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时间:2018-12-03
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1、第九章斜坡岩(土)体稳定性的工程地质分析工程地质分析原理9.1基本概念及研究意义斜坡岩(土)体稳定性的工程地质分析涉及两个方面的任务。一方面要对斜坡的稳定性作出评价和预测;另一方面要为设计合理的人工边坡以及制定有效整治措施提供依据。崩塌、滑坡名称发生日期方量(104m3)运动速度最大运动距离(m)死亡人数斜坡类型①诱发因素盐池河崩塌(湖北)1980.6.310034m/s(最大值)400284平缓层状,软弱基座地下采矿铁西滑坡(四川,成昆线)1981.7.82204m/h(平均值)70中倾外层状体,老滑体局部复活地面采石渡口灰岩矿山滑坡(四川,攀枝花)1981.6.104165.5
2、m/min(平均值)220中倾外层状体斜坡地面采石四川盆地西部暴雨滑坡1981.7月,9月数百个,单个滑坡方量大多小于100万m35m/s±100±约10人多种类型层状体斜坡暴雨(数十年一遇,暴雨强度>200mm/d)鸡扒子滑坡(四川,长江云阳)1982.7.2415003-10m/min150-200变角倾外层状体斜坡,老滑坡局部复活暴雨洒勒山滑坡-碎屑流(甘肃)1983.3.73000-400032m/s(最大值)900237平缓层状体斜坡新滩滑坡(湖北,长江新滩)1985.6.12300010m/s80老滑坡复活马家坝滑坡(湖北,姊归)1986.7.162400中速数十米缓倾
3、外层状体斜坡,老滑坡复活暴雨西宁滑坡-碎屑流(四川,巫溪)1988.1.1070018-50m/s80026倾内层状体斜坡,软弱基底溪口滑坡-碎屑流(四川,华蓥山)1989.7.102020-30m/s1500221倾内层状体斜坡暴雨昭通滑坡-碎屑流(云南,金沙江支流)1991.9.231500-200075m/s(平均)4500216倾外层状斜坡暴雨表9-1我国80年代重大崩、滑灾害事件9.2斜坡岩体应力分布特征9.2.1斜坡应力场的基本特征(1)由于应力的重分布,斜坡周围主应力迹线发生明显偏转。无论是在重力场条件下,还是在以水平应力为主的构造应力场条件下,其总的特征表现为愈靠近
4、临空面,最大主应力愈接近平行于临空面,最小主应力则与之近于正交(图9-2下)。(2)由于应力分异的结果,在临空面附近造成应力集中带。但坡脚区和坡缘(斜坡面与坡顶面的交线)区情况有所不同。坡脚附近最大主应力(相当于临空面的切向应力)显著增高,且愈近表面愈高(图9-2下);最小主应力(相当于径向应力)显著降低,于表面处降为零,甚至转为拉应力。因而,这一带是斜坡中应力差或最大剪应力最高的部位,形成一最大剪应力增高带,通常是斜坡中最容易发生变形和破坏的部位,往往因此而产生与坡面或坡底面平行的压致拉裂面(参见图3-29)。图9-2用有限元解出的位移迹线图(上)和主应力迹线图(下)(a)重力场
5、条件(N=0.33);(b)以水平应力为主的构造应力场条件下(N=3)坡缘附近,在一定条件下,坡面的径向应力和坡顶面的切向应力可转为拉应力,形成一张力带(图9-3)。因而,这些部位的岩体容易被拉裂形成与坡面近于平行的拉裂面(参见图3-29)。(3)与主应力迹线偏转相联系,坡体内最大剪应力迹线由原先的直线变为近似圆弧线,弧的下凹面朝着临空方向。(4)坡面处由于径向压力实际等于零,所以实际上处于单向应力状态(不考虑斜坡走向方向的σ2时),向内渐变为两向或三向(考虑σ2时)状态。9.2.2影响斜坡岩体应力分布的主要因素9.2.2.1原始应力状态的影响岩体的原始应力状态中,水平剩余应力的大
6、小对坡体应力状态的影响尤为显著。它不但使主应力迹线的分布形式有所不同(图9-2下),而且明显地改变了各应力值的大小,尤其对坡脚应力集中带和张力带的影响最大。在坡脚区,根据图9-2可见,坡底的切向应力最大值约相当于原始水平应力的三倍左右。当有侧向水平应力时,该值成倍增高,如当σL=3ρgh时,该值可达7-10ρgh,与σL=0的情况相比,相差十分悬殊。在坡缘区,随着侧向水平应力的增大,张力带的范围也增厚、扩大。可见,当岩体中存在较高的原始侧向水平应力时,斜坡则更容易遭受变形与破坏。9.2.2影响斜坡岩体应力分布的主要因素9.2.2.2坡形的影响坡高并不改变应力等值线图像,但坡内各处的
7、应力值均随坡高增高而线性增大。坡角明显改变应力分布状态。随坡角变陡,坡面附近张力带范围也随之扩大和增强,成坡过程中位移矢量离面趋势也更加明显;坡脚应力集中带最大剪应力值也随之增高。坡底的宽度W对坡角应力状态也有一定的影响。计算表明,当W<0.8H时,坡脚最大剪应力随底宽缩小而急剧增高,而当W>0.8H时,则保持为一常值,与一般斜坡一样。斜坡的平面形态影响:凹坡形应力集中程度明显减缓。圆形和椭圆形矿坑边坡,坡脚最大剪应力只有一般斜坡的一半。对于椭圆形矿坑而言,当主应力平
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