[工学]岩体力学-6斜坡岩体稳定性计算

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1、岩体力学6.边坡岩体稳定性计算主讲:林锋6.1概述6.2边坡应力分布及变形破坏6.2.1边坡岩体应力分布特征6.2.2边坡的变形破坏及其基本类型6.3斜坡稳定性极限平衡分析6.4空间问题的稳定性分析6.4.1条分法及其分析思路6.4.2瑞典条分法6.4.3传递系数法（不平衡推力传递法）6.4.4剩余下滑力分析6.5空间问题的边坡稳定性极限平衡分析6.6特殊荷载计算6.7计算实例天然斜坡（或称为天然边坡）或人工边坡，在各种自然的或人为的内、外营力作用下，形成、演化，坡体内部原有应力状态将随着过程的进行而发生变化，引起应力重分布和应力集中效应。

2、斜坡岩体为适应这种新的应力状态，将发生不同形式、不同程度和规模的变形与破坏。斜坡岩体及其赋存环境的差异，决定了坡体内的应力演化特征及应力分异程度、风化卸荷程度和外营力作用强度等，从而导致斜坡的演化进程相当复杂。边坡（斜坡）在不同的变形演化阶段，有不同的变形和破坏迹象，这是我们深化认识边坡演化机制、过程和稳定性定性判断的基础。因此，全面地调查、研究、综合分析斜(边)坡的变形破坏现象及诱发原因，就能够确定斜坡演化的变形破坏模式、主要控制因素、主要诱发因素、变形发展阶段，并定性地判断斜坡的稳定程度及发展演化趋势。边坡稳定性评价的总体思路为：在地质

3、原型调查及变形破坏特征调查的基础上，通过定性判断和定量计算分析，最终确定斜坡的稳定性及其变化情况。即采用地质过程机制分析—定量评价方法。6.1概述6.2边坡应力分布及变形破坏边坡岩体应力分布及其变化特征，决定了坡体的变形及破坏特征。（一）边坡内应力场的研究方法（1）地应力实测，包括空间应力测量和平面应力测量。有室内测量，和现场实测等。（2）解析方法，一般难以实现。（3）数值分析：有限元法，离散元法，边界元法等；（4）物理模拟，如光弹性试验等。（5）联合分析方法。6.2.1边坡岩体应力分布特征6.2边坡应力分布及变形破坏6.2.1边坡岩体应力

4、分布特征（二）开挖边坡应力场特征（1）坡面附近由于应力重分布，主应力迹线发生明显偏转，坡面附近最大主应力转向与临空面近于平行。（2）临空面附近，最大主应力显著增加，最小主应力显著降低，甚至为零，或拉应力。（3）由于主应力迹线发生偏转，最大剪应力迹线也变为凹向临空面的弧形形状。（4）临空面附近岩体近于单向应力状态，向坡内逐渐转为三向应力状态。（5）岩体原始应力，尤其是水平应力对边坡应力分布影响显著，特别对坡脚应力集中带和坡体中上部张力带的影响更大。（三）自然边坡应力场特征自然边坡浅表部岩体因为风化卸荷作用而质量下降，强度降低，使得浅表部岩体内

5、应力降低，坡体内形成如下图所示“驼峰应力分布”特征。6.2.1边坡岩体应力分布特征6.2.2边坡的变形破坏及其基本类型一、边坡变形基本类型大体上表现为2类：卸荷回弹和蠕变变形。卸荷回弹：边坡成坡过程中，临空面附近岩体内因应力不平衡导致重分布，从而发生相应的变形。当变形超过临界值或者说重分布应力超过岩体强度将产生一些列的变形破坏现象。6.2边坡应力分布及变形破坏蠕变变形：指坡体在应力作用下发生的缓慢而持续的变形。边坡岩体破坏力学机制：拉断破坏、剪切破坏和塑性流动。二、边坡变形破坏影响因素边坡变形与破坏特征的差异，主要决定于以下因素：（1）坡体

6、的岩性和结构特征，决定于岩石建造；（2）构造背景及其变化，包括构造应力及其演化、地质构造发育特征、地震等，（3）坡形，指坡高、底宽，坡度等；（4）地下水，包括地下水位及其变化。（5）其它外营力作用，如气象水文、温度、温差、河流地质作用，地表水的侵蚀等。6.2.2边坡的变形破坏及其基本类型三、边坡按破坏机制分类边坡按破坏机制可以分为三类：（1）以拉破坏为主的边坡破坏称为崩塌；（2）以剪切破坏为主的边坡破坏称为滑坡。（3）以平缓的软弱下卧层塑性流动导致上覆岩体的边坡破坏称为（侧向）扩离。四、边坡变形破坏基本模式边坡变形破坏按地质特征和力学机制，

7、可划分为6种基本模式，即:（1）蠕滑一拉裂（2）滑移一拉裂（3）滑移一压致拉裂（4）弯曲一拉裂（5）滑移一弯曲（6）塑流一拉裂同一边坡变形体，在空间上往往表现为复合变形破坏模式。6.2.2边坡的变形破坏及其基本类型从前面典型的灾害实例分析可以看出：（1）边坡结构特征不同，边坡的变形破坏模式及范围不同，相应地，控制边坡稳定性的因素也就不同；（2）在边坡演化过程中，坡体内不同部位，其变形破坏程度不同；在边坡临近整体失稳时，它沿特定的面或有限厚度的带整体，此时，该面以上坡体（潜在不稳定体）基本保持原状结构，这个特定的面或带，称为滑面或滑带；边坡整

8、体失稳后，潜在不稳定体才开始解体、甚至形成碎屑流（碎块流等）。边坡临近整体失稳状态，称为极限平衡状态。（3）边坡失稳滑面(带)的确定，需要具体情况具体分析，主要决定于坡体结构特征