巖石力學在邊坡工程中的應用

巖石力學在邊坡工程中的應用傾斜的地面稱為坡或斜坡，露天礦開挖形成的斜坡構成了采礦區(qū)的邊界，因此稱為邊坡；在鐵路、公路建筑施工中，所形成的路堤斜坡稱為路堤邊坡；開挖路塹所形成的斜坡稱為路塹邊坡；在水利建設中開挖或填筑堤壩所形成的斜坡也稱為邊坡．邊坡巖體失穩(wěn)，常常給工程設計、施工、日后安全運營及臨坡建筑物正常使用等造成很大危害。因此，邊坡工程在國民經(jīng)濟建設中具有重要的意義。正確認識各種邊坡巖體的成因、形成條件及運動規(guī)律等，對于采取切合實際的相應措施，以便避免或減輕其危害性，是工程中急待解決的重要課題。邊坡按成因可分為兩類：自然邊坡和人工邊坡。天然的山坡和谷坡是自然邊坡，此類邊坡是在地殼隆起或下陷過程中逐漸形成的，這類運動今天可能還在繼續(xù)。然而，只要邊坡位于侵蝕基準面以上，不論成因如何，它們就處于受剝蝕和被夷平的環(huán)境之中，開始了風化、解體以至滑塌的過程，較大規(guī)模的破壞就是自然滑坡。人工邊坡就是人為造成的。工程挖方形成的邊坡稱為開挖邊坡，填方形成的稱為填筑邊坡。這類邊坡的幾何參數(shù)可以人為控制。邊坡按組成物質可分為土質邊坡和巖質邊坡其實，土和巖石的物質構成并無本質的差別，差別在于結構，土體和巖體有著完全不同的結構，它們的工程地質及水文地質以至力學特征差異顯著，使得巖質邊坡和土質邊坡的力學性能很不相同，邊坡破壞模式的差別也十分顯著。典型的邊坡(斜坡)如圖1所示．邊坡與坡頂面相交的部位稱為坡肩；與坡底面相交的部位稱為坡趾或坡腳；坡面與水平面的夾危稱為坡面角或坡傾角，坡肩與坡腳間的高差為坡高．圖1邊坡要素示意圖1巖質邊坡的應力分布特征無論是天然斜坡，還是人工邊坡，在形成過程中，象地下硐室的圍巖應力那樣，產(chǎn)生應力重新分布和應力集中效應，即相對于邊坡形成之前出現(xiàn)所謂的二次應力狀態(tài)。由于斜坡巖體中原有應力平衡狀態(tài)被打破，巖體為適應這種新的應力狀態(tài)，將發(fā)生一定的變形與破壞，甚至釀成失穩(wěn)而引起多種危害。掌握邊坡巖體應力分布特征，不但對于認識邊坡變形破壞的機制很有必要，而且有助于更切合實際地分析和評價邊坡的穩(wěn)定性，更科學合理地制定邊坡設計與加固方案。邊坡的應力分布與洞室圍巖及半無限體的應力分布有很大的不同。當一個具有均質的半無限體在外荷載作用下，其應力跡線成對稱、有規(guī)則的分布，但若是邊坡，則其應力跡線就變?yōu)椴粚ΨQ分布，在坡腳處將產(chǎn)生應力集中，而沿坡面則將產(chǎn)生張力區(qū)。顯然，邊坡的應力分布較之洞室圍巖和地基半限體的應力分布有明顯的差異。1.1有限元法分析邊坡應力目前分析邊坡的應力分布有許多方法，如現(xiàn)場應力測量法、室內(nèi)光彈性法、模型應力測試法、力學解析法、數(shù)值法等。力學解析法由于邊坡的邊界條件較為復雜，導致應力分布也相當復雜，因而邊坡力學的解析解目前很少被采用。幾十年來，由于數(shù)值法的邊界條件容易處理，故解邊坡應力分布廣為采用這種方法。在邊坡工程中所采用的數(shù)值法有有限元法、邊界元法、離散元法等，其中以有限元法求解應力分布用得最普遍。實踐表明，采用有限元法分析確定邊坡巖體在尚未發(fā)生明顯蠕變或破裂之前的應力狀態(tài)，效果是良好的。在這里，我們就用有限元法來分析邊坡的應力分布特征。為了分析方便，可對邊坡條件進行適當簡化（如圖2）。假設：①斜坡是垂直的，上有坡頂平面，下有坡腳；②組成邊坡的材料，其結構是連續(xù)、均質和各向同性的；③邊坡是處于彈性平面應變條件下；④坡高為H；⑤不考慮斜坡形成的時間效應，即斜坡形成時間短暫。⑥邊坡中應力影響范圍為：邊坡面兩邊影響距離為2H，深為3H(從坡頂算起)。圖2邊坡有限元的單元劃分在圖2中，將邊坡劃分為若干個單元和若干個結點。其邊界條件為：AB為自由邊，BC和DE僅能垂直位移，CD僅能水平位移。EF和FA也為自由邊，C和D是固定點。并將邊坡巖體假定為線性彈性體。當計算每個單元時，我們采用的單元為四邊形，每個四邊形又自動分成四個三角形：那么，每個結點位于四邊形的中心。按照每一單元變形的虛功原理，得到結點力的列矩陣為：（1）（1）式中：［k］—每一單元的剛度矩陣；王｛楊u瓜｝頂—徑每一單元奸結點位移益的列矩陣豐。監(jiān)當四個單奏元同作用哪于一個結爽點上并假沃設為鉸結艘時，如若正體系平衡晨，則結點搖上的合力淋｛健R像｝等于各秒個單元體候施加于鉸梢上的作用盼力之矢量中和。并根步據(jù)相容條矩件，即在膨同一結點品上，作用綢于此結點轎上的各個鐵單元體，翅其結點的質位移皆相哭等：令：(2)則：(2)(3)殖從上式可反求輸出銹Iu離l炎，則單元占體的應力培可按下式橫求得：(3)剃式中辰，恥[m隆]縱為材料的丟力學性質閘的函數(shù)，墨它與材料草的彈性模祝量計E屆、泊松弊比眾μ沙和容律重站γ佩等有關。儀現(xiàn)在，我望們用有限墓單元法分句析垂直邊短坡的應力壤分布情況課。可將邊或坡劃分董為景26草0魯個單元，而共惑29肉7均個結點。個材料性質翁為：彈性效模吉量奮E亮：峽4.0×戚10河4蔑MP凍a單，泊松猴比擔μ僑=0.3晶3收，巖石容趴重切γ網(wǎng)=24k杠N室／蟲m活3載。并假設還壓應力為辯正，張應怨力為負。常為了獲得撿的應力跡魯線無因次讀，計享算滋σ怕1究和炮σ似3伐時，都用擴重腥力仙γ病h瞞來除之。榜1.癢2糊邊坡應力堆分布特征挖根據(jù)上述潤假設條件報下的有限凈元計算資延料，邊坡進巖體中彈聚性應力的崇分布如辟圖年3窄（降a液）所示。割同樣道理駁，可以借讓助有限元這分析其他廊不同情況賤下的彈性舉應力分布壺如奇圖例3棗（噸b三）、丸（澆c亭）、新（某d醬）所示。磚據(jù)此，可區(qū)以歸納出大邊坡成坡企后，邊坡靜巖體中重股分布應力蹦呈現(xiàn)如下及主要特征甩：隔圖耗3牢立邊坡主應孝力跡線圖擠（據(jù)有限責元分析結揭果繪制）屆①宏在邊坡形滾成過程中掉，由于應忠力重分布使，邊坡周亮圍主應力怠跡線發(fā)生拍了明顯偏惡轉，無論乞在重力場蹦條件下，淘還是在以答水平應力齊為主的構彎造應力場升條件下，把其總的特銹征表現(xiàn)為煤愈接近于第臨空處，矛其最大主嫂應富力賠σ傾1鋪愈趨于平繁行臨空面社（相當于杠臨空面的內(nèi)切向應力棄），而最血小主應墓力喉σ讓3兵則與臨空叛面愈近于姻垂直相交枕（相當于服徑向應力較），如事圖謙3旋所示。嶼②窄由于應力念分異的結壞果，在臨暗空面附蹤近爛(垮尤其是在蝴坡腳顆處據(jù))火出現(xiàn)應力競集中現(xiàn)象關。平行于附臨空面的猾最大主應走力司σ堆1春顯著升高幟，在邊坡延表面達到孫最大值，友向巖體內(nèi)竄部逐漸降不低。垂直理于臨空面冊的最小主桃應民力鞋σ蛙3撥明顯降低打，于坡面套處變?yōu)榱闫⒒蜣D為拉撕伸應力，押向巖體內(nèi)笑部逐漸升需高，如營圖盈3滴所示。由扣此可見，體臨空面附織近巖體中省應力差望（璃σ胡1刪－雜σ加3蹈）最大或鼻最大剪應獸力最高，貼形成一最苦大剪應力灑增高帶，矩通常很容蛾易發(fā)生變塊形和剪切耀破壞，是慈巖體穩(wěn)定僅性最薄弱趣的關鍵部骨位。而主加應力轉為蜻拉伸應力抄的地方，療往往是出鑰現(xiàn)張拉破冶裂的部位晶。辰③估由于主應設力跡線發(fā)葡生偏轉，鍛坡體內(nèi)最嚴大剪應力破跡線也由括原先的直孔線隨之變等為凹向臨霧空面的弧份形曲線，護如奉圖悔4楚所示。奶圖卵4屆沿邊坡中最瘡大剪應力扛跡線與主漢應力跡線須關系活（實閱線脂—肉主應力跡假線；虛頑線嚇—網(wǎng)最大剪應太力跡線）宏④松在臨空面圍附近，由盒于徑向應億力迅σ她3念實際等于項零，所以粒巖體近似劣處于單向佛應力狀態(tài)讓（不考慮稈沿邊坡走偷向的應狂力噸σ次2躁），而向柳內(nèi)部逐漸研過度為二防向或三向揚應力狀態(tài)適（考瞎慮六σ催2稈），如惹圖信3久所示。落⑤遮坡緣附近乞，在一定鍬條件下，爽坡面的徑丘向應力和膠坡頂面的促切向應力露可轉為拉紅應力，形挎成張力帶脈（枝圖蔬5猴）。張力水帶的分布自受楊氏模誤量捉E抄和泊松查比臺μ包的強烈控憶制，尤寇以攝μ暫的影響最姥為顯著沸。賄μ盟越大，坡儉面和坡頂嫌處的張應硬力區(qū)也越噸大，而坡杠底則與之斤相反，如菊圖合6備所示。如勸果這種張岔應力值達狐到或超過徑巖石的抗施拉強度時植，則將發(fā)工生張性破補壞，出現(xiàn)滿張裂縫。融根據(jù)格里巨菲斯理論涂，所形成稅的張裂隙塊端部將出間現(xiàn)較大的廳應力集中自，促使張鳳裂隙進一值步擴展，碗最終可能罵形成連續(xù)菊貫通破裂提面，從而兔造成邊坡株巖體失穩(wěn)箭。很圖奔5絡弦邊坡主應蔥力等值線紡圖（據(jù)有抹限元分析復結果）疏圖稅6島冷泊松比對輕邊坡張應車力區(qū)分布帆的影響控由悉圖蜘7醒可見，坡思緣區(qū)巖體燈中張應力墊的分布與咽水平殘余冒應力及坡蓋角關系也趨較為密切作，而煌受前者的箭影響最大析。隨著殘全余水平應兇力的逐漸就增大，邊年緣張應力虛區(qū)的范圍蠅也隨之擴誓展，甚至賄于從坡腳誼一直擴展孔到坡頂面廢。因此，蕩這些部位識的坡體容法易被拉裂巾，形成與總坡面近于倍平行的拉街裂面?？葓D前7干府邊坡張應舊力區(qū)分布鄰與水平殘棍余應力建（燭σ集h訊）及坡角財（釀α化）的關系屈⑥歉對比帖圖全3于中摟(a留)哨與背(d鉆)聲可以看，唱巖體中初渡始地應力憤狀逼態(tài)剩(險邊坡形成言之前的應興力狀競態(tài)隊)魯，尤其是嗽水平應力悄大小，對巾于邊坡巖磨體中應力弊分布有很摸大的制約效作用，主父應力跡線組的分布特滅征及主應織力值的大邪小均因初卻始水平應鑼力不同而淡有明顯改另變。其中酷坡腳應力妥集中區(qū)及緣張應力區(qū)鍛受它的影洞響更大，確例如搏圖絨3(c增)緩坡腳的切漫向應力加較該(b觀)躁的增加很幅多。站葉進上述應力酬分布特征躍只適用于碑均質各向迅同性邊坡除巖體中，懂對于存在貌大的斷層叫、裂隙或哄層狀巖體僑的邊坡，搜則其應力顆分布勢必季有較大的冶變異。陸2肥令巖質邊坡精變形與破測壞類型纏在巖質邊輔坡形成過松程中，隨慶著初始地須應力平衡返狀態(tài)被打猶破，并且葬向新的應鬧力（重分藏布應力）初平衡狀態(tài)割逐漸轉變雕，巖體將吊發(fā)生不同拋程度的變牛形與破壞恐，從而演臘變成為各緣種危巖體銜?？?.1斷友巖質邊坡乓的變形形碑式販光零邊坡巖體馳在破壞之倡前，總要故經(jīng)歷一定最的變形過尾程。對于傅天然斜坡電，這一過循程往往是泰一個相當玻長的歷史螞過程，對飽于人工邊黨坡，則可昆能較為短達暫。巖質策邊坡的變精形以坡體失未出現(xiàn)貫忍通性的破錯壞面為特漠點，但在銅坡體的局臂部區(qū)域，葵特別在坡礙面附近也春可能出現(xiàn)踐一定程度撤的破裂和可錯動，但兼從整體而磨言并未產(chǎn)貝生滑動破遍壞。邊坡限的變形主戀要包括卸典荷回彈及菠長期蠕變承兩種形式竟。盈迅(1艦)踐卸荷回彈露邊坡在形閑成的初始蔥階段，由今于各種荷膚重減小程蓮度不同，迎巖體在減峰荷方賭向墻(艙臨空屠面玩)機隨著彈性牢應變能的攝釋放將產(chǎn)外生伸展變唇形，即卸充荷回彈變認形。在高孩地應力區(qū)掌的巖質邊疑坡中尤為挨明顯。向微臨空面方陷向的回彈堤變形量，少隨著巖體有中的初始仍殘余構造辮應力大小恭而成正比薄增減。當寇這種回彈斑變形量超咳過某一臨傾界值時，閱將在臨空絨面附近產(chǎn)箭生張性結糖構面，例紅如坡頂?shù)男冉谪Q直再的張裂忌面涼(伯圖莊8(a)忠)狡，坡體內(nèi)鞏部的近于包平行坡面漫的壓致張律裂蛛面琴(塔圖廢8(b)萌)慧，坡底的憲近于水平利或緩傾斜智的張裂夢面仆(僚圖凈8(c)都)妨。此外，澇在某些地幟段，由于坑巖性的差萌異，各相扛鄰部分的給變形程度虎不同，從怠而出現(xiàn)因桶差異回彈鏡變形引起莫的剪破裂倒面紙(懷圖譜8(d)商)車，當然，逃這種局部委的剪破裂招一般不會術導致斜坡匠巖體整體燃失穩(wěn)。卸礙荷回彈變吩形往往在田坡體的表憲部或淺部架形成卸荷某裂隙帶或痛松動帶。床邊坡松動坊帶使坡體置強度降低鉤，又使各燒種營力因蕩素更易深蓄入坡體，臣加大各種指營力因素照的活躍程亞度，它是灣邊坡變形溜破壞的初爬始表現(xiàn)。攔圖欣8葉民卸荷回彈忠變形產(chǎn)生澆的張性結公構面盒寇(2根)泊長期蠕變算邊坡巖體愉在自重應櫻力為主的銷坡體應力單長期作用休下，隨著器時間的延甩續(xù)，巖體姓變形仍將鬼不斷發(fā)展放，這種應躬力保持不沖變而應變擠隨時間連宜續(xù)緩慢發(fā)形展的變形意稱為長期艱蠕變。若賀斜坡巖體棉中應力未廁超過巖體睡的長期強忽度油,損則這種變測形僅引起物巖體局部方破壞。而壇當斜坡巖崇體中應力暮超過巖體卻的長期強究度時，這煉種變形將拜造成巖體墨整體破壞刻與失穩(wěn)。吃事實上，阿絕大多數(shù)除斜坡巖體穩(wěn)失穩(wěn)均需靜要經(jīng)歷長譯期蠕變過孝程，由局頑部變形拓緣展到巖體窩整體破壞切。例如瓦淺伊昂水庫規(guī)庫岸滑坡鉛失事嶺前儀3門年開始的儉長期觀測定，已發(fā)現(xiàn)踐該區(qū)有蠕肯變跡震象野(唯圖滔9丈)腳。售196熟3啞年春季以女前，大致思保持等速舒蠕變，同美年春季、待夏季測得掌的位移速兼率踐為裙0沈．宅14cm隱/首d殲左右歸。瞞9壩月封1高8許日連續(xù)大搭雨后，位祝移速度逐潮日迅速增葵大，進入賺加速蠕變澇階段，直冊至滑坡發(fā)婦生。諸圖些9它塑瓦伊昂滑某坡失事前感坡體位移偏長期觀測劈曲線糕研究表明蘿，蠕變的玉形成機制版為巖土的撒粒間滑動除（塑性變柄形）或者超沿巖石裂再紋的微錯扶，或者由歸巖體中一圣系列裂隙間擴展所致性。蠕變是饞巖體在應冤力長期作虎用下，坡僅體內(nèi)產(chǎn)生突的一種緩許慢的調(diào)整崗性變形，愚是巖體趨壤于破壞的此演變過程泰。邊坡巖陜體長期蠕蠻變可分為優(yōu)表層蠕變言和深層蠕驅變。嬸卸荷和蠕娃變這兩種煉變形過程份中，雖然溫出現(xiàn)坡體剃的局部破土壞，但還娛未形成連步續(xù)貫通的妻滑動面，雷坡體尚未棋整體失穩(wěn)未，所以仍閃屬于變形籍階段。文2.傾2鋸邊坡破壞識類型論當邊坡巖雖體變形達迎到一定值堂時，便發(fā)胞生破壞作莊用，致使故巖體整體刪失穩(wěn)包括燥崩塌和滑秩坡貝兩種類型升。傭1界．崩仗塌告(觸崩附落舊)衡坡體中被輸陡傾的張?zhí)诵云茐拿婧品指畹膸r撲體，因根玻部折斷或房壓碎而傾習倒，突然小脫離母體證翻滾而下?lián)?，這一過淺程稱為崩歷塌或崩落沫。（茄圖訴1茫0獵）崩塌過頁程中，解倦體的巖塊傍相互撞擊誼粉碎，最即后堆積于準坡腳，形塘成巖堆。逮其規(guī)模相杰差懸殊，聞規(guī)模巨大刻的山體或濃山坡崩塌惰叫作山崩蘿，斜坡巖撥體碎塊沿悲坡面發(fā)生遼經(jīng)常性的貪流落叫作撒碎落，懸澇崖陡坡上凡個別較大謊巖塊的崩幻落叫作落禿石。這類梯破壞，多址半發(fā)生在暈巖質陡月坡園(格一般坡角這大望于核60°拆)咳的前緣。月圖哪10敞腐崩塌過程培示意圖爐崩塌發(fā)生呀的力學機棗制是拉斷掘破壞作用在。如果坡菊體中具有始與斜坡走勒向近于平買行的陡傾著結構面，溜則最利于它崩塌的形舍成。另外洪，由于平客緩的軟弱孕面對陡傾蜻的拉裂面綢起了一定晚的阻隔作丹用，不利煩于拉裂面陰向深部擴這展，所以候巨型崩塌撓常常發(fā)生毒在塊體狀支斜坡中，暮而平緩的膝層狀或互許層狀斜坡鉤，則多以足小型崩塌隨或危石墜述落為主。群角兆在各種外咳界因素中咱，風化作鹿用、地表陡水沖刷坡萌腳的作用嫁、破裂面夠中空隙水秘壓力的作東用、水沿用細微裂縫誓的楔入作路用、高寒鋸地區(qū)裂隙來中滲入水糧的反復凍作脹作用以施及震伍動膛(揉地震或焊旬破張)聾等，都可銜能成為促奇進崩落發(fā)錢生的主要家因素。地慘震引起坡津體晃動，殼或特大暴凍雨造成的拳空隙水壓觸力劇增，杯均可觸發(fā)報崩落突然粒發(fā)生。所等以，巨型蜘崩塌常與三地震或特舅大暴雨相妨伴生。例朗如云南昆桑明至畹町運公路之某肅路段的路缺塹邊坡，備曾在大雨情之后發(fā)生慎崩叼塌過1遺．眉7向萬律m蛇3志石方，嚴墾重阻礙交映通；江蘇萌鹽城至天晴津的某公中路，由于床爆破施工宿觸發(fā)阻數(shù)莖1貼0飯萬繁m跑3奮石方大規(guī)酒模崩塌，蝶堵河成湖亮，回水淹慢沒路基絹達凡8k蠟m龜之多。崩奧塌雖然突詞發(fā)性很大南，但是也惠有一定的傅形成條件默與發(fā)展過惡程。崩塌辨形成的基往本條件包犧括地形、批巖性、構舉造及其他伍自然和人撿為因素等蝶。2滑坡雷邊坡危巖杯體在重力權作用下沿息著滑動面頸整體向下臥滑移的現(xiàn)朵象稱為滑私坡。規(guī)膜符較大的滑修坡體一般座是長期而羊緩慢地向帆下滑動，登其位移速霜度只是在陽突變階段鞏才顯著增盛大，滑動橋過程可以批持續(xù)幾年秤、幾十年犯或更長時剛間。當然淹，滑坡體銀在突變階透段的滑移高速度有的以是很快的鬼，例如下，傍198抓3瞧年賞3榴月宿7無日發(fā)生于蠅甘肅灑勒同山滑坡的閉最大滑移癢速度可己達荒3藏0屬～除40m/券s窗?；掠猩褧r會造成洪十分慘重怎的危害。僑大規(guī)?；M坡可以堵爽塞河道、佛充填水庫棚、摧毀道禾路、掩埋肉村莊及破誤壞所有其嫌他建筑設聞施等。薄與崩塌相棵比，滑坡如通常是較兩深層的破圈壞，滑動纏面可深入痛坡體內(nèi)部喝，甚至深栽入到坡腳阿以下。雖脾然滑坡下玩滑速度一添般比崩塌澇緩慢，但搏不同的滑岸坡下滑速案度的差異染很懸殊，奔它主要取幟決于滑動競面的力學揚性質以及殺外營力的席作用特征光。當滑動牢面切過的皇巖層塑性至較強，或嚴沿之滑動箏的結構面秘具有平面仗摩擦特性攜時，往往補表現(xiàn)為緩像滑。反之曠，當切過泛的巖層脆拐性較強，荷或沿之滑賭動的結構旁面具有粗功糙面摩擦越特性時，猴由于在貫蛙通滑面形擠成之前，慮可承受較疤高的下滑炊力，一旦具貫渴通面形成市，滑面抗愉滑力急劇惑降低，使巡滑體獲得蒙較大的動尤能，因此鈔滑動常常盈是突發(fā)而窮迅速的，圈稱為崩滑嘗。貪由于滑坡珍體通常沿嫌滑動面下蓮滑，所以套一般情況紐下仍能大姐體上保持郵一個整體縱。但下滑役過程中，宣滑坡體總除要發(fā)生不醫(yī)同程度的忽變形和解穩(wěn)體，造成漲特殊的結介構和外貌柿特征。其冷具體狀況承不僅與滑涼動面的形燙狀，而且伙與邊坡原際有結構特妖征、破壞習前的變形住基本組合場形式、表刃生改造程鈔度以及下慚滑速度等裹等因素有撇關。管根據(jù)滑面粉的形狀，寬其滑坡形凡式可區(qū)分毒為平面剪留切滑動和夏旋兩轉羞(月圓轎弧駛)湊剪切滑動年．祥1革)說平面剪切貨滑動侄平面滑動誠的特點是翼塊體沿著仰平面滑移披。它的產(chǎn)誓生是由于劣這一平面款上的抗剪勾力與邊坡抽形狀不相朗適應。這圓種滑動往剃往發(fā)生在發(fā)軟弱結構唉面的走向蛛平行于坡著面，產(chǎn)狀丸向坡外傾耀斜的地方概。根據(jù)滑嫂面的空間萍幾何組成鉤，平面滑刪動存在簡脖單平面剪夜切滑動、彩階梯式滑降坡、三維蕉楔體滑坡救和多滑塊搜滑動幾種壯破壞?？仁紧~(典見庸圖飾11卵)蓮。涼圖恢11愚睡平面剪切民滑坡及分化類懇桃襲簡單平面堆剪切滑動封：為了使版滑動沿單遮一面發(fā)生筆，必須滿嶄足以下幾巡何條件：冶①耗滑動面的扔走向必須策與坡面平閑行或接近米平瓶行草(狠約遣在蓬2縣0協(xié)度范圍之套內(nèi)橋)盞；廢②優(yōu)破壞面必豈須在邊坡夾面露出，擴就是說它宿的傾角必鎖須小于坡押面的傾角術；刮⑦鑼破壞面的宋傾角必須弱大于該面暮的摩擦角炕；極④妄巖體中必過須存在對汽于滑移僅盲有很小阻恥力的節(jié)理頸面，它規(guī)盯定了滑動柔的側面邊打界。幟牧們階梯式滑刮坡：階梯誤式滑動面煤由兩組節(jié)蠅理相交而棟形成，這醬一滑坡的隸不穩(wěn)定概呼率通駝常比簡單駕平面剪切祝的不穩(wěn)定曾概率要大醬得多。捏鴿刑多滑塊滑言動：兩個載乃至更多抗的弱面可紀以組合形慧成一滑動寒面。這樣麻的滑動只駝有當?shù)鸦瑝K分解琴為兩個乃疫至更多塊徐體時才是宅可能的。棵另外，這鋸樣的塊體藏可以組成雞一個滑體萬在單一弱急面上滑動婦，上部塊陸體推壓下牧部的塊體敘，有時會冒引起下部虛塊體發(fā)生每旋轉，產(chǎn)夢生所謂的腳傾倒破壞雜。構借攝三維楔體邪破壞：在犬巖石邊坡醫(yī)中單一平憂面破壞是娃比較少見膝的，原因吐是產(chǎn)生平茂面紙破壞的全鄰部幾何條各件在實際株邊坡中僅形是偶爾存受在的。而來工程中楔攔體滑移破陰壞豐則較為常滾見。當兩熱個不連續(xù)茅面的走向體斜交坡面館，其交線壯在坡面上銀出露時，森如果此交蘇線的傾角遭顯著大于竄摩擦角，贊則位于此跟兩不連續(xù)籍面上的巖撐石楔體將腸沿交線下認滑，形成脹空間楔體源破壞。愿2朽)次旋系轉凱(離弧榆形艦)選剪切滑動噴絲耳旋轉剪切寬滑動的滑瞎面通常成評弧形，巖極體沿此弧潛形滑面滑倚移截(學見粱圖道12膊)蹦。憲圖住12挪好旋轉剪切兔破壞的滑歐坡寶在均質的坑巖體中，彎特別是均塵質泥巖或息頁巖中易傍產(chǎn)生近圓垮弧形滑面唇。當巖土技非常軟蹈弱專(鋸土邊費坡拉)啊或者巖體檔節(jié)理異常屆發(fā)育或已嫌破變碎盯(棒廢石酒堆榮)竹，破壞也茂常常表現(xiàn)誠為圓弧狀罷滑動。圓談孤形破壞譽發(fā)生的條哈件是：當值土體或巖壟體中的單辟個顆粒與調(diào)邊坡尺寸仙相比是極早小的，且技這些顆粒喝之間并非紡互相咬合礙，破壞就織以圓弧形超的模式出密現(xiàn)。其他頓磨細物料豐如尾礦等賀，即使只換堆幾英尺常高的邊坡質，也會出酬現(xiàn)圓弧形餡的破壞。東高度蝕變醒和風化的啟巖石也傾功向于以這劍種方式破圖壞。因而脖按圓孤破凳壞假定來旗設計露天授采礦場周睡圍覆蓋層固中的邊坡膝是合適的桂。但在非反均質巖坡垮中，滑面芒很少是圓區(qū)弧的，因燃為它的形某狀受層面舌、節(jié)理裂懶隙的影響垂。這時滑濟面是由短緩折線組成伍的圓弧，奧近似于對錘數(shù)螺旋線迎或其他形賢狀的弧面懷。師除了上述酬崩塌和滑報坡兩種主伏要的破壞外形式之外距，實際邊稼坡還存在吵諸如滑塌柏、巖塊流爹動、巖層股曲折等破放壞模式。淺3盼軍巖質邊坡霞穩(wěn)定性分立析痛邊坡穩(wěn)定附性分析是敗確定邊坡辛是否處于遞穩(wěn)定狀態(tài)描，是否需鼠要對其進斑行加固與搶治理，防壟止其發(fā)生串破壞的重啊要決策依永據(jù)。邊坡屢危巖體失伍穩(wěn)的主要悟破壞形式備是滑坡?；◣r體滑坡數(shù)一般均是倦沿著先存多的結構面某發(fā)生的，塔也就是說塌，在進行爸斜坡危巖麗體穩(wěn)定性材分析時，效無需試算興巖體的滑晴動面，因惑為巖體的克滑動面是紐早就存在免的，只要胳查明滑動拆面的幾何無特征及有母關工程力款學性質，覺便可以分頌析巖體的欣穩(wěn)定。恐邊坡發(fā)生柳破壞失穩(wěn)乞是一種復來雜的地質斤災害過程蜻，由于邊止坡內(nèi)部結受構的復雜壺性和組成拍邊坡巖石拜物質的不扁同，造成冒邊坡破壞餅具有不同鑒模式。對楚于不同的玩破壞模式遺就存在不節(jié)同的滑動蛇面，因此榨應采用不緩同的分析杜方法及計淹算公式來桶分析其穩(wěn)躬定狀態(tài)。卻目前用于止邊坡穩(wěn)定與性分析的柜方法大體里上可分為絮定性分析侵方法和定床量分析方典法兩大類顯。定性分積析方法包確括工程類睛比法和圖段解漏法答(僅赤子極射至投影、實霸體比例投架影、摩擦遼圓法水等錯)給；定量分低析方法主唐要有極限摧平衡法、三極限分析園法旗(豪有限倍元犬(FEM暮)視，邊界融元階(BEM俯)歪，離散缸元市(DEM樣)陡等寇)屈及可靠度換分析方挎法燃(蛇蒙特卡羅份法和隨機棉有限元法偽等販)悉，其他諸恒如模糊數(shù)閱學分析法口、灰色理買論分析法踢及神經(jīng)網(wǎng)懸絡分析法松等還處于啊研究階段酬。根據(jù)上璃述分析方卻法的實用見性和有效凱性，本節(jié)紋只對極限界平衡分析煩法加以詳贊細論述．系甜弟極限平衡北法是根據(jù)陽邊坡上的莊滑體或滑供體分塊的拋力學平衡貌原尿理懇(殖即靜力平恢衡原榴理貴)萍分析邊坡鐵各種破壞鎖模式下的收受力狀態(tài)灰，以及邊側坡滑體上獨的抗滑力擴和下滑力龜之間的關焦系來評價軌邊坡的穩(wěn)壺定性。邊拴坡危巖體嘆穩(wěn)定與否諒，是由巖詢體的穩(wěn)定馬性系趟數(shù)裳K奪來標定的疤。穩(wěn)定性鬧系靜數(shù)盆K隔為辣巖體滑動殺的總下滑啞力懸F舉與總抗滑份力癢T塘之比，估即替K=薯T倆／幅F罰，其乳中潑F李和接T霜或者為力睜、或者為扎力矩。妨當股K單＞上1壇時，表明槽巖體穩(wěn)定猶；擱當庸K查＜蓮1陸時，表明三巖體不穩(wěn)健定；蛋當蠟K=昂1蹤時，表明黑巖體處于裙臨界狀態(tài)蚊，此時稍懼有外界某映些觸發(fā)作左用，即會陜引起滑坡桿。斜坡危煤巖體穩(wěn)定尋性分析就靜是通過一利定的程序藍和手段，鉤分析計算剩巖體的穩(wěn)隔定性系賀數(shù)算K底，據(jù)此評示價巖體的順穩(wěn)定程度熟。辭在進行斜朝坡危巖體姜穩(wěn)定性分證析時，對偵滑動面的扁幾何形狀醫(yī)、物質組誤成及力學式性質等的謠正確認識完．將直接婚關系到處愿理問題方纖法的選擇混及研究結裁果的置信辯度。巖體攻滑動面的湖幾何形狀劉是受結構著面的產(chǎn)狀沿控制的。熟如果滑動指面是由一睛個或兩個修以上平城面期(鄭結構趟面嶄)封組成，并真且這些平徑面的走向萍吻合于斜顫坡面的走燕向，則屬求于平面滑婦動問題。錫此外，若象滑動面是肌任意曲面閑或近似圓暈柱浩面蜂(清結構稍面繪)踩，同時曲紹面及圓柱命面各切面旦的走向與戶斜坡面的剝走向一致恐，也屬于期平面滑動便問題。當總組成滑動損面的各結降構面的走膛向互相不悠一致。又卷與斜坡面掙的走向存凳在一定差癥異，這些宰結構面往尸往將危巖妨體切割成豬棱錐體、怪楔形體及監(jiān)其他形狀誓不規(guī)則體求，這便是泳空間滑動霜問題。在剪工程實踐蜜中，平面育滑動問題丙是特殊情碎況，而空粒間滑動問動題才是一輪般而普遍乒的。由于爸平面滑動拋問題理論仍上易于解躍決，所以局處理實際雪工程時，燒在滿足工景程對精度賞要求的前僵提下，盡惡可能將巖含體滑坡事碼例簡化為轎平面滑動庫問題。平筒面滑動問繡題對于解張決復雜空北間滑動問森題具有一恢定的指導研意義。鋼極限平衡剝分析具有唐基本相似冒的分析計快算步驟：塌(1就)碎在斷面上因繪制滑面禽形狀。根樹據(jù)滑坡外卸形，及滑吩坡中段滑陰面深度、釘坍塌情況繳、破壞方倉式屋(細平面、圓盟弧、復合衰滑動進等口)園，推測幾季個可能的棕滑動面形怒狀。睜(2某)養(yǎng)推定滑坡汗后裂縫及愿塌陷帶的挨深度，計圾算或確定糧其產(chǎn)生的恒影響。賠(3適)浙對滑坡的糞滑體進行店分塊。分剃塊的數(shù)目招要根據(jù)滑長坡的具體昏情況確定倆。一般來探說應盡量孕使分塊小呆些。條塊遠數(shù)目越多田，結果誤寇差越小。通此外，條濕塊垂直或墨不垂直條赤分要根據(jù)秒計算方法襖和巖體結農(nóng)構確定。非(4革)溝計算滑動姓面上的空吉隙水壓力映，可采用男地下水監(jiān)輛測等方法寬確定。檔(5涌)打采用合適本的計算方棍法，計算流穩(wěn)定系數(shù)完。但原則燃上應采取續(xù)兩種或兩掛種以上的搖計算方法強進行結果懶比較。床下面針對橡邊坡穩(wěn)定唐分析中常窗用的具有厭代表性的新平面破壞婚計算暑法拘Bish姨o固p崇法彎、湖Janb剪u襲法六、倒Sarm權a潤法以及楔逐形體恒法痕5盲種極限于瑞衡法做詳率細論述。獲3.1今蓋平面滑動來的穩(wěn)定性奮分析占1曲平面破壞限的條件炭如氏圖趨1陷3膝所示，如務在邊坡上駝存在兩組會結構面，間一組大致武平行于邊除坡走向，謎傾向與坡斃面一致；角另一組結盼構埋面周(宗即解離男面伸)棋接近與坡蛋面正交。億兩組結構錢面切割出職結構體，滿這個結構腸體是否會淡發(fā)生滑動勞，必須考社慮兩方面恭的因素：殘一是平行貌于邊坡走梳向的結構偉面是否在輝坡面上出凱露；二是抗兩組結構晴面的抗滑梢力是否小遙于下滑力脹。由此，東潛在的平底面破壞條篇件是：拴圖寬13嗓非平面破壞亂圖示拐a紫．邊坡上道有一組接欣近與邊坡挖走向平臟行罷(拔在朋±20國°肥范圍郵內(nèi)喬)溫的結構面傲；璃b迷．這組結刪構面必須稻在坡頂上愉出露，也尸就是說它腐的傾角小肌于坡面傾紐角，雙即廣ψ皂f摔＞旬ψ包p鋸；絞c膛．結構面僚的慣角大孫于其摩擦垂角，斬即糾ψ疾p敢＞撒ψ逮0乖。；練d夜．在邊坡膛上還必須冰存在一組竹與邊坡接暈近正交的夠結構面，默而且這組裕結構面對根結構體的涉抗滑力很帽小。堪這是一個捷二維邊坡貝問題，在簽分析時，臭通常考慮歸與坡面正您交的一單帥位長度上反的巖片，限使分析工亭作得以簡侄化，如玩圖戴13(c姿)密所示。乏2松第滑體沿單鋪個平面滑慘動在沿單個平母面滑動計工算法是對餃邊坡上滑呼體沿單一炒結構面或毫軟弱面產(chǎn)侍生平面滑劇動的分析杜方法，其槐力學模型雜如妻圖庭1狹4侮所示峽圖弊14信球沿單個平警面滑動計中算法德1損)田假定條件之(1耳)滋滑動面及牛張裂隙的稀走向平行第于坡面皺；耗(2止)佳張裂隙是低直立的，通其中充有螺高度啦為例Z盡w涂的水柱媽；毅(3牽)凡水沿張裂告隙的底進乳入滑動面巴并沿滑動吵面滲透侍；炊(4渡)兇滑體沿滑慢動面做剛踏體下滑。斧2慧)妹力學分析木由輝圖功1被4讓可知，滑婆體上作用協(xié)力有：滑改體重舌量詠w遵；滑動面游上的法向燈力蠟N抄；滑動面燭上的裂隙熟水相壓汪U連(靠該力在庫親侖準則里途考望慮渾)勺；已調(diào)用猛的抗滑霜力格S親（與下滑桐力大小相步等，方向每相反）；抖作用在滑撫體重心上繞的水平接力觀(響如地震障力校)Q堂A滿；張裂隙甩空隙水壓董力誦V妙。今由滑面法英線方向兩（壺N潔方向）力么的平衡，叉得皺堂子（胸1球）（2）閣由滑面切盆線方向愚（旦S凳方向）力蜓的平衡，辛得咱(曲3)夕由庫侖破補壞準則及啟安全系數(shù)鎖定義得戰(zhàn)(4長)菌將式陰（宣2午）中麗的木N倍帶入歐（清2迫）式得下(5理)罩將式恐（然3棟）中慎的勁S犁值帶入昌（殿5映）式并整吧理得葡(6釣)其中撥式中雹，定c白為滑動面裕的粘聚力凝；楚φ蛛為滑動面部的內(nèi)摩擦桂角必；螺α蓮為滑動面革的傾角挽；展L狂為滑動面俊的長度尋，肥L漁=伸（呆H-底Z桑）店×cos悶e歉c調(diào)α槐；孫γ素W束為裂隙水做的重度拒；全F懲為邊坡穩(wěn)腐定系數(shù)。銹3召）主要特標點及適用品條件陳平面破壞龍計算法的雷主要特點墳是力學模秩型和計算查公式簡單困，主要適夾用干均質綢砂性土、夏順層巖質嗎邊坡以及賓沿基巖產(chǎn)飯生的平面危破壞的穩(wěn)適定分析，曾但要求坡班體做整體拒滑移的剛食體運動。臟對于滑體坦內(nèi)產(chǎn)生剪右切破壞的懂邊坡穩(wěn)定銷性分析誤肥差根大。裹3側辯滑體沿兩校個平面滑險動輔上述是單嶄一平面上棋滑體的穩(wěn)壺定分析，乳但在實際葡中常見有角沿兩個滑味面滑動的勸滑體，雖業(yè)然此種滑課體滑動僅滑比上述情旁況多了一妥個滑面，獸但這使得篩問題大為躲復雜化。朝如免圖許1牛5扎所示，滑蕉體跑ab抹c砍為一剛性劉體，它可啟以沿戴著涉a螺b犁和剩b卷c趙面骨面滑澆動。其中平，驢b秋c鐵稱為主滑嶄面鼻，笛a鬼b弦面為輔助鴿面。作用蠟在塊體上釣的外力印為銅R喬(霜分力貸為晨X濾，劣Y縣，包括自塘重、地震腰力遣、腫b戴c間及葛a蓮b他面上的孔結隙壓蠶力槳)惰。迷在反a塔b提面意和熔b殺c訪面上作用潤著反力，形分別記棗為泰S庫1坐，艱N頑1鍋，季S潛2占及和N晌2明。設將滑作面上的抗的剪指標除錢以穩(wěn)定系酬數(shù)辭K檢后，塊體葉達極限平豪衡狀態(tài)，近則可寫出喂圖象15俊魔滑體沿兩植滑面滑動醬力平衡分順析孩艙淚（柱7湯）銀析疫（腰8菌）（9）隱負（雄1作0刷）譯將式恨（拘9還）、式衛(wèi)（著1葉0育）代入式開（脆7唇）、式璃（兇8贈），得棋(卸11)另(肺12)溉從上兩式厘中可見，遞兩個方程丹式有三個落未知糟數(shù)井(凡N席l巖，曠N因2點，剝及帖K族)欠，無法求搶解。為此危，要補充振一個附加確條件。由超式蛙(9掘)興，珠式勵(10叢)窩可知，隨屋著捏K壤的增加奴，田S潮將減少普，獨K旗增加到臨菊界值時，晨滑體處于館臨界狀態(tài)稈，此時血，紹N左1轟=對0著。較當洪K邊值超過臨工界值壞，經(jīng)N嬸1銷變?yōu)樨撝禐臅r，要使傷滑動體處霞于臨界狀眨態(tài)的話，菠只有宿在所a蜓b晶滑動面上抹加一個拉復力才行。格但一般都瀉認為滑動蹤面是不能含提供拉應偽力的，最墳多只念能下N說1都=瓜0緩，并由此名求手得裹K隙的上限值坊。因此肯，牧K奉的上限值鐵可根課據(jù)征N廈l蔥=鳥0境這一附加禾條件確定鹿。從歌式率(11前)裳，音式丟(12剝)趙中消宿去耐N季2叛，可仍得姑N米l甲的表達式賽：者(1桑3)式中：府令式戀（乳1伏3費）皇中信N勒1耗＝線0壩，得華(1晉4)簡由此可得冒邊坡的穩(wěn)灑定系數(shù)：(15)駝一般情況守下，由公灣式頑(15適)腹可得兩分個飾K臥值，其中傷只有顛使思N暫1批自正值降券低為零娛的罵K遙值才是所贈求。即求夢得權的峰K欲值為上限閘值接(逝如聚K豎值為負，耐表示不可診能失歐穩(wěn)井)堪。分析上帳式可知姓，藍A遞B抗滑面上面的昌ta示n恢φ壤1跪對血K妖值無影查響墓(駕因為在失來穩(wěn)時該面象上法向力蒸已減為零贏，該面處酷于將被拉企開的情禁況公)罰，廈而踏c困1民×a裹b松則有助于手提死高棚K吵值。如厲果尊c聚1違×ab=驚0艘，則演化秧為塊體沿君主滑面下輕滑的情況摟。動應注意到由，上述分無析適合于屆主滑面較厲長，輔助踢面較陡和米較短的情月況。如果沙輔助面較研平緩、較走長，則由相此所求出默的蓋K都值會偏大金。這是因刮為這泡時兔a剛b琴面已起重俱要作用。鍵此外，在慧分析中還囑應考慮力握矩的平衡練作用餅對遵K網(wǎng)值的影響模。找4朵洲滑體沿圓珠弧面滑動勉碎裂結構繡的巖石邊繳坡發(fā)生滑蔬坡時，其勺滑動面形進狀常常為蓬一曲面，疊因此在一妥定的條件擋下可看做滔平面問題風，可用圓憑弧法進行巾穩(wěn)定分析憲。野在用圓弧牢法進行分向析時，首怨先假定滑混動面為一禾圓小弧名(寒圖降16姥)趣，把滑動之巖體看作軋為剛體，著求滑動面如上的滑動偵力及抗滑蠻力，以及異求這兩個孝力對滑動秘圓心的力防矩?？够琢z矩顆M濟R虛和滑動力映矩若M酸S礙之比，即故為該巖坡孝的穩(wěn)定安湊全系墓數(shù)就K歌，即垮如濾果猶K敏＞棵1