巖石力學(xué)課件---7巖石邊坡.

1、第第 七七 章章巖巖 石石 邊邊 坡坡 7-1 邊坡問(wèn)題的評(píng)價(jià)邊坡問(wèn)題的評(píng)價(jià)一、巖石邊坡分類一、巖石邊坡分類 邊坡按成因可分為兩類：邊坡按成因可分為兩類： 1、自然邊坡：在各種自然營(yíng)力作用下形成的邊坡（山坡）、自然邊坡：在各種自然營(yíng)力作用下形成的邊坡（山坡） 2、人工邊坡、人工邊坡 本章主要討論人工巖石邊坡工程的穩(wěn)定性與巖石物理力學(xué)本章主要討論人工巖石邊坡工程的穩(wěn)定性與巖石物理力學(xué)性質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)、原巖應(yīng)力、水及邊坡工程開挖活動(dòng)等有關(guān)的性質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)、原巖應(yīng)力、水及邊坡工程開挖活動(dòng)等有關(guān)的因素。因素。人工開挖邊坡人工開挖邊坡( (礦山邊坡、路塹邊坡礦山邊坡、路塹邊坡) )人工堆積邊坡人工堆積邊坡

2、( (排土場(chǎng)邊坡、路堤邊坡排土場(chǎng)邊坡、路堤邊坡) )7-1 邊坡問(wèn)題的評(píng)價(jià)邊坡問(wèn)題的評(píng)價(jià)二、邊坡破壞的基本類型二、邊坡破壞的基本類型 主要受巖體的工程地質(zhì)條件特別是巖體結(jié)構(gòu)面的控制。常主要受巖體的工程地質(zhì)條件特別是巖體結(jié)構(gòu)面的控制。常見(jiàn)的破壞形式主要有以下四種：見(jiàn)的破壞形式主要有以下四種： 1、圓弧形破壞、圓弧形破壞 在表土、廢石堆或破碎或散體結(jié)構(gòu)巖體中最常見(jiàn)。在表土、廢石堆或破碎或散體結(jié)構(gòu)巖體中最常見(jiàn)。 7-1 邊坡問(wèn)題的評(píng)價(jià)邊坡問(wèn)題的評(píng)價(jià)二、邊坡破壞的基本類型二、邊坡破壞的基本類型 2、平面破壞、平面破壞 當(dāng)結(jié)構(gòu)面走向與坡面走向平行或近于平行，結(jié)構(gòu)面傾向與當(dāng)結(jié)構(gòu)面走向與坡面走向平行或近于平

3、行，結(jié)構(gòu)面傾向與平面傾向一致時(shí)，如果結(jié)構(gòu)面跡線在平面出露，則可能產(chǎn)生這平面傾向一致時(shí)，如果結(jié)構(gòu)面跡線在平面出露，則可能產(chǎn)生這種破壞。種破壞。 7-1 邊坡問(wèn)題的評(píng)價(jià)邊坡問(wèn)題的評(píng)價(jià)二、邊坡破壞的基本類型二、邊坡破壞的基本類型 3、楔體破壞、楔體破壞 在塊狀結(jié)構(gòu)巖體中，當(dāng)兩組結(jié)構(gòu)面與坡面斜交，切割成楔在塊狀結(jié)構(gòu)巖體中，當(dāng)兩組結(jié)構(gòu)面與坡面斜交，切割成楔形結(jié)構(gòu)體，并且兩結(jié)構(gòu)面交線出露于邊坡坡面時(shí)楔形結(jié)構(gòu)體則形結(jié)構(gòu)體，并且兩結(jié)構(gòu)面交線出露于邊坡坡面時(shí)楔形結(jié)構(gòu)體則可能沿結(jié)構(gòu)面組合交線滑移?？赡苎亟Y(jié)構(gòu)面組合交線滑移。 7-1 邊坡問(wèn)題的評(píng)價(jià)邊坡問(wèn)題的評(píng)價(jià)二、邊坡破壞的基本類型二、邊坡破壞的基本類型 4、傾倒

4、破壞、傾倒破壞 在層狀結(jié)構(gòu)巖體中，當(dāng)結(jié)構(gòu)面平行于坡面走向，傾向與邊在層狀結(jié)構(gòu)巖體中，當(dāng)結(jié)構(gòu)面平行于坡面走向，傾向與邊坡傾向相反，傾角較陡，且受垂直于坡面的結(jié)構(gòu)面切割，則可坡傾向相反，傾角較陡，且受垂直于坡面的結(jié)構(gòu)面切割，則可能發(fā)生傾倒破壞。能發(fā)生傾倒破壞。 滑蹋模式p平面滑坡p楔體破壞p傾倒破壞p圓弧破壞7-1 邊坡問(wèn)題的評(píng)價(jià)邊坡問(wèn)題的評(píng)價(jià)三、邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖的編制三、邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖的編制1、邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖的基本內(nèi)容、邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖的基本內(nèi)容 （1）擬建邊坡外形輪廓線平面圖，即臺(tái)階、平面線和境界線。）擬建邊坡外形輪廓線平面圖，即臺(tái)階、平面線和境界線。 （2）邊坡巖體結(jié)構(gòu)類型分界線。）邊坡巖體結(jié)構(gòu)

5、類型分界線。 （3）邊坡巖體結(jié)構(gòu)面及坡面的赤平投影圖和結(jié)構(gòu)體的實(shí)體比例）邊坡巖體結(jié)構(gòu)面及坡面的赤平投影圖和結(jié)構(gòu)體的實(shí)體比例投影。投影。 （4）邊坡潛在穩(wěn)定性評(píng)價(jià)）邊坡潛在穩(wěn)定性評(píng)價(jià)-基于赤平投影或塊體理論等?；诔嗥酵队盎驂K體理論等。 7-1 邊坡問(wèn)題的評(píng)價(jià)邊坡問(wèn)題的評(píng)價(jià)三、邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖的編制三、邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖的編制2、編制邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖的基礎(chǔ)資料、編制邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖的基礎(chǔ)資料 （1）工程地質(zhì)平面圖。）工程地質(zhì)平面圖。 兩個(gè)內(nèi)容：工程地質(zhì)巖組劃分；構(gòu)造結(jié)構(gòu)面分級(jí)。兩個(gè)內(nèi)容：工程地質(zhì)巖組劃分；構(gòu)造結(jié)構(gòu)面分級(jí)。 （2）邊坡工程布置平面圖。）邊坡工程布置平面圖。 （3）巖體結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)。）巖體結(jié)

6、構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)。 結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度特征是邊坡工程穩(wěn)定性分析的重要依據(jù)。結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度特征是邊坡工程穩(wěn)定性分析的重要依據(jù)。7-1 邊坡問(wèn)題的評(píng)價(jià)邊坡問(wèn)題的評(píng)價(jià)三、邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖的編制三、邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖的編制3、編制邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖的方法、編制邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖的方法 （1）繪坡底線）繪坡底線 根據(jù)設(shè)計(jì)提供的邊坡底邊線的坐標(biāo)位置和坡底線標(biāo)高和邊根據(jù)設(shè)計(jì)提供的邊坡底邊線的坐標(biāo)位置和坡底線標(biāo)高和邊坡走向方位，在工程地質(zhì)圖上繪出坡底線。坡走向方位，在工程地質(zhì)圖上繪出坡底線。 （2）繪開挖線）繪開挖線 （3）統(tǒng)計(jì)在邊坡面上出露的巖組界線和結(jié)構(gòu)面跡線）統(tǒng)計(jì)在邊坡面上出露的巖組界線和結(jié)構(gòu)面跡線 統(tǒng)計(jì)在邊坡面上出露的

7、巖組界線和結(jié)構(gòu)面跡線，記錄結(jié)構(gòu)面，統(tǒng)計(jì)在邊坡面上出露的巖組界線和結(jié)構(gòu)面跡線，記錄結(jié)構(gòu)面，對(duì)結(jié)構(gòu)面分級(jí)，確定其力學(xué)屬性（壓性、張性或扭性等）對(duì)結(jié)構(gòu)面分級(jí)，確定其力學(xué)屬性（壓性、張性或扭性等） （4）繪赤平投影圖和結(jié)構(gòu)體的實(shí)體比例投影圖。）繪赤平投影圖和結(jié)構(gòu)體的實(shí)體比例投影圖。4、邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖的應(yīng)用、邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖的應(yīng)用 編制好邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖以后，根據(jù)結(jié)構(gòu)圖考慮是否有必要編制好邊坡巖體結(jié)構(gòu)圖以后，根據(jù)結(jié)構(gòu)圖考慮是否有必要進(jìn)一步修改邊坡工程設(shè)計(jì)。進(jìn)一步修改邊坡工程設(shè)計(jì)。 5、危險(xiǎn)結(jié)構(gòu)面的檢驗(yàn)、危險(xiǎn)結(jié)構(gòu)面的檢驗(yàn)7-2 平面破壞分析平面破壞分析一、平面破壞的條件一、平面破壞的條件 1、邊坡上有一組接近

8、與邊坡走向平行、邊坡上有一組接近與邊坡走向平行(在在200范圍內(nèi)范圍內(nèi))的結(jié)構(gòu)面；的結(jié)構(gòu)面； 2、這組結(jié)構(gòu)面必須在坡面上出露，也就是說(shuō)它的傾角小于坡面傾角，即、這組結(jié)構(gòu)面必須在坡面上出露，也就是說(shuō)它的傾角小于坡面傾角，即fp； 3、結(jié)構(gòu)面的傾角大于其摩擦角，即、結(jié)構(gòu)面的傾角大于其摩擦角，即P0 ； 4、在邊坡上還必須存在一組與邊坡接近正交的結(jié)構(gòu)面（解離面、在邊坡上還必須存在一組與邊坡接近正交的結(jié)構(gòu)面（解離面/切割面），切割面），而且這組結(jié)構(gòu)面對(duì)結(jié)構(gòu)體的抗滑力很小。而且這組結(jié)構(gòu)面對(duì)結(jié)構(gòu)體的抗滑力很小。7-2 平面破壞分析平面破壞分析二、平面破壞的力學(xué)模型二、平面破壞的力學(xué)模型 1、坡頂上有張裂縫

9、、坡頂上有張裂縫 2、坡面上有張裂縫、坡面上有張裂縫 7-2 平面破壞分析平面破壞分析二、平面破壞的力學(xué)模型二、平面破壞的力學(xué)模型 3、假設(shè)條件、假設(shè)條件 （1）滑動(dòng)面及張裂縫平行于邊坡走向）滑動(dòng)面及張裂縫平行于邊坡走向 （2）張裂縫是直立的，其中充有深度為）張裂縫是直立的，其中充有深度為Zw的水；的水； （3）水沿張裂縫頂部進(jìn)入滑動(dòng)面并沿滑動(dòng)面滲透，在大氣壓力下）水沿張裂縫頂部進(jìn)入滑動(dòng)面并沿滑動(dòng)面滲透，在大氣壓力下沿滑動(dòng)面出露處流出。沿滑動(dòng)面出露處流出。 （4）結(jié)構(gòu)體重力為）結(jié)構(gòu)體重力為W，滑動(dòng)面上水壓所產(chǎn)生的上舉力為，滑動(dòng)面上水壓所產(chǎn)生的上舉力為U，張裂，張裂縫中水壓所產(chǎn)生的推力為縫中水壓

10、所產(chǎn)生的推力為V，三條力線都通過(guò)結(jié)構(gòu)體重心，即假，三條力線都通過(guò)結(jié)構(gòu)體重心，即假定只有滑動(dòng)而無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)。定只有滑動(dòng)而無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)。 （5）考慮單位長(zhǎng)度巖片，并假定有橫向節(jié)理存在，在結(jié)構(gòu)體側(cè)面）考慮單位長(zhǎng)度巖片，并假定有橫向節(jié)理存在，在結(jié)構(gòu)體側(cè)面沒(méi)有對(duì)滑動(dòng)的阻力。沒(méi)有對(duì)滑動(dòng)的阻力。 （6）滑動(dòng)面上抗剪強(qiáng)度為：）滑動(dòng)面上抗剪強(qiáng)度為：=c0+tg0 7-2 平面破壞分析平面破壞分析三、邊坡安全系數(shù)的計(jì)算三、邊坡安全系數(shù)的計(jì)算 設(shè)安全系數(shù)為設(shè)安全系數(shù)為F: 式中：式中：A為滑動(dòng)面面積；為滑動(dòng)面面積；U為水對(duì)結(jié)構(gòu)體的上舉力；為水對(duì)結(jié)構(gòu)體的上舉力；V為水壓產(chǎn)為水壓產(chǎn)生的橫推力；生的橫推力；W為結(jié)構(gòu)體自重；為結(jié)構(gòu)體自

11、重；w為水的重度。為水的重度。 ppppVWVUWAcF cossintg)sincos(00 總下滑力總下滑力總抗滑力總抗滑力pZHA sin/ )( pwwZHZU sin/ )(21 221wwZV 7-2 平面破壞分析平面破壞分析討論：討論： 1、張裂縫在坡頂面時(shí)：、張裂縫在坡頂面時(shí)： 2、張裂縫在坡面時(shí)：、張裂縫在坡面時(shí)： 為巖石濕重度。為巖石濕重度。 fpHZHW ctgctg)/(12122 )1tg(ctg)/1(2122 fppctgHZHW 7-3 楔體破壞分析楔體破壞分析楔體破壞分析可分為楔體破壞分析可分為 三種情況來(lái)討論：三種情況來(lái)討論：1、只考慮結(jié)構(gòu)面摩擦力、只考慮結(jié)

12、構(gòu)面摩擦力（安全系數(shù)大于（安全系數(shù)大于2，不會(huì)發(fā)生楔體破壞，不會(huì)發(fā)生楔體破壞， 反之反之則需作進(jìn)一步分析）；則需作進(jìn)一步分析）； 2、同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)面摩擦力、同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)面摩擦力、粘結(jié)力和水壓力；粘結(jié)力和水壓力； 3、赤平投影分析方法。、赤平投影分析方法。 7-3 楔體破壞分析楔體破壞分析一、只考慮結(jié)構(gòu)面摩擦力一、只考慮結(jié)構(gòu)面摩擦力 7-3 楔體破壞分析楔體破壞分析一、只考慮結(jié)構(gòu)面摩擦力一、只考慮結(jié)構(gòu)面摩擦力 設(shè)兩個(gè)結(jié)構(gòu)面的抗滑反力分別為設(shè)兩個(gè)結(jié)構(gòu)面的抗滑反力分別為RA和和RB ，楔體重力為，楔體重力為W，則安全系數(shù)則安全系數(shù)F: i 為交線的傾角；為交線的傾角；0為結(jié)構(gòu)面摩擦角，為結(jié)構(gòu)面摩擦角

13、，為兩結(jié)構(gòu)面夾角；為兩結(jié)構(gòu)面夾角；為楔體歪斜角。為楔體歪斜角。 考慮結(jié)構(gòu)體的平衡條件，考慮結(jié)構(gòu)體的平衡條件， 水平方向：水平方向： 垂直方向：垂直方向： 解得：解得：iBAWRRF sintg)(0 總下滑力總下滑力總抗滑力總抗滑力)2sin()2sin( BARRiBAWRR cos)2cos()2cos( 2sinsincos iBAWRR 7-3 楔體破壞分析楔體破壞分析一、只考慮結(jié)構(gòu)面摩擦力一、只考慮結(jié)構(gòu)面摩擦力 則安全系數(shù)為則安全系數(shù)為 可寫成：可寫成： 式中：式中：Fw只考慮了摩擦力的楔體安全系數(shù)；只考慮了摩擦力的楔體安全系數(shù)； Fp平面破壞的安全系數(shù)；平面破壞的安全系數(shù)； K楔體

14、系數(shù)；楔體系數(shù)； iiBAwWRRF tgtg2sinsinsintg)(00 pwFKF 7-3 楔體破壞分析楔體破壞分析二、同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)面摩擦力、粘結(jié)力和水壓力二、同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)面摩擦力、粘結(jié)力和水壓力 的楔體破壞分析的楔體破壞分析 7-3 楔體破壞分析楔體破壞分析 通過(guò)分析，得安全系數(shù)為通過(guò)分析，得安全系數(shù)為 式中：式中：c0A，c0B結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面A和和B的粘結(jié)力；的粘結(jié)力； 0A，0B結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面A和和B的摩擦角；的摩擦角； ，w巖石和水的重度；巖石和水的重度； H楔體高度；楔體高度； X、Y、A和和B取決于楔體幾何形狀的系數(shù)：取決于楔體幾何形狀的系數(shù)： BwAwBAYBXAYcXcHF

15、0000tg)2(tg)2()(37-3 楔體破壞分析楔體破壞分析naX24524cossinsin nbY13513cossinsin nbnanbnabaA 25sinsincoscoscosnbnanbnaabB 25sinsincoscoscos式中：式中：a，b 結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面A和和B的傾角；的傾角； 5 兩結(jié)構(gòu)面交線的傾角；兩結(jié)構(gòu)面交線的傾角； ij為交線為交線i 和和j的夾角；的夾角； 2na，1nb分別為交線分別為交線1，2與與結(jié)構(gòu)面結(jié)構(gòu)面A，B的法線之夾角的法線之夾角 na.nb兩結(jié)構(gòu)面之夾角。兩結(jié)構(gòu)面之夾角。7-3 楔體破壞分析楔體破壞分析三、楔體破壞的赤平投影分三、楔體破壞

16、的赤平投影分析方法析方法 摩擦錐圓法是基于赤平投影法摩擦錐圓法是基于赤平投影法 的半定量評(píng)價(jià)邊坡穩(wěn)定性的方法。的半定量評(píng)價(jià)邊坡穩(wěn)定性的方法。 （1）摩擦錐概念）摩擦錐概念 位于傾斜面上重量為位于傾斜面上重量為W的塊體，的塊體， 其穩(wěn)定平衡條件是：其穩(wěn)定平衡條件是： 抗滑力抗滑力Rf S (下滑力下滑力) 假定斜面上各個(gè)方向的摩擦因素假定斜面上各個(gè)方向的摩擦因素 ftg都是相等的。都是相等的。7-3 楔體破壞分析楔體破壞分析三、楔體破壞的赤平投影分析方法三、楔體破壞的赤平投影分析方法 垂直結(jié)構(gòu)面的法向力：垂直結(jié)構(gòu)面的法向力：N =W cosp 下滑力下滑力: S = W sinpp 若只考慮摩擦

17、阻力的抗滑作用，若只考慮摩擦阻力的抗滑作用，則有則有 抗滑力抗滑力:RfN tg= W cosp tg 塊體滑動(dòng)條件：塊體滑動(dòng)條件：S Rf 即即: p 因此，可以設(shè)想一個(gè)圍繞法向力因此，可以設(shè)想一個(gè)圍繞法向力 N的的“摩擦錐摩擦錐”存在，如圖所示。圓錐的存在，如圖所示。圓錐的 半頂角為半頂角為、垂直高度為、垂直高度為N、底圓半徑、底圓半徑 為摩擦抗力為摩擦抗力Rf。 7-3 楔體破壞分析楔體破壞分析三、楔體破壞的赤平投影分析方法三、楔體破壞的赤平投影分析方法p 若考慮到凝聚力若考慮到凝聚力c產(chǎn)生的阻力為產(chǎn)生的阻力為RscA，則可將，則可將Rc直接加于直接加于Rf上，并上，并構(gòu)成一新的錐體，其

18、底圓半徑為構(gòu)成一新的錐體，其底圓半徑為F=Rf十十Rc，垂直高度為，垂直高度為N和半頂角和半頂角a, a稱為視摩擦角，它可從以下關(guān)系中求出：稱為視摩擦角，它可從以下關(guān)系中求出： 式中：式中：A斜面的表面積；斜面的表面積； p斜面的傾角。斜面的傾角。 顯然，顯然，塊體重力矢量塊體重力矢量W落在摩擦錐外，表明斜面傾角落在摩擦錐外，表明斜面傾角p大于斜大于斜面摩擦角面摩擦角，該塊體將沿斜面產(chǎn)生滑動(dòng)，該塊體將沿斜面產(chǎn)生滑動(dòng)；若；若W落在摩擦錐內(nèi)，表明落在摩擦錐內(nèi)，表明斜面傾角斜面傾角p小于斜面摩擦角小于斜面摩擦角， 則保持穩(wěn)定平衡，塊體不會(huì)滑動(dòng)；則保持穩(wěn)定平衡，塊體不會(huì)滑動(dòng)；若若W落在摩擦錐圓上，表明

19、斜面傾角落在摩擦錐圓上，表明斜面傾角p等于斜面摩擦角等于斜面摩擦角，則塊體，則塊體處于極限平衡狀態(tài)。處于極限平衡狀態(tài)。 pcfaWAcNRRtg costg0 7-3 楔體破壞分析楔體破壞分析三、楔體破壞的赤平投影分析方法三、楔體破壞的赤平投影分析方法 摩擦錐的赤平投影摩擦錐的赤平投影 7-3 楔體破壞分析楔體破壞分析三、楔體破壞的赤平投影分析方法三、楔體破壞的赤平投影分析方法 摩擦錐赤平投影圖的繪制摩擦錐赤平投影圖的繪制 7-4 邊坡監(jiān)測(cè)邊坡監(jiān)測(cè)一、裂縫監(jiān)測(cè)一、裂縫監(jiān)測(cè) 7-4 邊坡監(jiān)測(cè)邊坡監(jiān)測(cè)二、巖體內(nèi)部位移監(jiān)測(cè)二、巖體內(nèi)部位移監(jiān)測(cè) 1、用多點(diǎn)位移計(jì)測(cè)巖體內(nèi)部水平位移、用多點(diǎn)位移計(jì)測(cè)巖體內(nèi)

20、部水平位移 7-4 邊坡監(jiān)測(cè)邊坡監(jiān)測(cè)二、巖體內(nèi)部位移監(jiān)測(cè)二、巖體內(nèi)部位移監(jiān)測(cè) 2、用鉆孔測(cè)斜儀測(cè)巖體內(nèi)部剪切錯(cuò)動(dòng)帶、用鉆孔測(cè)斜儀測(cè)巖體內(nèi)部剪切錯(cuò)動(dòng)帶 7-4 邊坡監(jiān)測(cè)邊坡監(jiān)測(cè)三、水壓監(jiān)測(cè)三、水壓監(jiān)測(cè) 水壓監(jiān)測(cè)目的是監(jiān)測(cè)邊坡疏干效果。水壓監(jiān)測(cè)目的是監(jiān)測(cè)邊坡疏干效果。 7-5 邊坡維護(hù)邊坡維護(hù)一、疏水一、疏水 1、基本原則、基本原則 以提高邊坡穩(wěn)定性為目的的邊坡疏水，必須遵循三項(xiàng)基本原則：以提高邊坡穩(wěn)定性為目的的邊坡疏水，必須遵循三項(xiàng)基本原則： （1）防止地表水由開口張裂隙或裂隙進(jìn)入邊坡）防止地表水由開口張裂隙或裂隙進(jìn)入邊坡; （2）通過(guò)有選擇性的地表和地下疏水，降低潛在破壞面附近的水壓）通過(guò)有選

21、擇性的地表和地下疏水，降低潛在破壞面附近的水壓; （3）確定排水位置，使它只是降低邊坡附近的水壓，而不是在采場(chǎng)）確定排水位置，使它只是降低邊坡附近的水壓，而不是在采場(chǎng)周圍大范圍內(nèi)進(jìn)行疏水。周圍大范圍內(nèi)進(jìn)行疏水。 7-5 邊坡維護(hù)邊坡維護(hù)一、疏水一、疏水 2、豎直疏水井、豎直疏水井 從地表施工大口徑鉆孔或井從地表施工大口徑鉆孔或井(如圖如圖)，延伸到需要預(yù)先疏干的，延伸到需要預(yù)先疏干的含水層內(nèi)，在井內(nèi)安裝水泵，把水抽到地表，借此降低地下水位。含水層內(nèi)，在井內(nèi)安裝水泵，把水抽到地表，借此降低地下水位。7-5 邊坡維護(hù)邊坡維護(hù)一、疏水一、疏水 2、豎直疏水井、豎直疏水井 井間距主要取決于巖體的滲透性

22、和地質(zhì)構(gòu)造，井深取決于含井間距主要取決于巖體的滲透性和地質(zhì)構(gòu)造，井深取決于含水層埋藏深度和泵的能力水層埋藏深度和泵的能力.井可按線列井排列和環(huán)形井群布置，用井可按線列井排列和環(huán)形井群布置，用來(lái)疏干呈單側(cè)或雙側(cè)進(jìn)入邊坡巖體以及呈圓形補(bǔ)給的地下水。當(dāng)來(lái)疏干呈單側(cè)或雙側(cè)進(jìn)入邊坡巖體以及呈圓形補(bǔ)給的地下水。當(dāng)?shù)叵滤a(bǔ)給呈不規(guī)則形狀時(shí)，應(yīng)該按需排列井群。地下水補(bǔ)給呈不規(guī)則形狀時(shí)，應(yīng)該按需排列井群。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：是在邊坡開挖之前就能夠投入使用，并且布置靈活。是在邊坡開挖之前就能夠投入使用，并且布置靈活。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：一旦電源發(fā)生故障，立即影響疏水效果。特別危險(xiǎn)的是暴一旦電源發(fā)生故障，立即影響疏水效果。特別

23、危險(xiǎn)的是暴雨期間可能發(fā)生電力和機(jī)械動(dòng)力故障，造成邊坡中地下水位上升。雨期間可能發(fā)生電力和機(jī)械動(dòng)力故障，造成邊坡中地下水位上升。7-5 邊坡維護(hù)邊坡維護(hù)一、疏水一、疏水 3、巷道疏水、巷道疏水 這是大型邊坡有效的疏水方法。巷道的位置和方向受地質(zhì)構(gòu)這是大型邊坡有效的疏水方法。巷道的位置和方向受地質(zhì)構(gòu)造和邊坡性質(zhì)控制，應(yīng)盡可能使之穿越較多的含水層和含水構(gòu)造。造和邊坡性質(zhì)控制，應(yīng)盡可能使之穿越較多的含水層和含水構(gòu)造。一般情況下，巷道平行邊坡布置。為了擴(kuò)大疏水范圍和疏水效果，一般情況下，巷道平行邊坡布置。為了擴(kuò)大疏水范圍和疏水效果，常與疏水鉆孔聯(lián)通，這些疏水鉆孔可以穿過(guò)弱透水層到達(dá)含常與疏水鉆孔聯(lián)通，這

24、些疏水鉆孔可以穿過(guò)弱透水層到達(dá)含 水層或透水層形成泄水通路，亦水層或透水層形成泄水通路，亦 可直通地表排出地表積水，還可通過(guò)可直通地表排出地表積水，還可通過(guò) 適當(dāng)設(shè)計(jì)使巷道與前期的豎直蔬水井適當(dāng)設(shè)計(jì)使巷道與前期的豎直蔬水井 連聯(lián)通，見(jiàn)圖對(duì)于很大的邊坡，可連聯(lián)通，見(jiàn)圖對(duì)于很大的邊坡，可 能需要兩個(gè)水平或更多個(gè)水平的疏水能需要兩個(gè)水平或更多個(gè)水平的疏水 巷道。巷道。7-5 邊坡維護(hù)邊坡維護(hù)一、疏水一、疏水 4、水平鉆孔疏水、水平鉆孔疏水 在坡面上鉆鑿水平疏水孔，能有效在坡面上鉆鑿水平疏水孔，能有效 地降低可疑的張裂縫底部或沿潛在破壞地降低可疑的張裂縫底部或沿潛在破壞 面的水壓力。疏水孔的間距和位置

25、取決面的水壓力。疏水孔的間距和位置取決 于邊坡幾何形狀以及巖體內(nèi)的構(gòu)造不連于邊坡幾何形狀以及巖體內(nèi)的構(gòu)造不連 續(xù)面。續(xù)面。 在堅(jiān)硬巖石邊坡中，水通常沿不連續(xù)面流動(dòng)，疏水孔只有和這些不連續(xù)在堅(jiān)硬巖石邊坡中，水通常沿不連續(xù)面流動(dòng)，疏水孔只有和這些不連續(xù)面相交才是有效的，如圖所示。在軟巖或土質(zhì)邊坡情況下，疏水孔可以按規(guī)面相交才是有效的，如圖所示。在軟巖或土質(zhì)邊坡情況下，疏水孔可以按規(guī)則間距來(lái)布置。確定最佳間距，需要鉆鑿一定數(shù)量試驗(yàn)孔進(jìn)行試錯(cuò)法試驗(yàn)。則間距來(lái)布置。確定最佳間距，需要鉆鑿一定數(shù)量試驗(yàn)孔進(jìn)行試錯(cuò)法試驗(yàn)。7-5 邊坡維護(hù)邊坡維護(hù)一、疏水一、疏水 5、明溝疏水、明溝疏水 疏水明溝可布置在邊坡不

26、穩(wěn)定區(qū)段之外適當(dāng)位置，用來(lái)攔截疏水明溝可布置在邊坡不穩(wěn)定區(qū)段之外適當(dāng)位置，用來(lái)攔截地表水向不穩(wěn)定區(qū)匯集，其走向垂直地表水流動(dòng)方向。這種環(huán)形地表水向不穩(wěn)定區(qū)匯集，其走向垂直地表水流動(dòng)方向。這種環(huán)形截水溝及平臺(tái)截水溝可布置數(shù)條，最近的一條應(yīng)與滑坡區(qū)保持一截水溝及平臺(tái)截水溝可布置數(shù)條，最近的一條應(yīng)與滑坡區(qū)保持一定距離。每條截水溝之間應(yīng)按其匯水面積的不同確定其間距。排定距離。每條截水溝之間應(yīng)按其匯水面積的不同確定其間距。排水溝應(yīng)有一定的斜度，以使水能集中自流出去。疏水明溝亦布置水溝應(yīng)有一定的斜度，以使水能集中自流出去。疏水明溝亦布置在邊坡不穩(wěn)定區(qū)之內(nèi)，可在臺(tái)階上布置平臺(tái)截水溝，以截?cái)嘌馗髟谶吰虏环€(wěn)定區(qū)

27、之內(nèi)，可在臺(tái)階上布置平臺(tái)截水溝，以截?cái)嘌馗髋_(tái)階坡面的徑流，亦可按樹枝狀布置排水溝，用來(lái)排出滑坡體上臺(tái)階坡面的徑流，亦可按樹枝狀布置排水溝，用來(lái)排出滑坡體上部表面的地表水。部表面的地表水。7-5 邊坡維護(hù)邊坡維護(hù)二、邊坡二、邊坡加固加固（一）預(yù)應(yīng)力錨桿（索）加固邊坡（一）預(yù)應(yīng)力錨桿（索）加固邊坡 1、錨桿（索）的結(jié)構(gòu)：錨桿（索）的結(jié)構(gòu)：般由錨頭，張拉段和錨固段三部分組成，般由錨頭，張拉段和錨固段三部分組成，如圖所示。錨頭的作用是給錨桿（索）施加作用力，張拉段是將如圖所示。錨頭的作用是給錨桿（索）施加作用力，張拉段是將錨桿的拉力均勻地傳遞給錨桿周圍的巖體，錨固段錨固在穩(wěn)定的錨桿的拉力均勻地傳遞給錨

28、桿周圍的巖體，錨固段錨固在穩(wěn)定的巖體內(nèi)，可提供足夠的錨固力。巖體內(nèi)，可提供足夠的錨固力。7-5 邊坡維護(hù)邊坡維護(hù)二、邊坡二、邊坡加固加固（一）預(yù)應(yīng)力錨桿（索）加固邊坡（一）預(yù)應(yīng)力錨桿（索）加固邊坡 2、錨桿錨桿(索索)作用原理作用原理：錨桿：錨桿(索索)插入鉆孔中錨固后，用張拉設(shè)備插入鉆孔中錨固后，用張拉設(shè)備在孔口給錨桿在孔口給錨桿(索索)施加預(yù)應(yīng)力，圖施加預(yù)應(yīng)力，圖(b)中力中力P是由錨桿是由錨桿(索索)的預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力作用在滑體上的壓力即錨固力，它與預(yù)應(yīng)力張力大小相等方向相作用在滑體上的壓力即錨固力，它與預(yù)應(yīng)力張力大小相等方向相反。其加固作用一部分是使滑體向穩(wěn)固的巖體壓緊，因而滑動(dòng)面反。其

29、加固作用一部分是使滑體向穩(wěn)固的巖體壓緊，因而滑動(dòng)面處增加了摩擦阻力，增量為處增加了摩擦阻力，增量為Psin(+)tg，另一部分是錨固力的，另一部分是錨固力的切向分量提供的直接抗滑力切向分量提供的直接抗滑力Pcos(+)，從而提高了滑體的穩(wěn)定性。，從而提高了滑體的穩(wěn)定性。7-5 邊坡維護(hù)邊坡維護(hù)二、邊坡二、邊坡加固加固（一）預(yù)應(yīng)力錨桿（索）加固邊坡（一）預(yù)應(yīng)力錨桿（索）加固邊坡 3、錨固力計(jì)算、錨固力計(jì)算 （1）錨桿加固后滑體的安全系數(shù)）錨桿加固后滑體的安全系數(shù) 式中：式中： K滑體的安全系數(shù)滑體的安全系數(shù); W滑體重量，滑體重量，N； 滑動(dòng)面傾角滑動(dòng)面傾角,(0); C滑動(dòng)面單位粘結(jié)力，滑動(dòng)面

30、單位粘結(jié)力，Nm3 滑動(dòng)面內(nèi)摩擦角滑動(dòng)面內(nèi)摩擦角,(0)；S滑動(dòng)面面積，滑動(dòng)面面積，m2 錨桿安裝角錨桿安裝角,(0); P錨固力錨固力 sin)cos()sin(tgcosWcStgPWK 7-5 邊坡維護(hù)邊坡維護(hù)二、邊坡二、邊坡加固加固（一）預(yù)應(yīng)力錨桿（索）加固邊坡（一）預(yù)應(yīng)力錨桿（索）加固邊坡 3、錨固力計(jì)算、錨固力計(jì)算 （2）錨固力：）錨固力： 當(dāng)分母為最大值時(shí)，所需的錨固力最小，分母中僅當(dāng)分母為最大值時(shí)，所需的錨固力最小，分母中僅為變量，為變量，因而對(duì)因而對(duì)求導(dǎo)，令導(dǎo)數(shù)等于零，得：求導(dǎo)，令導(dǎo)數(shù)等于零，得： =- 這時(shí)所需錨固力為最小。滿足上式的這時(shí)所需錨固力為最小。滿足上式的稱為最佳

31、安裝角。稱為最佳安裝角。 在實(shí)踐中，考慮到施工方便，一般安裝角在實(shí)踐中，考慮到施工方便，一般安裝角常取常取60120，向下，向下傾斜。傾斜。 tgKcSWtgKP)sin()cos()cossin( 7-5 邊坡維護(hù)邊坡維護(hù)二、邊坡二、邊坡加固加固（一）預(yù)應(yīng)力錨桿（索）加固邊坡（一）預(yù)應(yīng)力錨桿（索）加固邊坡 3、錨固力計(jì)算、錨固力計(jì)算 （3）最小錨固長(zhǎng)度）最小錨固長(zhǎng)度l： 式中：式中：d錨桿直徑，錨桿直徑，m；p錨桿許用抗拉強(qiáng)度，錨桿許用抗拉強(qiáng)度，Nm2；Rc一水泥砂漿的握固力，一般一水泥砂漿的握固力，一般Rc=(2540)105 Nm2。在邊坡加。在邊坡加固工程中，實(shí)際采用的最小錨固段長(zhǎng)常取

32、固工程中，實(shí)際采用的最小錨固段長(zhǎng)常取l=45m。 cpRldd 241 cpRdl 41 7-5 邊坡維護(hù)邊坡維護(hù)二、邊坡二、邊坡加固加固（一）預(yù)應(yīng)力錨桿（索）加固邊坡（一）預(yù)應(yīng)力錨桿（索）加固邊坡 4、錨桿布置、錨桿布置 錨桿錨桿(索索)布置合理與否直接影響加固效果。布置合理與否直接影響加固效果。 （1）錨桿）錨桿(索索)的數(shù)量的數(shù)量 視單根錨桿（索）的錨固力及滑體總的下滑視單根錨桿（索）的錨固力及滑體總的下滑力而定。可通過(guò)對(duì)預(yù)設(shè)錨桿（索）的滑體進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算來(lái)確定。力而定。可通過(guò)對(duì)預(yù)設(shè)錨桿（索）的滑體進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算來(lái)確定。 （2）錨桿位置及間距）錨桿位置及間距 視滑坡機(jī)理及巖體性質(zhì)而定。視

33、滑坡機(jī)理及巖體性質(zhì)而定。 A、對(duì)于牽引式滑坡：錨桿（索）應(yīng)在滑體下部位置；、對(duì)于牽引式滑坡：錨桿（索）應(yīng)在滑體下部位置； B、推移式滑坡：錨桿（索）應(yīng)布置在偏邊坡上部位置推移式滑坡：錨桿（索）應(yīng)布置在偏邊坡上部位置 ； C、當(dāng)滑面為單一不連續(xù)面控制且?guī)r體較完整時(shí)，錨桿（索）間距、當(dāng)滑面為單一不連續(xù)面控制且?guī)r體較完整時(shí)，錨桿（索）間距并不重要；并不重要；7-5 邊坡維護(hù)邊坡維護(hù)二、邊坡二、邊坡加固加固（一）預(yù)應(yīng)力錨桿（索）加固邊坡（一）預(yù)應(yīng)力錨桿（索）加固邊坡 4、錨桿布置、錨桿布置 （2）錨桿位置及間距）錨桿位置及間距 視滑坡機(jī)理及巖體性質(zhì)而定。視滑坡機(jī)理及巖體性質(zhì)而定。 D、當(dāng)巖體較破碎時(shí)，

34、則錨桿（索）布、當(dāng)巖體較破碎時(shí)，則錨桿（索）布 置應(yīng)以使巖體內(nèi)形成一個(gè)連續(xù)的擠壓帶置應(yīng)以使巖體內(nèi)形成一個(gè)連續(xù)的擠壓帶 為原則。如圖所示，錨頭與錨固段之間為原則。如圖所示，錨頭與錨固段之間 形成一個(gè)約形成一個(gè)約900的壓力錐體，錐體范圍內(nèi)的壓力錐體，錐體范圍內(nèi) 巖石相互擠壓，將周圍巖石聯(lián)成一個(gè)整巖石相互擠壓，將周圍巖石聯(lián)成一個(gè)整 體，從而阻止了巖體變形?；趬嚎s錐體，從而阻止了巖體變形。基于壓縮錐 體的原理，布置錨桿（索）時(shí)應(yīng)使之在體的原理，布置錨桿（索）時(shí)應(yīng)使之在 縱橫方向均有一定數(shù)量，使每根錨桿縱橫方向均有一定數(shù)量，使每根錨桿 （索）周圍形成壓縮錐體彼此聯(lián)結(jié)，并有（索）周圍形成壓縮錐體彼此聯(lián)

35、結(jié)，并有 一定的互相壓疊。一定的互相壓疊。 7-5 邊坡維護(hù)邊坡維護(hù)二、邊坡二、邊坡加固加固（二）抗滑樁加固邊坡（二）抗滑樁加固邊坡 抗滑樁是埋設(shè)于滑動(dòng)面上、下巖體中阻止滑體移動(dòng)的樁形結(jié)抗滑樁是埋設(shè)于滑動(dòng)面上、下巖體中阻止滑體移動(dòng)的樁形結(jié)構(gòu)物。露天礦主要采用兩種抗滑樁，一種是小斷面的鉆孔樁，一構(gòu)物。露天礦主要采用兩種抗滑樁，一種是小斷面的鉆孔樁，一種是大斷面的大型鋼筋混凝土樁。種是大斷面的大型鋼筋混凝土樁。 502.83502.62501.34Q4c+dl+el520.00單 位 : cm46341:1.01:1.5300948440比 例 1： 2001:1.5滑 面基 巖 面開 挖 區(qū) 域

36、線 路 中 線開 挖 面地 面 線Q4glJ2s微 型 樁 組 合 結(jié) 構(gòu) 7-5 邊坡維護(hù)邊坡維護(hù)二、邊坡二、邊坡加固加固（二）抗滑樁加固邊坡（二）抗滑樁加固邊坡 （1）鉆孔樁就是用露天礦穿孔機(jī)從被加固巖體表面穿孔直至滑體以）鉆孔樁就是用露天礦穿孔機(jī)從被加固巖體表面穿孔直至滑體以下一定深度，然后將柱體的骨架部分和鋼軌置入鉆孔中，軌面或下一定深度，然后將柱體的骨架部分和鋼軌置入鉆孔中，軌面或軌底正對(duì)滑坡推力方向，再在鋼軌與孔壁間澆注混凝土，使鋼軌軌底正對(duì)滑坡推力方向，再在鋼軌與孔壁間澆注混凝土，使鋼軌與周圍巖體牢固地結(jié)合在一起。鉆孔樁適用于支擋滑坡推力較小與周圍巖體牢固地結(jié)合在一起。鉆孔樁適用

37、于支擋滑坡推力較小的單個(gè)或數(shù)個(gè)臺(tái)階的滑動(dòng)。的單個(gè)或數(shù)個(gè)臺(tái)階的滑動(dòng)。 （2）大型鋼筋混凝土樁斷面積常在）大型鋼筋混凝土樁斷面積常在4m2左右，斷面可為矩形或圓形，左右，斷面可為矩形或圓形，矩形的長(zhǎng)邊平行于滑體推力方向。設(shè)樁時(shí)通常采用人工或輔以輕矩形的長(zhǎng)邊平行于滑體推力方向。設(shè)樁時(shí)通常采用人工或輔以輕便機(jī)械開挖小井至滑動(dòng)面以下一定深度，而后在小井中布設(shè)鋼筋，便機(jī)械開挖小井至滑動(dòng)面以下一定深度，而后在小井中布設(shè)鋼筋，澆灌混凝土成樁。大型鋼筋棍凝土樁適用于支擋滑坡推力大的滑澆灌混凝土成樁。大型鋼筋棍凝土樁適用于支擋滑坡推力大的滑體移動(dòng)。體移動(dòng)。 7-5 邊坡維護(hù)邊坡維護(hù)二、邊坡二、邊坡加固加固（二）抗

38、滑樁加固邊坡（二）抗滑樁加固邊坡 大型鋼筋棍凝土抗滑樁根據(jù)其埋置和受力情況不同，可分成大型鋼筋棍凝土抗滑樁根據(jù)其埋置和受力情況不同，可分成全埋式和懸臂式兩種。全埋式和懸臂式兩種。 視其剛度大小，抗滑樁又可分成剛性樁和彈性樁。鋼軌樁在視其剛度大小，抗滑樁又可分成剛性樁和彈性樁。鋼軌樁在滑坡推力作用下，一般呈彈性樁特點(diǎn)。這樣，在設(shè)計(jì)計(jì)算中采取滑坡推力作用下，一般呈彈性樁特點(diǎn)。這樣，在設(shè)計(jì)計(jì)算中采取不同的力學(xué)圖式和計(jì)算方法不同的力學(xué)圖式和計(jì)算方法 抗滑樁適用于裂隙不太發(fā)育，完整性較好的緩傾斜中厚層巖抗滑樁適用于裂隙不太發(fā)育，完整性較好的緩傾斜中厚層巖體，滑動(dòng)面較單一傾角小的滑坡，同時(shí)要求有一個(gè)明顯的

39、滑動(dòng)面，體，滑動(dòng)面較單一傾角小的滑坡，同時(shí)要求有一個(gè)明顯的滑動(dòng)面，滑面以下為較完整的基巖滑面以下為較完整的基巖(或密實(shí)的基礎(chǔ)或密實(shí)的基礎(chǔ))能提供足夠的抗力。能提供足夠的抗力。7-5 邊坡維護(hù)邊坡維護(hù)二、邊坡二、邊坡加固加固（二）抗滑樁加固邊坡（二）抗滑樁加固邊坡 1、抗滑樁作用原理、抗滑樁作用原理 作用于樁體上的滑坡推力，一部分作用于樁體上的滑坡推力，一部分 經(jīng)由樁體傳至樁前滑體，由樁前滑動(dòng)面經(jīng)由樁體傳至樁前滑體，由樁前滑動(dòng)面 向上的抗滑力平衡，另一部分由樁體傳向上的抗滑力平衡，另一部分由樁體傳 至滑動(dòng)面以下巖體中至滑動(dòng)面以下巖體中(如圖所示如圖所示)，因而，因而 樁前滑坡推力減小，滑體穩(wěn)定性

40、提高。樁前滑坡推力減小，滑體穩(wěn)定性提高。 由此可見(jiàn)，抗滑樁的設(shè)計(jì)必須考慮基巖所能提供的抗力和樁由此可見(jiàn)，抗滑樁的設(shè)計(jì)必須考慮基巖所能提供的抗力和樁自身的強(qiáng)度，保證樁體在滑坡推力作用下，既不會(huì)失穩(wěn)，又不會(huì)自身的強(qiáng)度，保證樁體在滑坡推力作用下，既不會(huì)失穩(wěn)，又不會(huì)出現(xiàn)彎斷和剪斷。出現(xiàn)彎斷和剪斷。7-5 邊坡維護(hù)邊坡維護(hù)二、邊坡二、邊坡加固加固（二）抗滑樁加固邊坡（二）抗滑樁加固邊坡 2、樁承受最大滑坡推力計(jì)算、樁承受最大滑坡推力計(jì)算 樁承受最大滑坡推力的計(jì)算方法因樁受力破壞狀態(tài)的假設(shè)不樁承受最大滑坡推力的計(jì)算方法因樁受力破壞狀態(tài)的假設(shè)不同而異。目前有三種假設(shè)：同而異。目前有三種假設(shè)： （1）樁因剪切而破壞；）樁因剪切而破壞； （2）因彎曲而破壞；）因彎曲而破壞； （3）將樁看成是埋設(shè)在巖體中的彈性地基梁。）將樁看成是埋設(shè)在巖體中的彈性地基梁。7-5 邊坡維護(hù)邊坡維