東北大學課件邊坡工程-概述

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1、8.1概述8.2邊坡的破壞形式及其影響因素8.3邊坡穩(wěn)定性分析8.4滑坡的防治與監(jiān)測第八章巖石邊坡工程斜坡(slope)統(tǒng)指地表一切具有側向臨空面的地質體，包括天然斜坡和人工邊坡。天然斜坡(簡稱斜坡）是指自然地質作用形成未經(jīng)人工改造的斜坡。8.1概述人工邊坡(簡稱邊坡）是指經(jīng)人工開挖或改造形成的斜坡。8.1.1邊坡工程對國民經(jīng)濟建設的影響1)露天礦一種大規(guī)模的開挖工程。廢石挖方量Q為：如果坡角從α1=35°增加到α2=36°，對深度400m的礦坑，每公里長的坡段可減小剝離量4.15Mm3隨著坡高的增加

2、，加陡邊坡可減少廢石開挖和運輸量，提高礦山的經(jīng)濟效益，但存在邊坡的穩(wěn)定性問題，陡到？程度——優(yōu)化設計2）鐵路、公路、水利建設路堤邊坡與路塹邊坡的穩(wěn)定性嚴重影響到鐵路、公路與水利設施的安全運營與建設成本路堤高度一定，坡角越大，路基占地面積越小。減少填方量路塹、水利工程施工中，加大邊坡角，減少土石方開挖量8.1.1邊坡工程對國民經(jīng)濟建設的影響3）其他方面房屋建筑與市政建設中，邊坡的穩(wěn)定性一方面影響到建筑物的安全運營與使用，另一方面也影響到建設成本。邊坡工程一方面關系到其所維系的各構筑物的安全正常使用，另一

3、方面同樣也影響到施工成本。邊坡工程研究目的：研究邊坡變形破壞的機理(包括應力分布及變形破壞特征)與穩(wěn)定性，一是對與工程有關的天然邊坡穩(wěn)定性作出定性和定量評價；二是要為合理地設計人工邊坡和邊坡變形破壞的防治措施提供依據(jù)。其中穩(wěn)定性計算是巖體邊坡穩(wěn)定性分析的核心8.1.1邊坡工程對國民經(jīng)濟建設的影響在巖體中進行開挖，形成人工邊坡后，由于開挖卸荷，在近邊坡面一定范圍內(nèi)的巖體中，發(fā)生應力重分布作用，使邊坡巖體處于重分布應力狀態(tài)。邊坡巖體為適應重分布應力狀態(tài)，將發(fā)生變形和破壞。因此，研究邊坡巖體重分布應力特征是

4、進行穩(wěn)定性分析的基礎。8.1.2應力分布特征邊坡面附近的主應力跡線發(fā)生偏轉。最大主應力與坡面近于平行，最小主應力與坡面近于正交，向坡體內(nèi)逐漸恢復初始應力狀態(tài)。坡面上徑向應力為零，為雙向應力狀態(tài)，向坡內(nèi)逐漸轉為三向應力狀態(tài)。8.1.2應力分布特征(3)坡面附近產(chǎn)生應力集中帶。在坡腳附近，最大剪應力增高，最易發(fā)生剪切破壞。在坡肩附近，常形成拉應力帶。邊坡愈陡，則此帶范圍愈大，因此，坡肩附近最易拉裂破壞。(4)最大剪應力跡線為凹向坡面的弧線。8.1.2應力分布特征(1)天然應力水平天然應力使坡體應力重分布作

5、用加劇。(2)坡形、坡高、坡角及坡底寬度坡高不改變應力等值線的形狀，但改變主應力的大小。坡角影響邊坡巖體應力分布情況。坡底寬度對坡腳巖體應力有較大的影響。坡面形狀對重分布應力也有明顯的影響。8.1.3影響邊坡應力分布的因素(3)巖體性質及結構特征巖體變形模量對邊坡應力影響不大，泊松比對邊坡應力影響較大。這是由于泊松比的變化，可以使水平自重應力發(fā)生改變。(4)結構面結構面的存在使坡體中應力發(fā)生不連續(xù)分布，并在結構面周邊或端點形成應力集中帶或阻滯應力的傳遞，這種情況在堅硬巖體邊坡中尤為明顯。8.1.3影響

6、邊坡應力分布的因素巖體邊坡的變形與破壞是邊坡發(fā)展演化過程中兩個不同的階段，變形屬量變階段，而破壞則是質變階段，它們形成一個累進性變形破壞過程。8.2.1邊坡巖體變形的基本類型8.2.2邊坡破壞的基本類型8.2.3影響巖體邊坡變形破壞的因素8.2邊坡的破壞形式及其影響因素1、松動在成坡過程中，由于荷重不斷減少，邊坡巖體在減荷方向(臨空面)產(chǎn)生伸長變形，即卸荷回彈。天然應力越大，向臨空方向的回彈變形量也越大。往往會伴隨產(chǎn)生一系列的張性結構面。8.2.1邊坡巖體變形的基本類型巖石邊坡的變形以坡體未出現(xiàn)貫通性

7、的破壞面為特點，但在坡體的局部區(qū)域，特別在坡面附近也可能出現(xiàn)一定程度的破裂與錯動，但從整體而言并未產(chǎn)生滑動破壞，主要表現(xiàn)為松動和蠕動。2、蠕變變形邊坡巖體中的應力對于人類工程活動的有限時間來說，可以認為是保持不變的。在這種近似不變的應力作用下，邊坡巖體的變形也將會隨時間不斷增加，這種變形稱為蠕變變形。當邊坡內(nèi)的應力未超過巖體的長期強度時，則這種變形所引起的破壞是局部的。反之，這種變形將導致邊坡巖體的整體失穩(wěn)。這種破裂失穩(wěn)是經(jīng)過局部破裂逐漸產(chǎn)生的，幾乎所有的巖體邊坡失穩(wěn)都要經(jīng)歷這種逐漸變形破壞過程。8.

8、2.1邊坡巖體變形的基本類型8.2.1邊坡巖體變形的基本類型1）表層蠕動邊坡淺部巖體在重力的長期作用下，向臨空方向緩慢變形構成一剪變帶，其位移由坡面向坡體內(nèi)部逐漸降低直至消失。巖質邊坡的表層蠕動，常稱為巖層末端“撓曲現(xiàn)象”，系巖層或層狀結構面較發(fā)育的巖體，在重力長期作用下，沿結構面錯動或局部破裂而成的屈曲現(xiàn)象。分布于頁、薄層砂巖或石灰?guī)r、片巖、石英巖，以及破碎的花崗巖體所構成的邊坡中。軟弱結構面愈密集，傾角愈陡，走向愈接近于坡面走向時，其發(fā)育尤甚。8.2