2.1巖坡穩(wěn)定性分析ppt課件

1、第九章巖坡穩(wěn)定性分析第九章巖坡穩(wěn)定性分析重點內(nèi)容：重點內(nèi)容：9.1 巖坡的破壞類型巖坡的破壞類型9.2 圓弧法分析巖坡穩(wěn)定性圓弧法分析巖坡穩(wěn)定性9.4 力的代數(shù)疊加法分析巖坡穩(wěn)定性力的代數(shù)疊加法分析巖坡穩(wěn)定性9.5 巖坡加固措施巖坡加固措施9.3 平面滑動巖坡穩(wěn)定分析平面滑動巖坡穩(wěn)定分析巖質(zhì)邊坡巖質(zhì)邊坡由巖體材料構(gòu)成的斜坡為由巖體材料構(gòu)成的斜坡為巖坡巖坡國道國道320320麻江段蟲蟻坡滑坡麻江段蟲蟻坡滑坡斜坡分為天然斜坡和人工開挖邊坡，主斜坡分為天然斜坡和人工開挖邊坡，主要由巖石材料構(gòu)成的斜坡為巖坡。要由巖石材料構(gòu)成的斜坡為巖坡。 天然斜坡大多穩(wěn)定，而人類工程活動會天然斜坡大多穩(wěn)定，而人類工程

2、活動會改變坡體的應(yīng)力分布，打破其天然平衡改變坡體的應(yīng)力分布，打破其天然平衡狀態(tài)，產(chǎn)生滑坡等災(zāi)害。狀態(tài)，產(chǎn)生滑坡等災(zāi)害。 巖坡失穩(wěn)的危害是巨大的，在工程中應(yīng)巖坡失穩(wěn)的危害是巨大的，在工程中應(yīng)加強(qiáng)對其穩(wěn)定性的研究。加強(qiáng)對其穩(wěn)定性的研究。20192019年年1111月，宜萬鐵路高陽寨隧道口巖崩事故，滑坡體總月，宜萬鐵路高陽寨隧道口巖崩事故，滑坡體總方量約方量約30003000立方米立方米 , , 遇難者達(dá)遇難者達(dá)3030多人多人 20192019年年1111月，宜萬鐵路高陽寨隧道口巖崩事故，滑月，宜萬鐵路高陽寨隧道口巖崩事故，滑坡體總方量約坡體總方量約30003000立方米立方米 , , 遇難者達(dá)遇

3、難者達(dá)3030多人多人 圓弧滑動后的形態(tài)圓弧滑動后的形態(tài)人類工程活動在水電、交通、采礦等部門人類工程活動在水電、交通、采礦等部門根據(jù)工程布置的需要開挖出很多巖坡。根據(jù)工程布置的需要開挖出很多巖坡。 巖坡不同于土坡，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，軟弱結(jié)構(gòu)巖坡不同于土坡，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，軟弱結(jié)構(gòu)面的存在常是巖坡不穩(wěn)定的主要因素。面的存在常是巖坡不穩(wěn)定的主要因素。 巖坡的變形與破壞，取決于巖體含結(jié)構(gòu)巖坡的變形與破壞，取決于巖體含結(jié)構(gòu)面的應(yīng)力分布和強(qiáng)度特征。當(dāng)其自身難面的應(yīng)力分布和強(qiáng)度特征。當(dāng)其自身難以保持平衡時，人類將給其提供必要的外以保持平衡時，人類將給其提供必要的外部荷載維持其穩(wěn)定，即巖坡加固。部荷載維持其穩(wěn)定，即巖

4、坡加固。 9.1 巖坡的破壞類型巖坡的破壞類型一、巖坡失穩(wěn)時的三種可能滑動面一、巖坡失穩(wěn)時的三種可能滑動面(一一)沿著巖體軟弱巖層滑動沿著巖體軟弱巖層滑動軟弱巖層：粘土頁巖、凝灰?guī)r、泥灰?guī)r、去母片巖、滑石片巖等，特軟弱巖層：粘土頁巖、凝灰?guī)r、泥灰?guī)r、去母片巖、滑石片巖等，特點：遇水后易軟化，強(qiáng)度大大降低，形成軟弱層。點：遇水后易軟化，強(qiáng)度大大降低，形成軟弱層。(二二)沿著巖體內(nèi)的結(jié)構(gòu)面滑動沿著巖體內(nèi)的結(jié)構(gòu)面滑動結(jié)構(gòu)面：層面、節(jié)理、斷裂面、片理等。結(jié)構(gòu)面：層面、節(jié)理、斷裂面、片理等。(三三)無上述兩種軟弱面時，也可能在巖體中滑動無上述兩種軟弱面時，也可能在巖體中滑動軟弱層面和結(jié)構(gòu)面滑動是主要的形

5、式。軟弱層面和結(jié)構(gòu)面滑動是主要的形式。二、巖坡的破壞類型二、巖坡的破壞類型(一一)巖崩巖崩原因：巖坡過陡或風(fēng)化作原因：巖坡過陡或風(fēng)化作用用傾倒破壞傾倒破壞局部崩塌局部崩塌和墜落和墜落崩塌崩塌為局部巖體以突然方式從母體分為局部巖體以突然方式從母體分離，常發(fā)生在坡體裂隙發(fā)育的陡離，常發(fā)生在坡體裂隙發(fā)育的陡坡，有崩塌和傾倒兩類，受風(fēng)化、坡，有崩塌和傾倒兩類，受風(fēng)化、雨水地震等影響。雨水地震等影響。邊坡巖性：邊坡巖性：M-1黑云黑云花崗片麻巖花崗片麻巖邊坡巖性：邊坡巖性：M-1黑云黑云花崗片麻巖花崗片麻巖SN向陡節(jié)理發(fā)育的分向陡節(jié)理發(fā)育的分帶性帶性(左岸左岸0梁上游側(cè)中梁上游側(cè)中線路線路1130m上方

6、上方 階梯狀滑動階梯狀滑動-彎曲傾倒復(fù)合彎曲傾倒復(fù)合模式模式邊坡巖性：邊坡巖性：M-3黑云花黑云花崗片麻巖崗片麻巖階梯狀滑動階梯狀滑動彎曲傾倒彎曲傾倒1055m邊坡巖性：邊坡巖性：M-3M-3黑云花崗片麻巖黑云花崗片麻巖(二二)巖滑巖滑巖體沿著巖體深處某種面滑動，分為平巖體沿著巖體深處某種面滑動，分為平面滑動、楔形滑動和旋轉(zhuǎn)滑動。面滑動、楔形滑動和旋轉(zhuǎn)滑動。1、平面滑動、平面滑動巖體滑某一軟弱面滑動巖體滑某一軟弱面滑動.2、楔形滑動、楔形滑動巖體滑兩組以上的軟弱面滑動巖體滑兩組以上的軟弱面滑動.3、旋轉(zhuǎn)滑動、旋轉(zhuǎn)滑動滑動面為弧形，發(fā)生于非成層的均質(zhì)滑動面為弧形，發(fā)生于非成層的均質(zhì)巖體中巖體中.

7、巖坡沿結(jié)構(gòu)面的平面滑移巖坡沿結(jié)構(gòu)面的平面滑移國道國道320320麻江段蟲蟻坡滑坡麻江段蟲蟻坡滑坡-平面滑坡平面滑坡沿沿滑滑動動面面產(chǎn)產(chǎn)生生的的擦擦痕痕楔形滑動楔形滑動三、三、 影響邊坡穩(wěn)定性的因素影響邊坡穩(wěn)定性的因素內(nèi)在因素：地貌特征、巖土體的性質(zhì)、地質(zhì)內(nèi)在因素：地貌特征、巖土體的性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、巖土體結(jié)構(gòu)、巖體初始應(yīng)力構(gòu)造、巖土體結(jié)構(gòu)、巖體初始應(yīng)力 。外在因素：水的作用、地震、巖體風(fēng)化程度、外在因素：水的作用、地震、巖體風(fēng)化程度、工程荷載條件及人為因素。工程荷載條件及人為因素。 內(nèi)在因素對邊坡的穩(wěn)定性起控制作用，外部內(nèi)在因素對邊坡的穩(wěn)定性起控制作用，外部因素起誘發(fā)破壞作用。因素起誘發(fā)破壞作用

8、。四、巖坡穩(wěn)定性分析的目的和方法四、巖坡穩(wěn)定性分析的目的和方法(一一)邊坡穩(wěn)定性分析與評價的目的邊坡穩(wěn)定性分析與評價的目的一是對與工程有關(guān)的天然邊坡穩(wěn)定性作出定性和定一是對與工程有關(guān)的天然邊坡穩(wěn)定性作出定性和定量評價；量評價；二是要為合理設(shè)計人工邊坡和邊坡變形破壞的防治二是要為合理設(shè)計人工邊坡和邊坡變形破壞的防治措施提供依據(jù)。措施提供依據(jù)。 (二二)邊坡穩(wěn)定性分析的方法邊坡穩(wěn)定性分析的方法1定性分析方法定性分析方法（1） 地質(zhì)分析法地質(zhì)分析法（2） 工程地質(zhì)類比法工程地質(zhì)類比法（3圖解法圖解法（4邊坡穩(wěn)定專家系統(tǒng)邊坡穩(wěn)定專家系統(tǒng)2） 定量評價方法定量評價方法（1） 極限平衡法極限平衡法（2）

9、數(shù)值分析方法數(shù)值分析方法9.2 圓弧法巖坡穩(wěn)定分析圓弧法巖坡穩(wěn)定分析對于均質(zhì)的以及沒有斷裂面的巖體，常發(fā)生圓弧滑動對于均質(zhì)的以及沒有斷裂面的巖體，常發(fā)生圓弧滑動思路：假定滑動面為圓弧面，滑體為剛思路：假定滑動面為圓弧面，滑體為剛體，分析滑動面上的滑動力矩與抗滑力體，分析滑動面上的滑動力矩與抗滑力矩，則巖坡的穩(wěn)定安全系數(shù)矩，則巖坡的穩(wěn)定安全系數(shù)Fs:SMMFRs滑動力矩抗滑力矩Fs1:穩(wěn)定穩(wěn)定Fs=1:極限平衡極限平衡Fs1:不穩(wěn)定不穩(wěn)定滑體為剛體滑體為剛體滑動圓弧面滑動圓弧面條分法條分法對于第對于第i條巖條滑弧上：條巖條滑弧上：iiiiiiWTWNsincos法向力和切向力：法向力和切向力：抗

10、滑力：抗滑力：iiiitgNlc抗滑力矩：抗滑力矩：RtgNlcMiiiiiR滑面上總抗滑力矩：滑面上總抗滑力矩：niiiiiniiRRRtgNlcMM11滑面上總滑動力矩：滑面上總滑動力矩：niiSRTM1則滑動面上的安全系數(shù)為：則滑動面上的安全系數(shù)為：niiiniiiiiiniiniiiiisRsWtgWlcTtgNlcMMF1111sincos由于滑動面是任意假定的，因此要假定多個滑動面進(jìn)行試算，從中由于滑動面是任意假定的，因此要假定多個滑動面進(jìn)行試算，從中找出最小的安全系數(shù)，即為真正的安全系數(shù)找出最小的安全系數(shù)，即為真正的安全系數(shù)9.3平面滑動巖坡穩(wěn)定分析平面滑動巖坡穩(wěn)定分析一、平面滑

11、動產(chǎn)生的條件一、平面滑動產(chǎn)生的條件（1）滑動面的走向與坡面）滑動面的走向與坡面平行或接近平行；平行或接近平行；（2）滑動面的傾角必小于坡面的傾角，即：）滑動面的傾角必小于坡面的傾角，即：；（3）滑動面的傾角必大于滑動面摩擦角，即：）滑動面的傾角必大于滑動面摩擦角，即：j；一、平面滑動分析一、平面滑動分析（一假定（一假定（1）滑動面及張裂縫的走向與）滑動面及張裂縫的走向與坡面平行；坡面平行；（2）張裂縫垂直，充水濃度為）張裂縫垂直，充水濃度為Zw；（3）滑動面上的水壓力為三角形分布；）滑動面上的水壓力為三角形分布；（4）滑體的重力）滑體的重力W、滑面上的水壓力、滑面上的水壓力U和張裂縫中水壓力和

12、張裂縫中水壓力V均通過滑體的重心，即滑只有滑動沒有轉(zhuǎn)動。均通過滑體的重心，即滑只有滑動沒有轉(zhuǎn)動。滑坡的后緣拉裂縫滑坡的后緣拉裂縫平面滑移的后緣拉裂縫及保留巖體平面滑移的后緣拉裂縫及保留巖體（二安全系數(shù)的計算（二安全系數(shù)的計算按極限平衡條件可求得：按極限平衡條件可求得：cossinsincosVWtgVUWLcFjjs滑動力抗滑力sinZHLLZUww21221wwZV當(dāng)張裂縫位于坡頂面時：當(dāng)張裂縫位于坡頂面時：ctgctg12122HZHW當(dāng)張裂縫位于坡面上時：當(dāng)張裂縫位于坡面上時：1tgctgctg12122HZHW9.4力的代數(shù)疊加法巖坡穩(wěn)定分析力的代數(shù)疊加法巖坡穩(wěn)定分析思想：根據(jù)滑坡推力

13、滑動力與抗滑力之差，思想：根據(jù)滑坡推力滑動力與抗滑力之差，不平衡推力評價滑坡的穩(wěn)定性。計算方法為不平衡推力評價滑坡的穩(wěn)定性。計算方法為力的代數(shù)疊加法傳遞系數(shù)法或不平衡推力力的代數(shù)疊加法傳遞系數(shù)法或不平衡推力法）。法）。適用范圍：滑動面為平緩的折線或曲線坡角適用范圍：滑動面為平緩的折線或曲線坡角小于小于45 45 ）。）。方法類型：極限平衡法方法類型：極限平衡法一、假定一、假定（1滑坡體不可壓縮并作整體下滑，不考慮條塊之間擠壓變形；滑坡體不可壓縮并作整體下滑，不考慮條塊之間擠壓變形；（2條塊之間只傳遞推力不傳遞拉力，不出現(xiàn)條塊之間的拉裂。條塊之間只傳遞推力不傳遞拉力，不出現(xiàn)條塊之間的拉裂。（3塊

14、間作用力以集中力表示，它的作用線平行于前一塊滑面的方向，塊間作用力以集中力表示，它的作用線平行于前一塊滑面的方向，且作用在界面的中點。且作用在界面的中點。（4不考慮條塊兩側(cè)的摩擦力。不考慮條塊兩側(cè)的摩擦力。（二公式推導(dǎo)（二公式推導(dǎo)第第i條塊靜力平衡有：條塊靜力平衡有：0)sin(cos11iiiiiiEWN0)cos(sin1iiiiiiiEWET莫爾庫侖準(zhǔn)則：莫爾庫侖準(zhǔn)則：iiiiiNlcTtan解答上三式可得：解答上三式可得：1tgcossiniiiiiiiiiiElcWWEiiiiiiitg)sin()cos(11傳遞系數(shù)，即：第即：第i條塊的剩余下滑力即該塊的滑坡推力條塊的剩余下滑力即

15、該塊的滑坡推力Ei:1tgcossiniiiiiiiiiiElcWWE計算時從上往下逐塊進(jìn)行，如果最后一塊的計算時從上往下逐塊進(jìn)行，如果最后一塊的En，假設(shè)：，假設(shè)：En0，則不穩(wěn)定，則不穩(wěn)定，En0，則極限平衡，則極限平衡，En0，則穩(wěn)定。，則穩(wěn)定。iiiiiiitg)sin()cos(11傳遞系數(shù)，安全系數(shù)安全系數(shù)FS：一般采用加大自重下滑力來計算：一般采用加大自重下滑力來計算：1tgcossiniiiiiiiiiSiElcWWFEFS1.051.25注意：如果計算斷面中有逆坡，傾角注意：如果計算斷面中有逆坡，傾角i為負(fù)值，則為負(fù)值，則Wisin i也是負(fù)值因而也是負(fù)值因而Wisin i變

16、成了抗滑力，在計算滑坡推力時，變成了抗滑力，在計算滑坡推力時， Wisin i項就不應(yīng)乘以安全項就不應(yīng)乘以安全系數(shù)了。系數(shù)了。逆坡逆坡（三例題：（三例題：某一滑坡如圖示，各分塊重量及計算參數(shù)如下表，計算滑坡推力并判斷其某一滑坡如圖示，各分塊重量及計算參數(shù)如下表，計算滑坡推力并判斷其穩(wěn)定性安全系數(shù)穩(wěn)定性安全系數(shù)Fs取取1.25）。）。解：分別按解：分別按1tgcossiniiiiiiiiiiElcWWE1tgcossiniiiiiiiiiSiElcWWFE對滑體從上到下逐塊進(jìn)行對滑體從上到下逐塊進(jìn)行計算得下表：計算得下表：巖質(zhì)邊坡失穩(wěn)是由于其下滑力增加或抗滑力降低，應(yīng)從此巖質(zhì)邊坡失穩(wěn)是由于其下滑

17、力增加或抗滑力降低，應(yīng)從此兩個方面入手解決邊坡的穩(wěn)定性問題。加固措施有：兩個方面入手解決邊坡的穩(wěn)定性問題。加固措施有：2、制止風(fēng)化：坡面封閉、護(hù)坡等、制止風(fēng)化：坡面封閉、護(hù)坡等 掛網(wǎng)、噴混凝土掛網(wǎng)、噴混凝土9.5 巖坡加固措施巖坡加固措施一、降低各種外部營力影響一、降低各種外部營力影響1、降低水的影響：坡腳抗沖刷、坡面封閉、截引地表水、降低水的影響：坡腳抗沖刷、坡面封閉、截引地表水、坡面排水排水孔）、疏干地下水排水孔、沙井、排水洞坡面排水排水孔）、疏干地下水排水孔、沙井、排水洞等）等）排水疏干排水疏干挖方減載挖方減載坡面防護(hù)坡面防護(hù)截引表水截引表水二、直接降低滑動力：二、直接降低滑動力：削坡減

18、載，使坡高降低、坡角變緩、削坡減載，使坡高降低、坡角變緩、 支撐支撐削坡減載后的洞口邊坡面貌削坡減載后的洞口邊坡面貌三、提高抗滑力三、提高抗滑力 1、改善滑面參數(shù)：灌漿、置換、砼塞、改善滑面參數(shù)：灌漿、置換、砼塞三、提高抗滑力：三、提高抗滑力：2、支擋被動防護(hù)）：、支擋被動防護(hù)）： 擋墻：靠自身重力抵抗坡體下滑或傾覆。擋墻：靠自身重力抵抗坡體下滑或傾覆。 框架：增加坡面的整體性，提供框架：增加坡面的整體性，提供3。 抗滑樁：埋入穩(wěn)定巖層，樁承受荷載后變抗滑樁：埋入穩(wěn)定巖層，樁承受荷載后變形并產(chǎn)生抗力，抵消部分下滑力。形并產(chǎn)生抗力，抵消部分下滑力。擋墻擋墻抗滑樁抗滑樁（三提高抗滑力（三提高抗滑力 3、錨固主動防護(hù)）、錨固主動防護(hù)） 錨桿及預(yù)應(yīng)力錨桿、錨筋樁、錨索：錨桿及預(yù)應(yīng)力錨桿、錨筋樁、錨索： 錨固段應(yīng)深入穩(wěn)定巖體，在錨頭部位施加作錨固段應(yīng)深