软化的软弱岩层。遇水易软化的软弱岩层。遇水易软化的软弱岩层。遇水易软化的软弱岩层。作用：是控制岩体稳定的极端重要的因素。作用：是控制岩体稳定的极端重要的因素。作用：是控制岩体稳定的极端重要的因素。作用：是控制岩体稳定的极端重要的因素。分类：按成因分为原生、次生、构造软弱分类：按成因分为原生、次生、

10、构造软弱分类：按成因分为原生、次生、构造软弱分类：按成因分为原生、次生、构造软弱 夹层。夹层。夹层。夹层。工程地质工程地质第11页/共76页原生软弱夹层：原生软弱夹层：原生软弱夹层：原生软弱夹层：沉积软弱夹层、沉积软弱夹层、岩浆软弱夹层、变质软弱夹层。岩浆软弱夹层、变质软弱夹层。次生软弱夹层：风化夹层、泥次生软弱夹层：风化夹层、泥次生软弱夹层：风化夹层、泥次生软弱夹层：风化夹层、泥 化夹层。化夹层。化夹层。化夹层。构造软弱夹层：构造软弱夹层：构造软弱夹层：构造软弱夹层：层间软弱破碎层间软弱破碎 带。带。软软弱弱夹夹层层工程地质工程地质第12页/共76页4.4.4.4.泥化夹层泥化夹层泥化夹层泥

11、化夹层定义：地下水对泥质软弱夹层的作用定义：地下水对泥质软弱夹层的作用定义：地下水对泥质软弱夹层的作用定义：地下水对泥质软弱夹层的作用 主要表现在主要表现在主要表现在主要表现在泥化泥化泥化泥化和和和和软化软化软化软化两个方面。两个方面。两个方面。两个方面。软软软软 化化化化是指泥岩夹层在水的作用下失去干是指泥岩夹层在水的作用下失去干是指泥岩夹层在水的作用下失去干是指泥岩夹层在水的作用下失去干 粘土坚硬的状态而成为软粘土状态。粘土坚硬的状态而成为软粘土状态。粘土坚硬的状态而成为软粘土状态。粘土坚硬的状态而成为软粘土状态。泥化泥化泥化泥化是使软弱夹层的含水量增大到大是使软弱夹层的含水量增大到大是使

12、软弱夹层的含水量增大到大是使软弱夹层的含水量增大到大 于塑限的程度，抗剪强度变得很低。于塑限的程度，抗剪强度变得很低。于塑限的程度，抗剪强度变得很低。于塑限的程度，抗剪强度变得很低。工程地质工程地质第13页/共76页泥化标志：泥化标志：泥化标志：泥化标志：含水量大于塑限。含水量大于塑限。含水量大于塑限。含水量大于塑限。缩系数缩系数缩系数缩系数0.51.00.51.0MPaMPa-1-1-1-1,为高压缩性。为高压缩性。为高压缩性。为高压缩性。f=0.17-0.25 f=0.17-0.25 f=0.17-0.25 f=0.17-0.25，c=50kPac=50kPac=50kPac=50kPa。

13、工程地质工程地质第14页/共76页泥化夹层的形成条件：泥化夹层的形成条件：泥化夹层的形成条件：泥化夹层的形成条件：母岩中含粘土矿物多；母岩中含粘土矿物多；母岩中含粘土矿物多；母岩中含粘土矿物多；构造作用，在岩层分界面上形成构造作用，在岩层分界面上形成构造作用，在岩层分界面上形成构造作用，在岩层分界面上形成 连续的主滑面；软弱岩石本身则产连续的主滑面；软弱岩石本身则产连续的主滑面；软弱岩石本身则产连续的主滑面；软弱岩石本身则产 生变形、破碎，产生节理带鳞片状生变形、破碎，产生节理带鳞片状生变形、破碎，产生节理带鳞片状生变形、破碎，产生节理带鳞片状 劈理带，形成细颗粒。劈理带，形成细颗粒。劈理带，

14、形成细颗粒。劈理带，形成细颗粒。地下水的作用：岩石吸水地下水的作用：岩石吸水地下水的作用：岩石吸水地下水的作用：岩石吸水结合结合结合结合 水膜水膜水膜水膜连接力减弱连接力减弱连接力减弱连接力减弱含水量增加含水量增加含水量增加含水量增加 处于塑态甚至接近流态处于塑态甚至接近流态处于塑态甚至接近流态处于塑态甚至接近流态产生泥化产生泥化产生泥化产生泥化工程地质工程地质第15页/共76页层间剪切带示意图层间剪切带示意图层间剪切带示意图层间剪切带示意图 图图图图6-2 6-2 （1 1）节理带）节理带）节理带）节理带 （2 2）劈理带）劈理带）劈理带）劈理带 （3 3）泥化错动带）泥化错动带）泥化错动带

15、）泥化错动带 工程地质工程地质第16页/共76页6.1.3 6.1.3 结构体结构体结构体特征可用结构体形状、块度及产状结构体特征可用结构体形状、块度及产状结构体特征可用结构体形状、块度及产状结构体特征可用结构体形状、块度及产状 描述。结构体与结构面的依存性表现在三描述。结构体与结构面的依存性表现在三描述。结构体与结构面的依存性表现在三描述。结构体与结构面的依存性表现在三 个方面：个方面：个方面：个方面：（1 1）结构体形状与结构面组数密切相关。）结构体形状与结构面组数密切相关。）结构体形状与结构面组数密切相关。）结构体形状与结构面组数密切相关。（2 2）结构体块度或尺寸与结构面间距密切）结构

16、体块度或尺寸与结构面间距密切）结构体块度或尺寸与结构面间距密切）结构体块度或尺寸与结构面间距密切 相关。相关。相关。相关。（3 3）结构体级序与结构面级序具有相关性。）结构体级序与结构面级序具有相关性。）结构体级序与结构面级序具有相关性。）结构体级序与结构面级序具有相关性。工程地质工程地质第17页/共76页结构体的研究包括以下几方面的内容结构体的研究包括以下几方面的内容结构体的研究包括以下几方面的内容结构体的研究包括以下几方面的内容结构体的形式结构体的形式结构体的形式结构体的形式 岩体受结构面切割而产生的单元块体岩体受结构面切割而产生的单元块体岩体受结构面切割而产生的单元块体岩体受结构面切割而

17、产生的单元块体 的几何形状称结构体的形式。的几何形状称结构体的形式。的几何形状称结构体的形式。的几何形状称结构体的形式。结构体块度结构体块度结构体块度结构体块度 结构面密度越小，结构体块度越大。结构面密度越小，结构体块度越大。结构面密度越小，结构体块度越大。结构面密度越小，结构体块度越大。结构体的产状结构体的产状结构体的产状结构体的产状 用最大结构面的走向表示。与临空面用最大结构面的走向表示。与临空面用最大结构面的走向表示。与临空面用最大结构面的走向表示。与临空面 和作用力有关。和作用力有关。和作用力有关。和作用力有关。工程地质工程地质第18页/共76页作业作业1.何谓岩体结构，它包括哪何谓岩

18、体结构，它包括哪 些要素？些要素？2.何谓软弱夹层、泥化夹层？何谓软弱夹层、泥化夹层？泥化夹层的形成条件是什么？泥化夹层的形成条件是什么？3.结构面的特征研究应该从哪结构面的特征研究应该从哪 些方面着手？些方面着手？工程地质工程地质第19页/共76页6.2 6.2 6.2 6.2 岩体稳定性分析岩体稳定性分析岩体稳定性分析岩体稳定性分析6.2.16.2.1岩体稳定性的分析方法岩体稳定性的分析方法岩体稳定性的分析方法岩体稳定性的分析方法 岩体稳定性分析一般有地质分析、岩体稳定性分析一般有地质分析、岩体稳定性分析一般有地质分析、岩体稳定性分析一般有地质分析、块体力学分析、有限元分析和模型块体力学分

19、析、有限元分析和模型块体力学分析、有限元分析和模型块体力学分析、有限元分析和模型 试验等。试验等。试验等。试验等。工程地质工程地质第20页/共76页1.1.赤平极射投影的原理及作图方法赤平极射投影的原理及作图方法赤平极射投影的原理及作图方法赤平极射投影的原理及作图方法赤平极射投影的原理赤平极射投影的原理赤平极射投影的原理赤平极射投影的原理 点的投影是点，线段的投影是线段，点的投影是点，线段的投影是线段，点的投影是点，线段的投影是线段，点的投影是点，线段的投影是线段，面的投影是圆弧。面的投影是圆弧。面的投影是圆弧。面的投影是圆弧。工程地质工程地质第21页/共76页如图如图ABCDABCD为一为一

20、 过球心的倾斜过球心的倾斜 结构面，与赤结构面，与赤 道平面的夹角道平面的夹角 为为。自。自S S极仰极仰 视视ABCABC面，则其面，则其 在赤道平面上在赤道平面上 的投影为一圆的投影为一圆 弧弧AMCAMC。赤平极射投影的原理说明赤平极射投影的原理说明赤平极射投影的原理说明赤平极射投影的原理说明6-36-3赤平极射投影原理示意图赤平极射投影原理示意图赤平极射投影原理示意图赤平极射投影原理示意图工程地质工程地质第22页/共76页若将赤道平面从球中拿出来，如下图：若将赤道平面从球中拿出来，如下图：AC表示走向，表示走向，MO表示倾向，表示倾向，FM的长短的长短 表示倾角大小。表示倾角大小。图图

21、图图6-46-4工程地质工程地质第23页/共76页2.赤平极射投影的作图方法赤平极射投影的作图方法 认识吴氏网认识吴氏网图图图图6-56-5工程地质工程地质第24页/共76页赤平投影作图赤平投影作图赤平投影作图赤平投影作图例：已知两结构面的产状为：例：已知两结构面的产状为：J1:300，SE 400;J2:3400,NE 600。作此两。作此两 结构面的赤平极射投影图结构面的赤平极射投影图,并求交线的并求交线的 倾向和倾角。倾向和倾角。工程地质工程地质第25页/共76页NSWECAKDBMFOP1.画基圆，标出画基圆，标出 方向和角度方向和角度 2.投影投影J1走向，走向，AC为走向线为走向线

22、 3.投影倾角，投影倾角，K 点为投影点点为投影点 4.用同样的方法用同样的方法 投影投影J2 5.交点为交点为M，MO 方向为交线倾向，方向为交线倾向，PM为交线倾角。为交线倾角。工程地质工程地质第26页/共76页课堂练习课堂练习例：已知两结构面的产状为：例：已知两结构面的产状为：J1:300，SE 400;J2:3400,NE 600。作此两作此两 结构面的赤平极射投影图，结构面的赤平极射投影图，并求交线的倾向和倾角。并求交线的倾向和倾角。工程地质工程地质第27页/共76页2.2.岩体结构稳定性分析岩体结构稳定性分析利用赤平极射投影分利用赤平极射投影分 析的主要任务：析的主要任务：初步判断

23、岩体结构的初步判断岩体结构的 稳定性和稳定倾角；稳定性和稳定倾角；对于可能滑动的边对于可能滑动的边 坡，提供滑动的方向。坡，提供滑动的方向。工程地质工程地质第28页/共76页一组结构面边坡稳定性分析一组结构面边坡稳定性分析当岩层（结构面）的走向与边坡的当岩层（结构面）的走向与边坡的 走向一致时走向一致时 边坡岩体的稳定性可直接利用赤边坡岩体的稳定性可直接利用赤 平投影来判断。（图平投影来判断。（图6-6）结构面投影位于边坡投影异侧时，结构面投影位于边坡投影异侧时，边坡稳定；边坡稳定；1 结构面投影位于边坡投影同侧内侧结构面投影位于边坡投影同侧内侧 时，边坡基本稳定；时，边坡基本稳定；结构面投影

24、位于边坡投影同侧外侧结构面投影位于边坡投影同侧外侧 时，边坡不稳。时，边坡不稳。工程地质工程地质第29页/共76页一组结构面时赤平投影一组结构面时赤平投影图图图图6-66-6工程地质工程地质第30页/共76页当岩层的走向与边坡的走向斜交时当岩层的走向与边坡的走向斜交时若边坡的稳定性发生破若边坡的稳定性发生破 坏，从岩体结构的观点坏，从岩体结构的观点 来看来看,必须同时具备两个必须同时具备两个 条件：条件：第一，滑动面第一，滑动面ADK；第二，垂直于结构面的第二，垂直于结构面的 切割面切割面DEK，如图所示。，如图所示。DEK是推断的。不稳定是推断的。不稳定 体体ADEK。削坡，即可得。削坡，即

25、可得 到稳定坡角。方法如下：到稳定坡角。方法如下：图图图图6-6-工程地质工程地质第31页/共76页例：结构面走向例：结构面走向2800，倾向，倾向SW，倾角倾角500，与边坡斜交。边坡走向，与边坡斜交。边坡走向 3100，倾向，倾向SW。求稳定坡角。求稳定坡角。解：（解：（1）根据结构面的产状，绘制）根据结构面的产状，绘制 结构面的赤平投影结构面的赤平投影A-A（图（图6-8）工程地质工程地质第32页/共76页（2）切割面因为垂直于）切割面因为垂直于 滑动面，故走向为滑动面，故走向为100（1900）倾角）倾角900。据。据 此绘制其赤平投影此绘制其赤平投影B-B。交交A-A于于M点。点。（

26、3）根据边坡走向和倾）根据边坡走向和倾 向，再通过向，再通过M点做边坡投点做边坡投 影影DMD。（4）根据边坡投影）根据边坡投影DMD，利用吴氏网可求得坡面倾利用吴氏网可求得坡面倾 角为角为540此角即为稳定坡角此角即为稳定坡角图图图图6-6-工程地质工程地质第33页/共76页特殊情况一：特殊情况一：结构面走向与边坡走向成直交时，结构面走向与边坡走向成直交时，稳定坡角最大，为稳定坡角最大，为900。（图。（图6-9）图图图图6-6-工程地质工程地质第34页/共76页特殊情况二：特殊情况二：结构面走向与边坡走向平行时，稳定坡角结构面走向与边坡走向平行时，稳定坡角 最小，结构面倾角即为稳定坡角。图

27、最小，结构面倾角即为稳定坡角。图6-10）图图图图6-106-10工程地质工程地质第35页/共76页一般情况：一般情况：结构面走向与边坡走向斜交时，结构面走向与边坡走向斜交时，稳定坡角由结构面倾角稳定坡角由结构面倾角变到变到900。工程地质工程地质第36页/共76页二组结构面边坡稳定性分析二组结构面边坡稳定性分析a)最稳定结构：最稳定结构：两结构面交线位两结构面交线位 于两边坡投影弧于两边坡投影弧 对侧。对侧。图图图图6-11a6-11a工程地质工程地质第37页/共76页b)稳定结构：稳定结构：两结构面交线位两结构面交线位 于两边坡投影弧于两边坡投影弧 内侧。内侧。图图图图6-11b6-11b

28、工程地质工程地质第38页/共76页c)较稳定结构：较稳定结构：两结构面交线位两结构面交线位 于两边坡投影弧于两边坡投影弧 外侧。外侧。图图图图6-11c6-11c工程地质工程地质第39页/共76页d)较不稳定结构：较不稳定结构：两结构面交线位两结构面交线位 于两边坡投影弧于两边坡投影弧 之间，但结构面之间，但结构面 离坡面较远，在离坡面较远，在 坡面没有出露点坡面没有出露点图图图图6-11d6-11d工程地质工程地质第40页/共76页e)不稳定结构：不稳定结构：两结构面交线位两结构面交线位 于两边坡投影弧于两边坡投影弧 之间，且结构面之间，且结构面 在坡面没有出露在坡面没有出露 点。点。图图图

29、图6-11e6-11e工程地质工程地质第41页/共76页要分析其最不利的交点。稳定要分析其最不利的交点。稳定 性分析时要分析倾角最大但又性分析时要分析倾角最大但又 小于坡角的点来分析；推断稳小于坡角的点来分析；推断稳 定坡角时要选择倾角最小的点定坡角时要选择倾角最小的点 来分析。来分析。三组及多组结构面边坡稳定性分析三组及多组结构面边坡稳定性分析工程地质工程地质第42页/共76页结构体滑移方向的分析结构体滑移方向的分析图图图图6-12a6-12aa)两结构面交线位于两结构面倾向线两结构面交线位于两结构面倾向线 之间。滑移方向为交线之间。滑移方向为交线OC方向。方向。工程地质工程地质第43页/共

30、76页图图图图6-12b6-12bb)两结构面交线位于两结构面倾向线之外。两结构面交线位于两结构面倾向线之外。J1结构面的倾线方向为滑动方向。结构面的倾线方向为滑动方向。J2为为 切割面。切割面。工程地质工程地质第44页/共76页图图图图6-12c6-12cc)交线与一组结构面的倾向线重合，交线与一组结构面的倾向线重合，则重合线就是滑动方向。则重合线就是滑动方向。J2为切割面。为切割面。工程地质工程地质第45页/共76页作业作业1.已知某边坡产状为已知某边坡产状为2100，倾向倾向SE。边坡内发育有一断。边坡内发育有一断 层，产状为层，产状为2400，SE 600 试求稳定坡角。试求稳定坡角。

31、2.已知某一顺层高陡边坡，已知某一顺层高陡边坡，发育有一断层，产状为发育有一断层，产状为1500 2400 300。岩层产状为：。岩层产状为：1200，2100 500。试分析其稳定性。试分析其稳定性。工程地质工程地质第46页/共76页工程地质工程地质6.3 6.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析 6.3.0 概述概述边坡包括天然边坡和人工开挖边坡。边坡包括天然边坡和人工开挖边坡。一个完整的边坡稳定性分析应包括一个完整的边坡稳定性分析应包括 三个主要方面的内容，也即三个步三个主要方面的内容，也即三个步 骤：骤：第47页/共76页工程地质分析工程地质分析 判断边坡变形破坏形式，并分析稳定坡

32、判断边坡变形破坏形式，并分析稳定坡 角。角。力学计算力学计算 选用合适的参数进行稳定性计算。选用合适的参数进行稳定性计算。综合分析综合分析 将力学计算与地质分析的结果结合起来。将力学计算与地质分析的结果结合起来。研究工程地质因素随时间的变化关系。研究工程地质因素随时间的变化关系。以此达到边坡预报的目的。以此达到边坡预报的目的。第48页/共76页工程地质工程地质6.3.1 6.3.1 岩质边坡应力分布特征岩质边坡应力分布特征 1.边坡形成后应力状态的变化边坡形成后应力状态的变化主应力迹线发生偏转。愈接近主应力迹线发生偏转。愈接近 临空面大主应力愈平行于临空面临空面大主应力愈平行于临空面 小主应力

33、愈与之正交。图小主应力愈与之正交。图6-13第49页/共76页工程地质工程地质第50页/共76页工程地质工程地质坡脚附近最大主应力（临空面切坡脚附近最大主应力（临空面切坡脚附近最大主应力（临空面切坡脚附近最大主应力（临空面切 向应力）显著增高。越接近坡面越向应力）显著增高。越接近坡面越向应力）显著增高。越接近坡面越向应力）显著增高。越接近坡面越 高。最小主应力（径向应力）显著高。最小主应力（径向应力）显著高。最小主应力（径向应力）显著高。最小主应力（径向应力）显著 降低。于表面处降为零，甚至出现降低。于表面处降为零，甚至出现降低。于表面处降为零，甚至出现降低。于表面处降为零，甚至出现 拉应力。

34、拉应力。拉应力。拉应力。图图图图6-14a6-14a第51页/共76页工程地质工程地质在坡面和坡顶交界处在坡面和坡顶交界处在坡面和坡顶交界处在坡面和坡顶交界处 产生拉应力区。产生拉应力区。产生拉应力区。产生拉应力区。图图图图6-14b6-14b第52页/共76页工程地质工程地质剪应力迹线由直线变为近剪应力迹线由直线变为近剪应力迹线由直线变为近剪应力迹线由直线变为近 似圆弧线。弧的凹面朝向临似圆弧线。弧的凹面朝向临似圆弧线。弧的凹面朝向临似圆弧线。弧的凹面朝向临 空面方向。空面方向。空面方向。空面方向。坡面处径向应力等于零，坡面处径向应力等于零，坡面处径向应力等于零，坡面处径向应力等于零，故为单

35、向应力状态。故为单向应力状态。故为单向应力状态。故为单向应力状态。向坡内逐渐过渡到两向向坡内逐渐过渡到两向向坡内逐渐过渡到两向向坡内逐渐过渡到两向 应力状态，甚至三向应应力状态，甚至三向应应力状态，甚至三向应应力状态，甚至三向应 力状态。力状态。力状态。力状态。第53页/共76页工程地质工程地质2.2.影响应力分布的主要因素影响应力分布的主要因素影响应力分布的主要因素影响应力分布的主要因素原始应力状态的影响原始应力状态的影响原始应力状态的影响原始应力状态的影响 坡形的影响坡形的影响坡形的影响坡形的影响 岩体变形特征和结构特征岩体变形特征和结构特征岩体变形特征和结构特征岩体变形特征和结构特征 的

36、影响。图的影响。图的影响。图的影响。图6-156-15。第54页/共76页工程地质工程地质图图图图6-15a6-15a、b ba)a)图图图图 1 1平行软弱结构面平行软弱结构面平行软弱结构面平行软弱结构面 b)b)图图图图 1 1垂直软弱结构面垂直软弱结构面垂直软弱结构面垂直软弱结构面第55页/共76页工程地质工程地质图图图图6-15c6-15c、d dc)c)图图图图 1 1斜交软弱结构面斜交软弱结构面斜交软弱结构面斜交软弱结构面 d)d)软弱结构面交汇处软弱结构面交汇处软弱结构面交汇处软弱结构面交汇处第56页/共76页工程地质工程地质1.1.边坡变形边坡变形边坡变形边坡变形 松弛张裂：松

37、弛张裂：松弛张裂：松弛张裂：一系列与坡面近于平行的的陡一系列与坡面近于平行的的陡一系列与坡面近于平行的的陡一系列与坡面近于平行的的陡 倾张开裂隙，使边坡岩体向临倾张开裂隙，使边坡岩体向临倾张开裂隙，使边坡岩体向临倾张开裂隙，使边坡岩体向临 空方向张开。这种过程和现象空方向张开。这种过程和现象空方向张开。这种过程和现象空方向张开。这种过程和现象 称为松弛张裂。称为松弛张裂。称为松弛张裂。称为松弛张裂。6.3.26.3.2边坡的变形与破坏边坡的变形与破坏边坡的变形与破坏边坡的变形与破坏 第57页/共76页工程地质工程地质松弛张裂主要有下列几种情况：松弛张裂主要有下列几种情况：松弛张裂主要有下列几种

38、情况：松弛张裂主要有下列几种情况：回弹裂隙：回弹裂隙：回弹裂隙：回弹裂隙：侧向应力减弱所致。侧向应力减弱所致。侧向应力减弱所致。侧向应力减弱所致。坡面、坡顶拉应力去裂隙：坡面、坡顶拉应力去裂隙：坡面、坡顶拉应力去裂隙：坡面、坡顶拉应力去裂隙：坡顶坡顶坡顶坡顶 坡面拉应力集中区，抗拉强度弱坡面拉应力集中区，抗拉强度弱坡面拉应力集中区，抗拉强度弱坡面拉应力集中区，抗拉强度弱 的岩体或以及与斜坡近于平行的的岩体或以及与斜坡近于平行的的岩体或以及与斜坡近于平行的的岩体或以及与斜坡近于平行的 软弱结构面张裂所致。软弱结构面张裂所致。软弱结构面张裂所致。软弱结构面张裂所致。第58页/共76页工程地质工程地

39、质坡脚应力集中带的张裂隙：坡脚应力集中带的张裂隙：坡脚应力集中带的张裂隙：坡脚应力集中带的张裂隙：当此当此当此当此 处的应力超过岩体的强度或软弱处的应力超过岩体的强度或软弱处的应力超过岩体的强度或软弱处的应力超过岩体的强度或软弱 面的强度时则岩体产生拉裂。面的强度时则岩体产生拉裂。面的强度时则岩体产生拉裂。面的强度时则岩体产生拉裂。影响：边坡的松弛张裂，一方面影响：边坡的松弛张裂，一方面影响：边坡的松弛张裂，一方面影响：边坡的松弛张裂，一方面 使边坡岩体降低；另一方面使各使边坡岩体降低；另一方面使各使边坡岩体降低；另一方面使各使边坡岩体降低；另一方面使各 种外力营力更容易渗入。它是边种外力营力

40、更容易渗入。它是边种外力营力更容易渗入。它是边种外力营力更容易渗入。它是边 坡变形破坏的开始。坡变形破坏的开始。坡变形破坏的开始。坡变形破坏的开始。第59页/共76页工程地质工程地质蠕动蠕动蠕动蠕动松动或的边坡岩体，在重力的作松动或的边坡岩体，在重力的作松动或的边坡岩体，在重力的作松动或的边坡岩体，在重力的作 用下较长期的缓慢的变形称为蠕用下较长期的缓慢的变形称为蠕用下较长期的缓慢的变形称为蠕用下较长期的缓慢的变形称为蠕 动。动。动。动。蠕动分为表层蠕动和深层蠕动。蠕动分为表层蠕动和深层蠕动。蠕动分为表层蠕动和深层蠕动。蠕动分为表层蠕动和深层蠕动。第60页/共76页工程地质工程地质表层蠕动：表

41、层蠕动：表层蠕动：表层蠕动：边坡上部的岩体在重力的作用边坡上部的岩体在重力的作用边坡上部的岩体在重力的作用边坡上部的岩体在重力的作用 下，发生向临空方向的缓慢变下，发生向临空方向的缓慢变下，发生向临空方向的缓慢变下，发生向临空方向的缓慢变 形，构成一个剪变带，其位移形，构成一个剪变带，其位移形，构成一个剪变带，其位移形，构成一个剪变带，其位移 由坡面向坡内逐渐降低直至消由坡面向坡内逐渐降低直至消由坡面向坡内逐渐降低直至消由坡面向坡内逐渐降低直至消 失。从上到下发生失。从上到下发生失。从上到下发生失。从上到下发生“点头哈腰点头哈腰点头哈腰点头哈腰”现象。现象。现象。现象。第61页/共76页工程地

42、质工程地质深层蠕动：深层蠕动：深层蠕动：深层蠕动：分为软弱基座蠕动和坡体蠕动分为软弱基座蠕动和坡体蠕动分为软弱基座蠕动和坡体蠕动分为软弱基座蠕动和坡体蠕动 软弱基座软弱基座软弱基座软弱基座蠕动时，当上覆岩体蠕动时，当上覆岩体蠕动时，当上覆岩体蠕动时，当上覆岩体 具有一定柔性时，软弱层会出具有一定柔性时，软弱层会出具有一定柔性时，软弱层会出具有一定柔性时，软弱层会出 现揉曲；脆性层出现张性裂隙现揉曲；脆性层出现张性裂隙现揉曲；脆性层出现张性裂隙现揉曲；脆性层出现张性裂隙 整体较脆时会产生不均匀沉陷。整体较脆时会产生不均匀沉陷。整体较脆时会产生不均匀沉陷。整体较脆时会产生不均匀沉陷。图图图图6-1

43、76-17。第62页/共76页工程地质工程地质第63页/共76页工程地质工程地质第64页/共76页工程地质工程地质第65页/共76页工程地质工程地质图图图图6-19a 6-19a 1-1-层面层面层面层面 2-2-羽裂羽裂羽裂羽裂图图图图6-19a6-19a为切角滑动为切角滑动为切角滑动为切角滑动第66页/共76页工程地质工程地质图图图图6-19b 6-19b 1-1-层面层面层面层面 2-2-羽裂羽裂羽裂羽裂图图图图6-19b6-19b为次级界面开始为次级界面开始为次级界面开始为次级界面开始形成形成形成形成第67页/共76页工程地质工程地质图图图图6-19c 6-19c 1-1-层面层面层面

44、层面 2-2-羽裂羽裂羽裂羽裂图图图图6-19c6-19c为滑面形成为滑面形成为滑面形成为滑面形成第68页/共76页工程地质工程地质2.2.边坡破坏边坡破坏边坡破坏边坡破坏 岩质边坡破坏类型有平面破坏、岩质边坡破坏类型有平面破坏、岩质边坡破坏类型有平面破坏、岩质边坡破坏类型有平面破坏、楔形破坏、圆弧破坏、倾倒破坏。楔形破坏、圆弧破坏、倾倒破坏。楔形破坏、圆弧破坏、倾倒破坏。楔形破坏、圆弧破坏、倾倒破坏。第69页/共76页工程地质工程地质1.1.地貌条件：高陡边坡不稳定。地貌条件：高陡边坡不稳定。地貌条件：高陡边坡不稳定。地貌条件：高陡边坡不稳定。2.2.岩石的性质：含粘土矿物成分岩石的性质：含

45、粘土矿物成分岩石的性质：含粘土矿物成分岩石的性质：含粘土矿物成分 的岩石边坡容易发生滑坡；脆性的岩石边坡容易发生滑坡；脆性的岩石边坡容易发生滑坡；脆性的岩石边坡容易发生滑坡；脆性 岩石容易发生崩塌。岩石容易发生崩塌。岩石容易发生崩塌。岩石容易发生崩塌。6.3.36.3.3影响边坡稳定性因素影响边坡稳定性因素影响边坡稳定性因素影响边坡稳定性因素 第70页/共76页工程地质工程地质3.3.岩体结构与地质构造：此为关岩体结构与地质构造：此为关岩体结构与地质构造：此为关岩体结构与地质构造：此为关 键性的控制因素。键性的控制因素。键性的控制因素。键性的控制因素。4.4.地下水的作用：大多数岩质边地下水的

46、作用：大多数岩质边地下水的作用：大多数岩质边地下水的作用：大多数岩质边 坡的变形与破坏与地下水有关。坡的变形与破坏与地下水有关。坡的变形与破坏与地下水有关。坡的变形与破坏与地下水有关。5.5.其他因素：地震、爆破、风化其他因素：地震、爆破、风化其他因素：地震、爆破、风化其他因素：地震、爆破、风化 工程活动。工程活动。工程活动。工程活动。第71页/共76页工程地质工程地质课堂思考课堂思考课堂思考课堂思考？地下水对边坡稳定有何影响地下水对边坡稳定有何影响地下水对边坡稳定有何影响地下水对边坡稳定有何影响？第72页/共76页工程地质工程地质1.1.工程地质分析法工程地质分析法工程地质分析法工程地质分析

47、法 2.2.极限平衡理论评价方法极限平衡理论评价方法极限平衡理论评价方法极限平衡理论评价方法 基本假定基本假定基本假定基本假定:滑坡体是刚性体；滑坡体是刚性体；滑坡体是刚性体；滑坡体是刚性体；都遵循库仑都遵循库仑都遵循库仑都遵循库仑摩尔定律及由此摩尔定律及由此摩尔定律及由此摩尔定律及由此 引申的准则；力相等时，土体引申的准则；力相等时，土体引申的准则；力相等时，土体引申的准则；力相等时，土体 处于极限平衡状态。处于极限平衡状态。处于极限平衡状态。处于极限平衡状态。6.3.46.3.4边坡稳定性评价方法边坡稳定性评价方法边坡稳定性评价方法边坡稳定性评价方法 第73页/共76页工程地质工程地质稳定性分析步骤稳定性分析步骤稳定性分析步骤稳定性分析步骤 边坡可能破坏模式分析；边坡可能破坏模式分析；边坡可能破坏模式分析；边坡可能破坏模式分析；边坡可能失稳体的受力条件分析；边坡可能失稳体的受力条件分析；边坡可能失稳体的受力条件分析；边坡可能失稳体的受力条件分析；确定计算参数；确定计算参数；确定计算参数；确定计算参数；稳定性判别标准。稳定性判别标准。稳定性判别标准。稳定性判别标准。第74页/共76页作业作业1.影响边坡应力分布的因素影响边坡应力分布的因素 有哪些？有哪些？2.影响边坡稳定的因素有哪影响边坡稳定的因素有哪 些？些？工程地质工程地质第75页/共76页