《岩坡稳定性分析》PPT课件.ppt

第九章岩坡稳定性分析,重点内容：,9.1 岩坡的破坏类型,9.2 圆弧法分析岩坡稳定性,9.4 力的代数叠加法分析岩坡稳定性,9.5 岩坡加固措施,9.3 平面滑动岩坡稳定分析,岩质边坡由岩体材料构成的斜坡为岩坡,国道320麻江段虫蚁坡滑坡,斜坡分为天然斜坡和人工开挖边坡，主要由岩石材料构成的斜坡为岩坡。天然斜坡大多稳定，而人类工程活动会改变坡体的应力分布，打破其天然平衡状态，产生滑坡等灾害。岩坡失稳的危害是巨大的，在工程中应加强对其稳定性的研究。,2007年11月，宜万铁路高阳寨隧道口岩崩事故，滑坡体总方量约3000立方米,遇难者达30多人,2007年11月，宜万铁路高阳寨隧道口岩崩事故，滑坡体总方量约3000立方米,遇难者达30多人,圆弧滑动后的形态,人类工程活动在水电、交通、采矿等部门根据工程布置的需要开挖出很多岩坡。岩坡不同于土坡，其结构复杂，软弱结构面的存在常是岩坡不稳定的主要因素。岩坡的变形与破坏，取决于岩体（含结构面）的应力分布和强度特征。当其自身难以保持平衡时，人类将给其提供必要的外部荷载维持其稳定，即岩坡加固。,9.1 岩坡的破坏类型,一、岩坡失稳时的三种可能滑动面,(一)沿着岩体软弱岩层滑动,软弱岩层：粘土页岩、凝灰岩、泥灰岩、去母片岩、滑石片岩等，特点：遇水后易软化，强度大大降低，形成软弱层。,(二)沿着岩体内的结构面滑动,结构面：层面、节理、断裂面、片理等。,(三)无上述两种软弱面时，也可能在岩体中滑动,软弱层面和结构面滑动是主要的形式。,二、岩坡的破坏类型,(一)岩崩,原因：岩坡过陡或风化作用,倾倒破坏,局部崩塌和坠落,崩塌,为局部岩体以突然方式从母体分离，常发生在坡体裂隙发育的陡坡，有崩塌和倾倒两类，受风化、雨水地震等影响。,SN向陡节理发育的分带性(左岸0梁上游侧中线路1130m上方,阶梯状滑动-弯曲倾倒复合模式边坡岩性：M-3黑云花岗片麻岩,阶梯状滑动,弯曲倾倒,1055m,边坡岩性：M-3黑云花岗片麻岩,(二)岩滑,岩体沿着岩体深处某种面滑动，分为平面滑动、楔形滑动和旋转滑动。,1、平面滑动,岩体滑某一软弱面滑动.,2、楔形滑动,岩体滑两组以上的软弱面滑动.,3、旋转滑动,滑动面为弧形，发生于非成层的均质岩体中.,岩坡沿结构面的平面滑移,国道320麻江段虫蚁坡滑坡-平面滑坡,沿滑动面产生的擦痕,楔形滑动,三、影响边坡稳定性的因素,内在因素：地貌特征、岩土体的性质、地质构造、岩土体结构、岩体初始应力。外在因素：水的作用、地震、岩体风化程度、工程荷载条件及人为因素。内在因素对边坡的稳定性起控制作用，外部因素起诱发破坏作用。,四、岩坡稳定性分析的目的和方法,(一)边坡稳定性分析与评价的目的,一是对与工程有关的天然边坡稳定性作出定性和定量评价；二是要为合理设计人工边坡和边坡变形破坏的防治措施提供依据。,(二)边坡稳定性分析的方法,1）定性分析方法（1）地质分析法（2）工程地质类比法（3）图解法（4）边坡稳定专家系统2）定量评价方法（1）极限平衡法（2）数值分析方法,9.2 圆弧法岩坡稳定分析,对于均质的以及没有断裂面的岩体，常发生圆弧滑动,思路：假定滑动面为圆弧面，滑体为刚体，分析滑动面上的滑动力矩与抗滑力矩，则岩坡的稳定安全系数Fs:,Fs1:稳定Fs=1:极限平衡Fs1:不稳定,滑体为刚体,滑动圆弧面,条分法,对于第i条岩条滑弧上：,法向力和切向力：,抗滑力：,抗滑力矩：,滑面上总抗滑力矩：,滑面上总滑动力矩：,则滑动面上的安全系数为：,由于滑动面是任意假定的，因此要假定多个滑动面进行试算，从中找出最小的安全系数，即为真正的安全系数,9.3平面滑动岩坡稳定分析,一、平面滑动产生的条件,（1）滑动面的走向与坡面平行或接近平行；,（2）滑动面的倾角必小于坡面的倾角，即：；,（3）滑动面的倾角必大于滑动面摩擦角，即：j；,一、平面滑动分析,（一）假定,（1）滑动面及张裂缝的走向与坡面平行；,（2）张裂缝垂直，充水浓度为Zw；,（3）滑动面上的水压力为三角形分布；,（4）滑体的重力W、滑面上的水压力U和张裂缝中水压力V均通过滑体的重心，即滑只有滑动没有转动。,滑坡的后缘拉裂缝,平面滑移的后缘拉裂缝及保留岩体,（二）安全系数的计算,按极限平衡条件可求得：,当张裂缝位于坡顶面时：,当张裂缝位于坡面上时：,9.4力的代数叠加法岩坡稳定分析,思想：根据滑坡推力（滑动力与抗滑力之差，不平衡推力）评价滑坡的稳定性。计算方法为力的代数叠加法（传递系数法或不平衡推力法）。适用范围：滑动面为平缓的折线或曲线（坡角小于45）。,方法类型：极限平衡法,一、假定,（1）滑坡体不可压缩并作整体下滑，不考虑条块之间挤压变形；,（2）条块之间只传递推力不传递拉力，不出现条块之间的拉裂。,（3）块间作用力以集中力表示，它的作用线平行于前一块滑面的方向，且作用在界面的中点。,（4）不考虑条块两侧的摩擦力。,（二）公式推导,第i条块静力平衡有：,莫尔库仑准则：,解答上三式可得：,即：第i条块的剩余下滑力（即该块的滑坡推力）Ei:,计算时从上往下逐块进行，如果最后一块的En，若：En0，则不稳定，En0，则极限平衡，En0，则稳定。,安全系数FS：一般采用加大自重下滑力来计算：,FS1.051.25,注意：如果计算断面中有逆坡，倾角i为负值，则Wisin i也是负值因而Wisin i变成了抗滑力，在计算滑坡推力时，Wisin i项就不应乘以安全系数了。,逆坡,（三）例题：某一滑坡如图示，各分块重量及计算参数如下表，计算滑坡推力并判断其稳定性（安全系数Fs取1.25）。,解：分别按,对滑体从上到下逐块进行计算得下表：,岩质边坡失稳是由于其下滑力增加或抗滑力降低，应从此两个方面入手解决边坡的稳定性问题。加固措施有：,2、制止风化：坡面封闭、护坡等 挂网、喷混凝土,9.5 岩坡加固措施,一、降低各种外部营力影响1、降低水的影响：坡脚抗冲刷、坡面封闭、截引地表水、坡面排水（排水孔）、疏干地下水（排水孔、沙井、排水洞等）,排水疏干挖方减载坡面防护截引表水,二、直接降低滑动力：削坡减载，使坡高降低、坡角变缓、支撑,削坡减载后的洞口边坡面貌,三、提高抗滑力 1、改善滑面参数：灌浆、置换、砼塞,三、提高抗滑力：2、支挡（被动防护）：挡墙：靠自身重力抵抗坡体下滑或倾覆。框架：增加坡面的整体性，提供3。抗滑桩：埋入稳定岩层，桩承受荷载后变形并产生抗力，抵消部分下滑力。,挡墙,抗滑桩,（三）提高抗滑力 3、锚固（主动防护）锚杆及预应力锚杆、锚筋桩、锚索：锚固段应深入稳定岩体，在锚头部位施加作用力，张拉段将拉力传递给周围岩体，锚固段提供锚固力。力学作用：改变的坡体的受力状态，形成了压缩带，增加了整体性，增大了滑面的正应力和抗滑摩擦力，提高了抗剪指标。,4、联合支护方法 在施工中，常将上述各种方法组合应用，以达到最佳的支护效果。工程安全是第一位的。排水是必须考虑的。各种加固措施的适宜性及经济合理性也是应该考虑的。,四、实际工程介绍,二滩水电站进水口及8号公路边坡锚索、锚杆、喷砼、框架、挡墙、灌浆等联合支护,抗滑桩施工,框架与长锚杆联合支护,预应力锚索支护（3000KN）,联合支护,桩板墙,桩板墙,削坡减载,框架支护,框架与锚索相结合的加固,框架与锚索相结合的加固,框架与锚索相结合的加固,框架与锚索相结合的加固,锚索加固,