第八章巖體力學(xué)在邊坡工程中的應(yīng)用ppt課件

1、第八章第八章 巖體力學(xué)在邊坡工程中的應(yīng)用巖體力學(xué)在邊坡工程中的應(yīng)用一、邊坡中的應(yīng)力分分析一、邊坡中的應(yīng)力分分析現(xiàn)有方法：現(xiàn)有方法： （1 1應(yīng)力測(cè)量法；應(yīng)力測(cè)量法； （2 2室內(nèi)光彈性和模擬實(shí)驗(yàn)法；室內(nèi)光彈性和模擬實(shí)驗(yàn)法； （3 3數(shù)值計(jì)法；數(shù)值計(jì)法； （4 4近似計(jì)算法近似計(jì)算法從力學(xué)特性來看分為五類1、巖石崩塌2、平移滑動(dòng)3、旋轉(zhuǎn)滑移4、巖塊流動(dòng)5、巖層曲折二、巖坡破壞形式與分類二、巖坡破壞形式與分類1、巖石崩塌(圖8-6a) 緣由：裂隙水壓力、凍脹力致 由于外界條件干擾開挖、風(fēng)化、震動(dòng)滑移體沿弱面滑移3、旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)(圖8-6c) 由于外界條件干擾，在均質(zhì)頁巖或泥巖中產(chǎn)生新的圓弧破裂面，巖體

2、沿此圓弧面產(chǎn)生滑移。4、巖塊流動(dòng)(圖8-6d) 高應(yīng)力作用下，生產(chǎn)脆性破裂破壞面。 不規(guī)則。5、巖層曲折(圖8-6e) 在自重與裂隙水壓力共同作用下巖層面發(fā)生2、平移滑動(dòng)(圖8-6b)巖石崩塌平移滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)滑移巖塊流動(dòng)巖層曲折cc三、巖石崩塌的力學(xué)穩(wěn)定分析三、巖石崩塌的力學(xué)穩(wěn)定分析圖(8-7) 巖塊的翻轉(zhuǎn)發(fā)生于剪切破壞不可能的地方，這時(shí)，巖塊受到側(cè)向的推力(如靜水壓力或凍脹力等)，而引起翻轉(zhuǎn)破壞，又稱傾倒破壞。楔體翻轉(zhuǎn)的臨界中心角：楔體翻轉(zhuǎn)的臨界中心角：1232arctanddcd1和d2分別為水平節(jié)理間距和垂直節(jié)理間距。當(dāng) 為穩(wěn)定狀態(tài)當(dāng) 為不穩(wěn)定狀態(tài)一般認(rèn)為，當(dāng)巖坡的坡度大于600時(shí)該類巖坡就

3、可然處于不穩(wěn)定狀態(tài)抗翻轉(zhuǎn)力強(qiáng)，不容易翻轉(zhuǎn)抗翻轉(zhuǎn)力弱，容易翻轉(zhuǎn)圖圖8-8 8-8 平面剪切破壞平面剪切破壞滑動(dòng)體滑動(dòng)面WsinWcosWtancosW四、平移滑動(dòng)的力學(xué)穩(wěn)定性分析四、平移滑動(dòng)的力學(xué)穩(wěn)定性分析致滑力抗滑力穩(wěn)定系數(shù)要點(diǎn)：要點(diǎn)：1、單一連續(xù)滑動(dòng)面sinsinsin22iirHW（1滑動(dòng)體的體積：（2滑移面AB上 總粘結(jié)力：sinHCtancosW總摩擦力：sinW（3穩(wěn)定系數(shù)：sincossinWtgWCHK（4邊坡臨界高度 將K=1和W的值代入(3)得sinsincossin2iirCH致滑力：（5注：在實(shí)際觀測(cè)中，順層滑動(dòng)體不是ABD楔體，而是AECD楔體。EBC楔體仍保留在原處不

4、動(dòng)。這說明靠近滑體的后部產(chǎn)生張應(yīng)力，使滑體后緣產(chǎn)生了許多張裂縫CE。CBECBE穩(wěn)定塊體穩(wěn)定塊體K1K1，DCEADCEA滑動(dòng)體滑動(dòng)體張裂縫張裂縫CECE的理論深度：的理論深度：2452tgrCZO基本假設(shè) 1.滑動(dòng)面和張性斷裂面與邊坡面走向平行。2.張性斷裂是豎直向的，并注滿水,水深為Zw。3.水沿張性斷裂的底部進(jìn)入滑面，并沿滑面滲透 4.各個(gè)力都通過滑動(dòng)面的形心起作用5.滑面的抗剪強(qiáng)度由粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角確定，符合庫侖方程6.計(jì)算厚度為單位厚度，巖片兩側(cè)有釋放面2 2、張性斷裂邊坡單面滑動(dòng)、張性斷裂邊坡單面滑動(dòng)WcosWsinWcosVsinVU-水壓力在滑動(dòng)面上產(chǎn)生的浮力V-張性斷裂面上的

5、水壓力穩(wěn)定性系數(shù)cossintan)sincos(VWVUWCAK式中：sin)(ZHAcos)(21ZHZUww22wwZVcotcot)(12122iHZHW（8-9）3 3、滑體沿兩個(gè)平面剪切、滑體沿兩個(gè)平面剪切 極限平衡分析：極限平衡分析： 總合外力R分解為X、Y方向；并與兩個(gè)滑移面上的正壓力N和剪切力S構(gòu)成平衡條件。2211221122212211coscossinsinsinsincoscosssNNXssNNY其中：KbcCKNSKabCKNS22221111tantanK-穩(wěn)定系數(shù)K1 巖坡處于穩(wěn)定狀態(tài) K=1 巖坡處于極限狀態(tài) 以上極限平衡分析得到兩個(gè)方程，其中含有3個(gè)未知數(shù)

6、、無法求解，再找一個(gè)方程。 在極限狀態(tài)下，ab面脫離母體，則N1=0。 由前方程求得：222211211CKBKACKBKAN1112111240ACABBKN由此得：式中：)sin(tantan)sin(tan)cos()tan(tan)cossin(tan)cos()sin(sincos12212212111221222221211122221CabcCBYXbccabcBAYXA(8-20) 注注1 1：由式：由式(8-20)(8-20)求得的求得的K K值為上限值。值為上限值。注注2 2：如果計(jì)算：如果計(jì)算K K值為負(fù)，則表示不可能失穩(wěn)。值為負(fù)，則表示不可能失穩(wěn)。注注3 3：此分析適合

7、于主滑面較長(zhǎng)、輔助面較短的：此分析適合于主滑面較長(zhǎng)、輔助面較短的 情況。如果輔助面較平坦、較長(zhǎng)、則計(jì)算情況。如果輔助面較平坦、較長(zhǎng)、則計(jì)算K K值偏值偏大。大。（三）、楔體穩(wěn)定的力學(xué)分析（三）、楔體穩(wěn)定的力學(xué)分析 兩組及兩組以上的結(jié)構(gòu)面切割成一個(gè)兩組及兩組以上的結(jié)構(gòu)面切割成一個(gè)的楔形滑體。如圖四面體的楔形滑體。如圖四面體ABCDABCD沿沿F1F1、F2F2兩兩面滑位面滑位1221sin22112211QFCFCtgNtgNK雙面滑移體穩(wěn)定系數(shù)雙面滑移體穩(wěn)定系數(shù)其中：其中：N1N1、N2N2分別為分別為 作用于作用于F1F1、F2F2上的法向壓力。由正弦定律得：上的法向壓力。由正弦定律得：co

8、sQ1221cosQN1N2)sin(cossin)sin(cossin21122121dQNQN)sin(sincos)(sincos21122121QNSinQN062AChHQ四面滑位體體的自重：主、輔滑動(dòng)面的面積：112hBDF222hBDF - 兩滑移面的法線與F1滑面法線的夾角 - 兩滑移面的法線與F2滑面法線的夾角12五、轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)的力學(xué)穩(wěn)定分析五、轉(zhuǎn)動(dòng)滑動(dòng)的力學(xué)穩(wěn)定分析 此類一般在土坡中遇見，但在風(fēng)化巖、頁巖或節(jié)理切割 破碎的巖坡中也有發(fā)生。 1、滑面：弧形面、圓弧狀面或?qū)?shù)螺成面 2、假設(shè)： 破壞面是圓柱面 作為平面問題來分析 巖層抗剪力符合庫侖理論 破壞面上每點(diǎn)發(fā)揮最大抗剪力

9、 巖石分條上鉛垂側(cè)水平力不計(jì) 邊坡簡(jiǎn)化為如圖8-12應(yīng)力狀態(tài)3、K值計(jì)算LTNcLKiitanNi，Ti-巖條單元滑動(dòng)面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力4、存在裂隙水壓力時(shí) 計(jì)算 K值公式中的Ni，Ti變成/T和iN其中： -巖條單元重量引起的剪應(yīng)力和 滲透力之和。/TiiilNN/-巖條單元滑動(dòng)面長(zhǎng)度和靜水壓力。和il-滑移面的總弧長(zhǎng)六、巖塊流動(dòng)的力學(xué)分析六、巖塊流動(dòng)的力學(xué)分析 高應(yīng)力下的脆性破壞，通過應(yīng)力分析和強(qiáng)度條件判定期穩(wěn)定狀態(tài)。ctRP324RP發(fā)生脆性破壞的條件：七、邊坡巖層曲折分析七、邊坡巖層曲折分析 要點(diǎn) 當(dāng)邊坡坡面有順向的巖層分布，而且?guī)r層厚度不大時(shí)，如果沿著巖層有垂直節(jié)理切割，也就是使巖層成為長(zhǎng)細(xì)柱體結(jié)構(gòu)沿著坡面分布，在沿坡面傾向的重力分量作用下，導(dǎo)致巖層彎曲破壞。圖8-14 邊坡曲折的力學(xué)分析26)-(8 )(costgtgETP27)-(8 )7.0(22EIPcr 如果將巖層簡(jiǎn)化為在坡頂處為鉸接，在