第二章 破壞模式及穩(wěn)定性分析

破壞模式：

整體破壞：平面滑動(dòng)、圓弧滑動(dòng)、折線滑動(dòng)、楔形體滑動(dòng)。

局部破壞：局部坍塌、崩塌、落石、碎落。2邊坡的破壞模式平面滑動(dòng)：其特點(diǎn)是邊坡巖體沿某一結(jié)構(gòu)面如層面、節(jié)理或斷層面發(fā)生滑動(dòng)，通常發(fā)生在滑動(dòng)面的傾向與邊坡面的傾向一致，而滑動(dòng)面的傾角小于邊坡角，但由于其內(nèi)摩擦角的層狀或有粘土夾層的巖體中，也可能發(fā)生在有較厚破碎帶的巖體中。這類破壞一般情況下走向范圍可能較大。2邊坡的破壞模式圓弧形滑動(dòng)：滑動(dòng)面為一圓弧面，這種破壞常發(fā)生在均質(zhì)松散的巖體或土體邊坡上，散體結(jié)構(gòu)巖體或坡高較大的裂隙巖體邊坡也可能產(chǎn)生這種破壞形式。2邊坡的破壞模式楔體滑動(dòng)：當(dāng)邊坡巖休中有兩組或兩組以上結(jié)構(gòu)面與邊坡斜交，且相互切割成楔形體，當(dāng)兩結(jié)構(gòu)面的組臺(tái)交線的傾向與邊坡傾向近于一致，組合交線的傾角小于邊坡角而大于其內(nèi)摩擦角時(shí)，較易發(fā)生這類破壞。2邊坡的破壞模式折線型滑動(dòng)：滑體內(nèi)部軟弱面不規(guī)則的情形，或者路基填方界面為折線形。實(shí)際工程中滑坡滑面往往呈折線形，規(guī)則的圓弧形（土質(zhì)）、平面滑動(dòng)（巖質(zhì)）都是特殊的情形。2邊坡的破壞模式局部坍塌，是上層、堆積層或風(fēng)化破碎巖層斜坡，由于土壤中水和裂隙水的作用、河流沖刷或人工開(kāi)挖坡陡于巖體自身強(qiáng)度所能保持的坡度而產(chǎn)生逐層塌落的變形現(xiàn)象。這是一種非常普遍的現(xiàn)象，一直塌到巖土體自身的穩(wěn)定角時(shí)方可自行穩(wěn)定。2邊坡的破壞模式

崩塌，是陡坡上的巨大巖體或土體，在重力和其他外力作用下，突然向下崩落的現(xiàn)象。崩塌過(guò)程中巖體(或土體)猛烈地翻滾、跳躍、互相撞擊，最后堆于坡腳，原巖體(或土體)結(jié)構(gòu)遭到嚴(yán)承破壞。崩塌形成機(jī)理示意圖2邊坡的破壞模式落石：局部塊體的崩落、滾落2邊坡的破壞模式風(fēng)化剝落：淺表層風(fēng)化碎落、剝落現(xiàn)象，養(yǎng)護(hù)清掃麻煩。2邊坡的破壞模式3影響邊坡穩(wěn)定性的因素3.1概述內(nèi)在因素地層與巖性地質(zhì)構(gòu)造和地應(yīng)力

巖體結(jié)構(gòu)影響邊坡穩(wěn)定性的因素外部因素水的因素

切坡、震動(dòng)的作用

風(fēng)化作用支護(hù)性能3.1內(nèi)在因素1）地層與巖性地層與巖性是決定邊坡工程地質(zhì)特征的基本因素，也是研究邊坡穩(wěn)定性的重要依據(jù)，因此，地層巖性的差異往往是影響邊坡穩(wěn)定的主要因素。不同地層不同巖性各有其常見(jiàn)的變形破壞形式，古老的泥質(zhì)變質(zhì)巖系，如千枚巖、片巖等地層，都屬于易滑地層，在這些地層形成的邊坡，其穩(wěn)定性必然較差。3影響邊坡穩(wěn)定性的因素2）地質(zhì)構(gòu)造和地應(yīng)力

地質(zhì)構(gòu)造主要指區(qū)域構(gòu)造特點(diǎn)、邊坡地質(zhì)的褶皺形態(tài)、巖層產(chǎn)狀、斷層和節(jié)理裂隙發(fā)育特征以及區(qū)域新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活動(dòng)特點(diǎn)等。它對(duì)邊坡巖體的穩(wěn)定，特別是對(duì)巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的影響十分顯著。在區(qū)域構(gòu)造比較復(fù)雜的地區(qū)，邊坡的穩(wěn)定性較差。3影響邊坡穩(wěn)定性的因素3）巖體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)面被認(rèn)為是特別重要的影響因素，結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度比巖石本身強(qiáng)度低很多，一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)面組合邊界的剪切滑移、張拉破壞和錯(cuò)動(dòng)變形是造成邊坡巖體失穩(wěn)的主要原因。3影響邊坡穩(wěn)定性的因素結(jié)構(gòu)面:巖體中具有一定方向、力學(xué)強(qiáng)度相對(duì)較低，兩向延伸（或具有一定厚度）的各種地質(zhì)界面（或帶）。包括物質(zhì)分界面、巖層層面、軟弱夾層和溶蝕面等，規(guī)模大者如斷層帶，小者如節(jié)理。由于這種界面中斷了巖體的連續(xù)性，故又稱不連續(xù)面。

結(jié)構(gòu)體:是由不同產(chǎn)狀的結(jié)構(gòu)面組合起來(lái)，將巖體切割成各種形狀的單元塊體。整體與塊狀結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)坡體結(jié)構(gòu)·層狀結(jié)構(gòu)類碎裂狀結(jié)構(gòu)坡體結(jié)構(gòu)·碎裂結(jié)構(gòu)類

受構(gòu)造結(jié)構(gòu)面（斷裂面、節(jié)理面、劈理面）控制坡體結(jié)構(gòu)·碎裂結(jié)構(gòu)類

受構(gòu)造結(jié)構(gòu)面（斷裂面、節(jié)理面、劈理面）控制散體狀結(jié)構(gòu)巖體結(jié)構(gòu)包括結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體特征，但最重要的是結(jié)構(gòu)面的影響：①結(jié)構(gòu)面的成因類型結(jié)構(gòu)面按其成因可分為：構(gòu)造結(jié)構(gòu)面次生結(jié)構(gòu)面原生結(jié)構(gòu)面a.垂直坡、大角度斜交坡對(duì)穩(wěn)定有利主控結(jié)構(gòu)面同邊坡的產(chǎn)狀組合關(guān)系是決定巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的敏感因素。b.當(dāng)結(jié)構(gòu)面的走向與邊坡面走向近于平行時(shí)，則對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響取決于結(jié)構(gòu)面的傾角和傾向。c.當(dāng)結(jié)構(gòu)面呈水平狀態(tài)時(shí)邊坡屬穩(wěn)定邊坡。d.當(dāng)結(jié)構(gòu)面的傾向與邊坡傾向方向相反時(shí)，邊坡也屬穩(wěn)定邊坡。（4）邊坡幾何形狀及表面形態(tài)a.邊坡的外形（a）凸形（b）平面（c）凹形3.2外部因素1）水的作用水的作用BECDA靜水壓力和浮托力動(dòng)水壓力(或稱滲透力)水對(duì)邊坡巖體的物理化學(xué)的破壞地下水的流動(dòng)與斷層透水性的優(yōu)劣地下水的存在和水位的高低3.2外部因素1）水的作用（既要考慮自然水，也要考慮周圍水環(huán)境的改變?cè)斐捎绊懀?）振動(dòng)的作用a.振動(dòng)波對(duì)邊坡巖體的破壞作用3）不當(dāng)挖填方的影響4）風(fēng)化作用5）植被生長(zhǎng)的影響6）支護(hù)性能4.1穩(wěn)定性的基本含義4邊坡穩(wěn)定性分析方法穩(wěn)定性系數(shù)=可供利用的抗滑力/滑動(dòng)力邊坡穩(wěn)定性分析方法邊坡穩(wěn)定性分析方法極限分析法

瑞典圓弧法Janbu條分法Bishop條分法物理模擬方法數(shù)學(xué)模擬方法其他方法極限平衡法數(shù)值分析方法

斯賓塞法

摩根斯坦－普賴斯法

平面滑動(dòng)法

傳遞系數(shù)法有限單元法(FEM)離散單元法(DEM)、塊體理論和不連續(xù)變形分析(DDA)邊界元法

快速拉格朗日法(FLAC)流形元法《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》中的基本規(guī)定邊坡:

巖質(zhì)邊坡與土質(zhì)邊坡。巖質(zhì)邊坡的破壞形式按下表劃分：確定巖質(zhì)邊坡的巖體類型應(yīng)考慮主要結(jié)構(gòu)面與坡向的關(guān)系、結(jié)構(gòu)面傾角大小和巖體完整程度等因素。確定巖質(zhì)邊坡的巖體類型時(shí)，由堅(jiān)硬程度不同的巖石互層組成且每層厚度小于5m的巖質(zhì)邊坡宜視為由相對(duì)軟弱巖石組成的邊坡。當(dāng)邊坡巖體由兩層以上單層厚度大于5m的巖體組合時(shí)，可分段確定邊坡類型?！督ㄖ吰鹿こ碳夹g(shù)規(guī)范》中的基本規(guī)定1）邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)應(yīng)在充分查明工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，根據(jù)邊坡巖土類型和結(jié)構(gòu)，綜合采用工程地質(zhì)類比法和剛體極限平衡計(jì)算法進(jìn)行。2）對(duì)土質(zhì)較軟、地面荷載較大、高度較大的邊坡，其坡角地面抗隆起和抗?jié)B流等穩(wěn)定性評(píng)價(jià)應(yīng)按現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。3）在進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性計(jì)算之前，應(yīng)根據(jù)邊坡水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)特征以及已經(jīng)出現(xiàn)的變形破壞跡象，對(duì)邊坡的可能破壞形式和邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)做出定性判斷，確定邊坡破壞的邊界范圍、邊坡破壞的地質(zhì)模型，對(duì)邊坡破壞趨勢(shì)作出判斷?！督ㄖ吰鹿こ碳夹g(shù)規(guī)范》中的基本規(guī)定4）邊坡穩(wěn)定性計(jì)算方法，根據(jù)邊坡類型和可能的破壞形式，可按下列原則確定：(1)土質(zhì)邊坡和較大規(guī)模碎裂結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡宜采用圓弧滑動(dòng)法計(jì)算；(2)對(duì)可能產(chǎn)生平面滑動(dòng)的邊坡宜采用平面滑動(dòng)法計(jì)算；(3)對(duì)可能產(chǎn)生折線滑動(dòng)的邊坡宜采用折線滑動(dòng)法計(jì)算；(4)當(dāng)邊坡破壞機(jī)制復(fù)雜時(shí)，宜結(jié)合數(shù)值分析法進(jìn)行分析。圓弧法：均質(zhì)土層。4.2穩(wěn)定性分析方法4邊坡穩(wěn)定性分析方法4邊坡穩(wěn)定性分析方法平面滑動(dòng)法：順層、巖土層界面滑動(dòng)。4.2穩(wěn)定性分析方法4邊坡穩(wěn)定性分析方法折線滑動(dòng)法：滑動(dòng)面不規(guī)則的情形。4.2穩(wěn)定性分析方法楔形體滑動(dòng)的滑動(dòng)面由兩個(gè)傾向相反、且其交線傾向與坡面傾向相同、傾角小于邊坡角的軟弱結(jié)構(gòu)面組成。4.3楔形體滑動(dòng)首先將滑體自重G分解為垂直交線BD的分量N和平行交線的分量(即滑動(dòng)力Gsinβ)，然后將N投影到兩個(gè)滑動(dòng)面的法線方向，求得作用于滑動(dòng)面上的法向力N1和N2，最后求得抗滑力及穩(wěn)定性系數(shù)?？赡芑瑒?dòng)體的滑動(dòng)力為Gsinβ，垂直交線的分量為N＝Gcosβ。將Gcosβ投影到△ABD和△BCD面的法線方向上，求得法向力N1、N2邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)邊坡的抗滑力4.4多平面滑動(dòng)邊坡巖體的多平面滑動(dòng)，