岩质边坡稳定分析 1.ppt
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1、,第六章 岩体边坡稳定性(边坡稳定性的工程地质研究),第一节 边坡地质作用的基本类型滑坡及崩塌(地质灾害)滑坡 是斜坡上的岩土体在自然或人为因素影响下失去稳定,沿一定的坡面破坏面整体下滑的现象,是常见的斜坡失稳而产生的地质灾害。崩塌是岩石斜坡破坏的一种形式。斜坡前缘部分被陡倾角的破坏面分割,以突然的方式脱离母体,翻滚而下,岩石相互撞击破碎,最后堆积于坡脚而形成的岩堆,称为崩塌。,1980年6月 湖北盐池河磷矿 崩塌 160米高 体积约106立方米山体 284人丧生1988年3月 甘肃东乡县洒勒山发生巨型山崩 黄土及第三系泥岩 体积50106立方米 237人丧生。,表61 我国80年代重大崩、滑
2、灾害事件,第二节 岩质边坡应力分布特征,岩质边坡应力分布特征,边坡岩体处于自重应力场的理想状况下,边坡岩体为均质岩体,在坡角与河谷谷底形成应力集中带,在坡顶和坡面靠近地表部位,形成一个拉应力带,影响边坡岩体应力分布的主要因素,当L=3H 时,坡脚切向应力可达7-9倍H,坡高越高,坡内拉应力越高,坡角越大,拉应力范围越大,切向应力值越高,W0.8H 时坡脚处基本不随底宽的变化而变化,W0.8H 时坡脚处max随底宽的缩小而急剧增大,凹形坡有利于坡体稳定,凸形坡则相反,在软弱面交汇处,应力受到阻滞,压、拉应力强烈集中,第三节 边坡岩体变形和破坏,概述1 边坡形成后,在新的应力条件下,坡体将发生局部
3、的或整体的变形和破坏以达到新的平衡。产生变形的应力与抵抗变形的应力。2 岩质边坡变形是以坡体中未出现贯通性的破坏面和局部破裂为特点;而破坏的坡体以出现贯通性的破坏面时的变动为特点。3 岩质边坡变形包括松弛张裂和蠕动;破坏主要为崩塌和滑坡。,边坡岩体变形和破坏,1、松弛张裂,岩体结构,下切深度,地应力特征,向下延伸至谷底附近即消失,可是新生的,但多为沿已有陡倾角裂隙发育而成,多为平直延伸,一般无明显错动,张开度和分布密度由坡面向深处逐渐减弱,在边坡岩体中,则可能成为边坡岩体失稳的主滑面,降低岩体强度,增大岩体透水性,使岩体更易风化,是良好的渗漏通道,在拱坝坝肩岩体中可能构成滑移岩体的侧向切割面,
4、指:边坡岩体主要在重力作用下向临空面方向发生长期缓慢 的塑性变形的现象,向临空面的滑动,后果:,松动破碎,下部软弱岩层向临空面的挤出,指:坚硬岩层下面由软弱岩层引起的缓慢性变形,点头哈腰,岩崩:坚硬岩体中发生的崩塌,土崩:土体中发生的崩塌,指:陡峭边坡崖壁上,由于陡倾裂隙的切割,导致岩体突发 倾倒崩落,堆积于坡脚的过程,坚硬岩层下部存在有软弱岩层,下部有洞穴或采空区,软、硬岩层的差异风化,4.滑坡,将要发生的滑坡的危害,地质 在三峡考察发现,只要地势平坦些的地方,多半有居民和城镇,而这些平地十之八九是古滑坡,如秭归老县城、新滩镇、云阳老县城、云安镇等等。在这些古滑坡上,人们繁衍生息,耕种收获。
5、古代三峡人口少,没有大规模的开挖和高楼大厦的建设,所以虽然是建城在许多滑坡体上,人与自然倒能上千年相安无事。,结构疏松破碎,强度底,透水性强,稳定性差,指:边坡岩(土)体主要在重力作用下,沿贯通的剪切破 坏面发生滑动的现象,湖北秭归县沙镇溪千将坪特大滑坡全貌,坡脚出现泉水或潮湿洼地,双沟同源现象,浅层滑坡(滑动面埋深仅数米),中层滑动(滑动面埋深数米20米),深层滑动(滑动面埋深20米50米),极深层滑动(滑动面埋深大于50米),顺层滑动 顺层面、片理面等结构面滑下,均质滑动 滑动发生于岩性均一的岩体中,牵引式滑坡,推动式滑坡,平移式滑动,滑坡的形成机制,D.岩石的强度在此对边坡稳定起决定性作
6、用,力学性能,滑坡前期一般均伴随有历时长短不一的蠕动变形,变坡岩土体出现均匀沉陷,当滑动面受已有软弱结构面控制时,产状,坡体极其上部可出现裂隙和拉开,5.影响边坡稳定性的因素,地貌、坡形条件,地层和岩性条件,软化或溶蚀岩石,产生动水压力,增大岩体重量,促进风化作用,横向坡,斜交坡,顺向坡,两 组,两组以上,Rockslide at Yosemite National Park,California kills one,injures 4,产生静水压力,定性分析 工程地质分析,定量计算,6.岩质边坡稳定性的评价方法,定量计算,将滑动面简化成平面、折面、或弧面,将立体简化为平面,将均布力简化为集中
7、力,将滑动体视为均质刚性体,有限元法计算,尾纵剖面开挖后最大主 应力图(MPa),尾纵剖面开挖后最大剪 应力图(MPa),尾纵剖面开挖后破坏接近度图,只考虑自重,不考虑侧向摩擦力,垂直于滑动方向上取一个单位宽度计算,计算公式,K 安全系数,滑动面为单一平面的一般计算(的库仑定理),滑动面为折面时的一般计算(推力法),以最末段的下滑力判断整体的稳定性,逐段计算下滑力,下滑力逐段向下传递,G1,计算第一步:,以1#滑块为计算对象,c1L1,K,G1cos1tg1,E1,G1sin1,E1KG1sin1 G1cos1tg1 c1L1,注:设滑块受到的来自下一个 滑块的阻滑力方向与本滑 块的底滑面平行
8、,重力G1,,平行于底滑面的下滑力T1,来自下一个滑块的阻滑力E1,计算第二步:,重力G2,,平行于底滑面的分力T2,推力E1,平行于底滑面的分力E1cos(1 2),来自下一个滑块的阻滑力E2,E1sin(1 2)tg2,N2 G2cos2tg2,阻滑力:E2,E1cos(1 2),滑动因素:T2G2sin2,粘聚力:c2L2,计算第 n 步,计算从下一段重新开始,当最末一段推力 Em 0 时,边坡为稳定状态,仅表明第i段没有向下传递推力,赤平极射投影图及作图原理,工程地质分析,快速、直观反映出一定工区范围内节理、裂隙 发育的一致规律,简单分析各不同方向节理、裂隙对工程造成的 不同影响,表达
9、方式不够形象、准确,对特定结构面间及其与工程界面间的关系表达不 够具体,在平面上形象表达空间各种产状的界面,在平面上形象表达空间各种不同界面的相互组合、交切关系,分析结构面间以及结构面与各临空面、边坡坡面等的相互组合、交切关系,定性评价被这些界面所围限的岩体的稳定性,投影原理:,以球体南极点为观察点,投影工具:球体、赤平面,点状目标的投影,投影结果:,赤平面上的一个点,向上观察北半球体上的 目标,目标与观察点间的连线(即视线)与赤平面间 的交点即为目标在赤平 面上的投影点,过球心任意空间线的投影,赤平面上的一条线,或赤平面上的一个点,倾向方向,结论:,当空间线直立时 L=,0,当空间线水平时
10、L=,0点在投影面的边线上,90点在投影面的中心点上,刻度尺从底角度到高角度由疏至密,据此,可将投影面的半径刻划成反映倾角大小的刻度:,投影线的始点(M)至球心 点(O)的方向即为该空间 直线的,投影线 MO 的长短 L 可 反映空间直线的倾角大 小:,过球心任一空间斜面的投影,投影结果:,一条弧线,结论:,走向方向,圆弧顶点至投影中心点的方向即为该空间斜面的,倾向方向,倾向线投影线的长短反映了空间斜面 的大小,倾角,该投影线越长,意味着空间斜面的倾角愈,缓,该投影线长度为0,意味着空间斜面的倾角为,90,该投影线长度为投影圆半径,意味着空间斜面的倾角为,0,该直线的延展方向即为该空间 斜面的
11、,圆弧顶点至投影中心点的连线 即为该斜面最大倾斜线的水平 投影线,请作出结构面12545、6030、31570的赤平极射投图,结构面12545,其长短由结构面的倾角确定,其箭头方向即为结构面的倾向方向,赤平极射投影图正规作图步骤,岩体滑动方向的图解分析,若交线在两倾向线以内,交线指向方向即为滑动方向,两结构面此处均为滑动面,若交线在两倾向线以外,则其中一倾向线(倾角较缓者)方向为滑动方向,滑动将发生在该倾向线所在的结构面,若交线与其中一倾向线重合,则重合线为滑动方向,作两组结构面的赤平投影图,标出其倾向线及结构面的交线;,滑动可能性分析,由一组结构面控制的斜坡,反向坡,坡面、结构面走向、倾向均
12、相同,且坡角软弱面倾角,在赤平投影图上表现为坡面投影圆弧包含在结构面投影圆弧之内,此处边坡总体稳定性差,易滑;,顺向坡,边坡结构面发育特征与上条件相同,但坡角结构面倾角,在赤平投影图上表现为结构面投影圆弧包含在坡面投影圆弧之内,此处边坡总体属基本稳定;,顺向坡,横向坡,边坡结构面走向与结构面走向斜交,交角40,此处边坡稳定性视具体情况安反坡或顺向坡考虑;,顺向坡,由两组结构面控制的斜坡,其坡面和结构面的投影线特征为:,结构面与坡面的组合表现为横向坡;,其坡面和结构面的投影线特征为:,结构面与坡面的组合表现为横向坡;,其坡面和结构面的投影线特征为:,结构面与坡面的组合表现为横向坡;,其坡面和结构
13、面的投影线特征为:,结构面与坡面的组合表现为横向坡;,其坡面和结构面的投影线特征为:,结构面与坡面的组合表现为横向坡;,7.不稳定边坡的防治措施,平整坡面以免坑洼地积水,外围挖沟槽以阻断地表水流向坡体,坡体上修筑排水沟,修筑地下排水廊道,Drains are installed in near-horizontal boreholes under a tip of urban refuse which was sliding downhill near Ancona,Italy.,注意选择好削坡位置,指:挖除边坡上部岩体一部分,起减缓坡度、减轻 下滑体重量的作用,注意支挡建筑的作用力应在滑动面
14、以下,注意墙体后的排水设计,适用于对岩质不稳定边坡的加固,随机锚固,系统锚固,防止岩土体表面风化剥落,防止小体积松动岩块脱落,设置马道减缓坡度,柔性支护,拦石网系统的基本原理与拦石挡墙相同,但采用的是高强热镀锌钢丝绳网和与之相配合的消能装置、支撑柱、支撑绳及拉锚等,拦截能量可达2000KJ,且具有施工安装简易、不需大型机械、所需施工场地较少、不干扰正常行车、维护简单等优点。,固坡网系统是防治浅层边坡失稳的轻型开放式护坡系统。它主要以轻型金属网紧固有潜在扩离落石危险的坡面,其纵横交错的16张拉强与4.54.5m(实际施工中可根据地形条件在4.2m-4.8m间作适当调整选用)正方形模式布置的锚杆相
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