岩质边坡稳定性分析课件.ppt
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1、 岩岩质质边坡稳定性分析一、岩质边坡应力分布特征一、岩质边坡应力分布特征二、岩质边坡的变形与破坏二、岩质边坡的变形与破坏三、岩质边坡稳定性分析步骤三、岩质边坡稳定性分析步骤四、岩质边坡稳定性计算四、岩质边坡稳定性计算斜坡斜坡(slope)统指地表一切具有侧向临空面的地统指地表一切具有侧向临空面的地质体,包括天然斜坡和人工边坡。质体,包括天然斜坡和人工边坡。天然斜坡天然斜坡(简称斜坡)是指自然地质作用形成未简称斜坡)是指自然地质作用形成未经人工改造的斜坡。经人工改造的斜坡。人工边坡人工边坡(简称边坡)是指经人工开挖或改造形简称边坡)是指经人工开挖或改造形成的斜坡。成的斜坡。研研究究目目的的:研研
2、究究边边坡坡变变形形破破坏坏的的机机理理(包包括括应应力力分分布布及及变变形形破破坏坏特特征征)与与稳稳定定性性,为为边边坡坡预预测测预预报报及及整整治治提提供供岩岩体体力力学学依依据据。其其中中稳稳定定性性计计算算是是岩体边坡稳定性分析的核心岩体边坡稳定性分析的核心。一、一、边坡岩体中的应力分布特征边坡岩体中的应力分布特征(一)、应力分布特征在在岩岩体体中中进进行行开开挖挖,形形成成人人工工边边坡坡后后,由由于于开开挖挖卸卸荷荷,在在近近边边坡坡面面一一定定范范围围内内的的岩岩体体中中,发发生生应应力力重重分分布布作作用用,使使边边坡坡岩岩体体处于重分布应力状态。处于重分布应力状态。边坡岩体
3、为适应重分布应力状态,将发生边坡岩体为适应重分布应力状态,将发生变形和破坏变形和破坏。因此,研究边坡岩体重分布。因此,研究边坡岩体重分布应力特征是进行稳定性分析的基础。应力特征是进行稳定性分析的基础。v边坡面附近的边坡面附近的主应力迹线发生偏转主应力迹线发生偏转。最大主应。最大主应力与坡面近于平行,最小主应力与坡面近于正力与坡面近于平行,最小主应力与坡面近于正交,向坡体内逐渐恢复初始应力状态。交,向坡体内逐渐恢复初始应力状态。v坡面上径向应力为零,为坡面上径向应力为零,为双向应力状态双向应力状态,向坡,向坡内逐渐转为三向应力状态。内逐渐转为三向应力状态。二、影响边坡应力分布的因素(1)天然应力
4、天然应力 水平天然应力使坡水平天然应力使坡体应力重分布作用加剧。体应力重分布作用加剧。(2)坡形、坡高、坡角及坡底宽度坡形、坡高、坡角及坡底宽度v坡高坡高不改变应力等值线的形状,但不改变应力等值线的形状,但改变主应力的大小。改变主应力的大小。坡角影响边坡岩体应力分布图像。坡角影响边坡岩体应力分布图像。v坡底坡底宽度对坡脚岩体应力有较大的宽度对坡脚岩体应力有较大的影响。影响。v坡面形状坡面形状对重分布应力也有明显的对重分布应力也有明显的影响。影响。(3)(3)岩体性质及结构特征岩体性质及结构特征v岩体变形模量对边坡应力影响不大,泊松比对边坡应岩体变形模量对边坡应力影响不大,泊松比对边坡应力影响较
5、大。这是由于泊松比的变化,可以使水平力影响较大。这是由于泊松比的变化,可以使水平自重应力发生改变。自重应力发生改变。(4)(4)结构面结构面v结构面的存在使坡体中应力发生不连续分布,并在结结构面的存在使坡体中应力发生不连续分布,并在结构面周边或端点形成应力集中带或阻滞应力的传递,构面周边或端点形成应力集中带或阻滞应力的传递,这种情况在坚硬岩体边坡中尤为明显这种情况在坚硬岩体边坡中尤为明显。二、边坡岩体的变形与破坏岩体边坡的变形与破坏是边坡发展演化过程岩体边坡的变形与破坏是边坡发展演化过程中两个不同的阶段,变形属量变阶段,而破中两个不同的阶段,变形属量变阶段,而破坏则是质变阶段,它们形成一个累进
6、性变形坏则是质变阶段,它们形成一个累进性变形破坏过程。破坏过程。(一)、边坡岩体变形的基本类型(二)、边坡破坏的基本类型(三)、影响岩体边坡变形破坏的因素2、蠕变变形、蠕变变形边坡岩体中的应力对于人类工程活动的有限时间来说,边坡岩体中的应力对于人类工程活动的有限时间来说,可以认为是保持不变的。在这种近似不变的应力作用下,可以认为是保持不变的。在这种近似不变的应力作用下,边坡岩体的变形也将会随时间不断增加,这种变形称为边坡岩体的变形也将会随时间不断增加,这种变形称为蠕变变形。蠕变变形。当边坡内的应力未超过岩体的长期强度时,则这种变形当边坡内的应力未超过岩体的长期强度时,则这种变形所引起的破坏是局
7、部的。反之,这种变形将导致边坡岩所引起的破坏是局部的。反之,这种变形将导致边坡岩体的整体失稳。体的整体失稳。这种破裂失稳是经过局部破裂逐渐产生的,几乎所有的这种破裂失稳是经过局部破裂逐渐产生的,几乎所有的岩体边坡失稳都要经历这种逐渐变形破坏过程。岩体边坡失稳都要经历这种逐渐变形破坏过程。(二)、边坡破坏的基本类型单平面滑动单平面滑动双平面滑动双平面滑动多平面滑动多平面滑动边边坡坡破破坏坏的的基基本本类类型型楔形状滑动楔形状滑动圆弧形滑动圆弧形滑动平面滑动平面滑动滑坡滑坡倾倒破坏倾倒破坏崩塌崩塌(三)、影响岩体边坡变形破坏的因素1、岩性岩性 决定岩体边坡稳定性的物质基础。决定岩体边坡稳定性的物质
8、基础。2、岩岩体体结结构构 岩岩体体结结构构及及结结构构面面的的发发育育特特征征是是岩岩体体边坡破坏的控制因素。边坡破坏的控制因素。3、水水的的作作用用 使使岩岩土土的的质质量量增增大大、滑滑动动面面的的滑滑动动力力增增大大;岩岩土土软软化化、抗抗剪剪强强度度降降低低;对对岩岩体体产产生生动动水水压力和静水压力。压力和静水压力。4、风风化化作作用用 使使岩岩体体内内裂裂隙隙增增多多、扩扩大大,透透水水性性增增强,抗剪强度降低。强,抗剪强度降低。5、地形地貌地形地貌 直接影响边坡内的应力分布特征,直接影响边坡内的应力分布特征,进而影响边坡的变形破坏形式及边坡的稳定性。进而影响边坡的变形破坏形式及
9、边坡的稳定性。6、地震地震 产生地震惯性力产生地震惯性力 7、天然应力天然应力8、人为因素人为因素(三)、影响岩体边坡变形破坏的因素块体极限平衡法块体极限平衡法假设条件假设条件(1)边坡岩体将沿某一结构面(滑动面)产生滑移剪切破边坡岩体将沿某一结构面(滑动面)产生滑移剪切破坏;坏;(2)滑体在滑动过程中相对位置不变化,即为刚体;滑体在滑动过程中相对位置不变化,即为刚体;(3)滑动面上的应力分布均匀;滑动面上的应力分布均匀;(4)不考虑滑体两侧的抗滑力。不考虑滑体两侧的抗滑力。稳定性系数稳定性系数=滑动面上可能利用抗滑力滑动面上可能利用抗滑力/滑动力滑动力 1 稳定稳定 1 不稳定不稳定在多数情
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