巖體力學(xué)第6講巖石邊坡工程共78張課件

1、 巖石邊坡工程俞 縉 巖體力學(xué)Ph.D. J.Yu主要內(nèi)容巖石邊坡工程概述巖石邊坡破壞類型邊坡穩(wěn)定影響因素巖石邊坡穩(wěn)定分析巖石邊坡防護(hù)加固巖石邊坡監(jiān)測預(yù)警基本概念邊坡是自然斜坡和人工邊坡的統(tǒng)稱，是人類生存及工程活動(dòng)最常見的自然地質(zhì)環(huán)境之一。巖石邊坡即指坡體物質(zhì)主要為巖石組成的邊坡。幾個(gè)概念提法巖質(zhì)邊坡 土質(zhì)邊坡巖石邊坡 巖質(zhì)邊坡露天礦邊坡 路塹邊坡 路堤邊坡 壩坡 岸坡邊坡工程與經(jīng)濟(jì)建設(shè)邊坡與露天礦工程 維持邊坡穩(wěn)定、增大坡腳、減小采方邊坡與水利水電工程 近壩邊坡的永久穩(wěn)定性 庫岸邊坡的變形失穩(wěn)與地質(zhì)災(zāi)害邊坡與交通工程 路塹邊坡和路堤邊坡變形失穩(wěn)邊坡與房屋建筑工

2、程 斜坡基礎(chǔ)的穩(wěn)定問題主要內(nèi)容巖石邊坡工程概述巖石邊坡破壞類型邊坡穩(wěn)定影響因素巖石邊坡穩(wěn)定分析巖石邊坡防護(hù)加固巖石邊坡監(jiān)測預(yù)警巖石邊坡破壞類型巖崩與巖滑平面剪切滑坡及其分類蔡美峰 巖石力學(xué)與工程王恭先：a.山崩（崩塌）；b.滑坡；c.錯(cuò)落；d.傾倒；e.坍塌；f.巖體深層蠕變斜坡塊體運(yùn)動(dòng)主要類型示意圖邊坡破壞類型陳祖煜 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析傾倒破壞傾倒破壞傾倒變形是在邊坡開挖卸荷后，經(jīng)應(yīng)力重分布，坡體表層向外回彈松弛，使得坡體上部前緣開始向臨空方向作懸臂彎曲，并逐漸向坡內(nèi)發(fā)展，同時(shí)巖層之間發(fā)生錯(cuò)動(dòng)并伴有拉裂，最后形成坡體失穩(wěn)常見于反傾或陡傾層狀結(jié)構(gòu)邊坡巖體中。 崩塌破壞崩塌是指塊狀巖體與巖坡分離，

3、向前翻滾而下。其特點(diǎn)是，在崩塌過程中，巖體中無明顯滑移面。崩塌經(jīng)常發(fā)生在坡頂裂隙發(fā)育的地方。 崩塌的發(fā)生過程崩塌破壞四川北川150萬方山體崩塌平面滑動(dòng)平面滑動(dòng)是一部分巖體在重力作用下沿著某一軟弱面(層面、斷層、裂隙)的滑動(dòng)?；娴膬A角必須大于滑面的內(nèi)摩擦角，否則無論坡角和坡高的大小如何，邊坡都不會滑動(dòng)。平面滑動(dòng)不僅要求滑體克服滑面底部的阻力，而且還要克服滑面兩側(cè)的阻力。在軟巖（例如頁巖）中，如果滑面傾角遠(yuǎn)大于內(nèi)摩擦角，則巖石本身的破壞即可解除側(cè)邊約束，從而產(chǎn)生平面滑動(dòng)。在硬巖中，如果結(jié)構(gòu)面橫切到坡頂，解除了兩側(cè)約束時(shí)，才可能發(fā)生平面滑動(dòng)。 平面滑動(dòng)平面滑動(dòng)平班水電站進(jìn)場所公路滑坡云蕎水庫趾板邊

4、坡滑坡千將坪滑坡洪家渡水電站進(jìn)場公路滑坡楔體滑動(dòng)當(dāng)兩個(gè)軟弱面相交，切割巖體形成四面體時(shí)，就可能出現(xiàn)楔形滑動(dòng) 如果兩個(gè)結(jié)構(gòu)面的交線因開挖而處于出露狀態(tài)，不需要地形上或結(jié)構(gòu)上的解除約束即可能產(chǎn)生滑動(dòng)。 楔體滑動(dòng)錦屏庫區(qū)三峽船閘邊坡青蘭山邊坡三峽水電站尾水出口邊坡旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)的滑面通常呈弧形一般產(chǎn)生于：非成層的均質(zhì)巖體破碎巖石旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)漫灣“三洞”滑坡天荒坪大溪滑坡漫灣左壩肩滑坡京福高速南平段潰屈（巖層曲折）蔡美峰 巖石力學(xué)與工程邊坡開挖坡面臨空，導(dǎo)致順坡向剪應(yīng)力增大，而層間結(jié)合力又很小，致使上部坡體沿軟弱結(jié)構(gòu)面蠕滑，坡腳巖體剪切而呈縱向彎曲狀，在應(yīng)力和變形增長到一定程度時(shí)，巖橋被剪斷，邊坡產(chǎn)生破

5、壞。潰屈破壞主要發(fā)育在中、陡傾巖體，且當(dāng)巖層傾角與坡角大致相近時(shí)，坡腳巖層因剪切變形而呈鼓起狀，同時(shí)產(chǎn)生層面拉裂、脫層等現(xiàn)象。 錯(cuò)落王恭先：錯(cuò)落是指被陡傾的構(gòu)造結(jié)構(gòu)面與后山完整巖體分開的風(fēng)化破碎巖體，因坡腳受沖刷或人工開挖而被壓縮，引起的坡體以垂直下錯(cuò)為主的變形現(xiàn)象徐邦棟：在一定的結(jié)構(gòu)面組合下，如變形體的后緣是沿一組陡而深的結(jié)構(gòu)面發(fā)育時(shí)，往往變形體比不動(dòng)體破碎。由于變形體在壓力增大的條件下，先自行下錯(cuò)壓密，同時(shí)擠壓中前部，直到形成向臨空面傾斜的底部破碎帶 主要內(nèi)容巖石邊坡工程概述巖石邊坡破壞類型邊坡穩(wěn)定影響因素巖石邊坡穩(wěn)定分析巖石邊坡防護(hù)加固巖石邊坡監(jiān)測預(yù)警邊坡穩(wěn)定影響因素1、結(jié)構(gòu)面效應(yīng)現(xiàn)象：

6、由于結(jié)構(gòu)面的不同組合，有些邊坡在陡坡角和幾百米高條件下是穩(wěn)定的，許多平緩邊坡僅高幾十米就破壞破壞機(jī)理：順坡向結(jié)構(gòu)面周邊的應(yīng)力集中，導(dǎo)致破壞產(chǎn)生 邊坡穩(wěn)定影響因素2、坡形坡率變化河流、水庫及湖海的沖刷及淘刷，使岸坡外形發(fā)生變化。當(dāng)侵蝕切露坡體底部的軟弱結(jié)構(gòu)面，使坡體處于臨空狀態(tài)，或侵蝕切露坡體下伏軟弱層的頂面時(shí)，使坡體失去平衡，最后導(dǎo)致破壞。人工削坡時(shí)未考慮巖體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，切露了控制斜坡穩(wěn)定的主要軟弱結(jié)構(gòu)面，形成或擴(kuò)大了臨空面，使坡體失去支撐，會導(dǎo)致斜坡的變形與破壞。 邊坡穩(wěn)定影響因素3、巖體力學(xué)性質(zhì)弱化效應(yīng)巖體風(fēng)化導(dǎo)致力學(xué)性質(zhì)弱化地下水浸潤和軟化效應(yīng)邊坡穩(wěn)定影響因素4、外力作用導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)區(qū)域構(gòu)

7、造應(yīng)力的變化、地震、爆破、地下靜水壓力和動(dòng)水壓力，以及施工荷載等，都使斜坡直接受力，對斜坡穩(wěn)定的影響直接而迅速。 主要內(nèi)容巖石邊坡工程概述巖石邊坡破壞類型邊坡穩(wěn)定影響因素巖石邊坡穩(wěn)定分析巖石邊坡防護(hù)加固巖石邊坡監(jiān)測預(yù)警 1）定性分析方法（1） 地質(zhì)分析法（歷史成因分析法）（2）工程地質(zhì)類比法（3）圖解法（4）邊坡穩(wěn)定專家系統(tǒng)2） 定量評價(jià)方法（1） 極限平衡法（2） 數(shù)值分析方法邊坡穩(wěn)定性分析方法簡介邊坡穩(wěn)定性分析步驟一、幾何邊界條件分析赤平投影、實(shí)體比例投影、失穩(wěn)模式識別 二、受力條件分析巖體重力、靜水壓力、動(dòng)水壓力、建筑荷載及震動(dòng)力 三、確定計(jì)算參數(shù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、反算數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) 四、穩(wěn)定性

8、系數(shù)的計(jì)算重點(diǎn)介紹剛體極限平衡法五、穩(wěn)定性評價(jià)合理的安全系數(shù) 圓弧破壞分析（瑞典法）圓弧法 荷載分解 抗滑力矩 下滑力矩 圓弧破壞分析（瑞典法）基本特征：弧形破壞面適用條件：均質(zhì)軟巖邊坡破碎巖石邊坡平面破壞分析基本特征：單一平面滑動(dòng)幾何條件：1)滑動(dòng)面的走向必須與坡面平行或接近平行；2)滑動(dòng)面必須在邊坡面露出；3)滑動(dòng)面的傾角必須大于該平面的摩擦角；4)巖體中必須存在對于滑動(dòng)阻力很小的分離面，定出滑動(dòng)的側(cè)面邊界。 平面破壞分析基本假定：滑動(dòng)面及張裂縫的走向平行于坡面；張裂縫垂直，其充水深度為 ；水沿張裂縫底進(jìn)入滑動(dòng)面滲漏，張裂縫底與坡趾間的長度內(nèi)水壓力按線性變化至零滑動(dòng)塊體重量、滑動(dòng)面上水壓力

9、和張裂縫中水壓力三者的作用線均通過滑體重心。平面滑動(dòng)分析簡圖 平面破壞分析平面滑動(dòng)分析簡圖 當(dāng)張裂縫位于坡頂面時(shí) 當(dāng)張裂縫位于坡面上時(shí) 雙平面破壞分析兩條相交的結(jié)構(gòu)面，形成潛在的滑動(dòng)面 上面的巖塊體為主動(dòng)巖塊體 下面的巖塊體為被動(dòng)滑塊體假設(shè)主動(dòng)塊體與被動(dòng)塊體之間的邊界面為垂直 Fb：使巖體保持平衡所必須施加的支撐力 雙平面抗滑穩(wěn)定分析模型 Sarma法基本原理邊坡破壞的滑體除非是沿一個(gè)理想的平面或弧面滑動(dòng)，才可能作一個(gè)完整的剛體運(yùn)動(dòng)；否則，滑體必須先破裂成多個(gè)可相對滑動(dòng)的塊體，才可能發(fā)生滑動(dòng)；滑體內(nèi)部要發(fā)生剪切情況下才可能滑動(dòng)，破壞模式如圖Sarma法Sarma法Sarma法Sarma法Sar

10、ma法Sarma法楔形體滑動(dòng)楔形體滑動(dòng)楔形體滑動(dòng)楔形體對滑動(dòng)的安全系數(shù)為： 由平衡條件簡化和討論 如果忽略滑動(dòng)面上的內(nèi)聚力c1和c2并設(shè)兩個(gè)面上的內(nèi)摩擦角相同，都為 楔體系數(shù)K的曲線 傾倒破壞類型傾倒的可能性巖坡的傾倒破壞 傾倒分析 階梯狀底面上巖塊傾倒的分析模型 傾倒分析傾倒分析巖塊側(cè)面上的摩擦力為按垂直和平行于巖塊底面力的平衡關(guān)系 傾倒分析力矩平衡條件，阻止傾倒的力的值為 根據(jù)滑動(dòng)方向的平衡條件，值為阻止滑動(dòng)的力邊坡加固所需的錨固力 主要內(nèi)容巖石邊坡工程概述巖石邊坡破壞類型邊坡穩(wěn)定影響因素巖石邊坡穩(wěn)定分析巖石邊坡處治技術(shù)巖石邊坡監(jiān)測預(yù)警巖石邊坡處治技術(shù)為什么要處治技術(shù)？經(jīng)過對邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析，若邊坡不穩(wěn)定或有潛在失穩(wěn)的可能控制爆破減載反壓支擋工程排水工程注漿加固錨固技術(shù)表層防護(hù)控制爆破支擋工程排水工程平孔排水孔鉆進(jìn)（福廈高速路宏路滑坡）邊坡排水溝泄水盲洞洞孔聯(lián)合排水錨固技術(shù)三福高速公路幾處大型高邊坡加固表層防護(hù)與綠化主動(dòng)網(wǎng)與被動(dòng)網(wǎng)主要內(nèi)容巖石邊坡工程概述巖石邊坡破壞類型邊坡穩(wěn)定影響因素巖石邊坡穩(wěn)定分析巖石邊坡防護(hù)加固巖石邊坡監(jiān)測預(yù)警地面位移觀測邊坡變形監(jiān)測 、地表變形監(jiān)測 A、簡易監(jiān)測B