1、第八章第八章 岩体力学在边坡工程中的应用岩体力学在边坡工程中的应用一、边坡中的应力分分析一、边坡中的应力分分析现有方法：（1）应力测量法；（2）室内光弹性和模拟实验法；（3）数值计法；（4）近似计算法从力学特性来看分为五类1、岩石崩塌2、平移滑动3、旋转滑移4、岩块流动5、岩层曲折二、岩坡破坏形式与分类二、岩坡破坏形式与分类1、岩石崩塌(图8-6a)原因：裂隙水压力、冻胀力致 由于外界条件干扰（开挖、风化、震动）滑移体沿弱面滑移3、旋转滑动(图8-6c)由于外界条件干扰，在均质页岩或泥岩中产生新的圆弧破裂面，岩体沿此圆弧面产生滑移。4、岩块流动(图8-6d)高应力作用下，生产脆性破裂（破坏）面
2、。不规则。5、岩层曲折(图8-6e)在自重与裂隙水压力共同作用下岩层面发生2、平移滑动(图8-6b)岩石崩塌平移滑动旋转滑移岩块流动岩层曲折cc三、岩石崩塌的力学稳定分析三、岩石崩塌的力学稳定分析图(8-7)岩块的翻转发生于剪切破坏不可能的地方，这时，岩块受到侧向的推力(如静水压力或冻胀力等)，而引起翻转破坏翻转破坏，又称倾倒破坏倾倒破坏。楔体翻转的临界中心角楔体翻转的临界中心角：1232arctanddcd1和d2分别为水平节理间距和垂直节理间距。当 为稳定状态稳定状态当 为不不稳定状态稳定状态一般认为，当岩坡的坡度大于大于600时该类岩坡就可然处于不稳定状态不稳定状态抗翻转力强，不容易翻转
3、抗翻转力弱，容易翻转图图8-8 8-8 平面剪切破坏平面剪切破坏滑动体滑动面WsinWcosWtancosW四、平移滑动的力学稳定性分析四、平移滑动的力学稳定性分析致滑力抗滑力稳定系数要点：要点：1、单一连续滑动面sinsinsin22iirHW（1）滑动体的体积：（2）滑移面AB上 总粘结力：sinHCtancosW总摩擦力：sinW（3）稳定系数：sincossinWtgWCHK（4）边坡临界高度 将K=1和W的值代入(3)得sinsincossin2iirCH致滑力：（5）注：在实际观测中，顺层滑动体不是ABD楔体，而是AECD楔体。EBC楔体仍保留在原处不动。这说明靠近滑体的后部产生张
4、应力，使滑体后缘产生了许多张裂缝CE。CBECBE稳定块体稳定块体K1K1，DCEADCEA滑动体滑动体张裂缝张裂缝CECE的理论深度：的理论深度：2452tgrCZO基本假设 1.滑动面和张性断裂面与边坡面走向平行。2.张性断裂是竖直向的，并注满水,水深为Zw。3.水沿张性断裂的底部进入滑面，并沿滑面渗透 4.各个力都通过滑动面的形心起作用5.滑面的抗剪强度由粘结力和内摩擦角确定，符合库仑方程6.计算厚度为单位厚度，岩片两侧有释放面2 2、张性断裂边坡单面滑动、张性断裂边坡单面滑动WcosWsinWcosVsinVU-水压力在滑动面上产生的浮力V-张性断裂面上的水压力稳定性系数cossint
5、an)sincos(VWVUWCAK式中：sin)(ZHAcos)(21ZHZUww22wwZVcotcot)(12122iHZHW（8-9）3 3、滑体沿两个平面剪切、滑体沿两个平面剪切 极限平衡分析：极限平衡分析：总合外力R分解为X、Y方向；并与两个滑移面上的正压力N和剪切力S构成平衡条件。2211221122212211coscossinsinsinsincoscosssNNXssNNY其中：KbcCKNSKabCKNS22221111tantanK-稳定系数K1 岩坡处于稳定状态 K=1 岩坡处于极限状态 以上极限平衡分析得到两个方程，其中含有3个未知数、无法求解，再找一个方程。在极限
6、状态下，ab面脱离母体，则则N N1 1=0=0。由前方程求得：222211211CKBKACKBKAN1112111240ACABBKN由此得：式中：)sin(tantan)sin(tan)cos()tan(tan)cossin(tan)cos()sin(sincos12212212111221222221211122221CabcCBYXbccabcBAYXA(8-20)注注1 1：由式(8-20)求得的K值为上限值。注2：如果计算K值为负，则表示不可能失稳。注注3 3：此分析适合于主滑面较长、辅助面较短的 情况。如果辅助面较平坦、较长、则计算K值偏大。（三）、楔体稳定的力学分析（三）、楔
7、体稳定的力学分析 两组及两组以上的结构面切割成一个的楔形滑体。如图四面体ABCD沿F1、F2两面滑位1221sin22112211QFCFCtgNtgNK双面滑移体稳定系数双面滑移体稳定系数其中：其中：N1、N2分别为 作用于F1、F2上的法向压力。由正弦定律得：cosQ1221cosQN1N2)sin(cossin)sin(cossin21122121dQNQN)sin(sincos)(sincos21122121QNSinQN062AChHQ四面滑位体体的自重主、辅滑动面的面积：112hBDF222hBDF -两滑移面的法线与F1滑面法线的夹角 -两滑移面的法线与F2滑面法线的夹角12五、
8、转动滑动的力学稳定分析五、转动滑动的力学稳定分析 此类一般在土坡中遇见，但在风化岩、页岩或节理切割 破碎的岩坡中也有发生。1、滑面：弧形面、圆弧状面或对数螺成面2、假设：破坏面是圆柱面 作为平面问题来分析 岩层抗剪力符合库仑理论 破坏面上每点发挥最大抗剪力 岩石分条上铅垂侧水平力不计 边坡简化为如图8-12应力状态3、K值计算LTNcLKiitanNi，Ti-岩条单元滑动面上的正应力和剪应力4、存在裂隙水压力时 计算 K值公式中的Ni，Ti变成/T和iN其中：-岩条单元重量引起的剪应力和 渗透力之和。/TiiilNN/-岩条单元滑动面长度和静水压力。和il-滑移面的总弧长六、岩块流动的力学分析
9、六、岩块流动的力学分析 高应力下的脆性破坏，通过应力分析和强度条件判定期稳定状态。ctRP324RP发生脆性破坏的条件：七、边坡岩层曲折分析七、边坡岩层曲折分析 要点要点 当边坡坡面有顺向的岩层分布，而且岩层厚度不大时，如果沿着岩层有垂直节理切割，也就是使岩层成为长细柱体结构沿着坡面分布，在沿坡面倾向的重力分量作用下，导致岩层弯曲破坏。图8-14 边坡曲折的力学分析26)-(8 )(costgtgETP27)-(8 )7.0(22EIPcr用压杆失稳判断的欧拉公式，可近似确定岩层曲折的荷载：如果将岩层简化为在坡顶处为铰接，在坡趾处为固接的力学模型(图8-14.b)。则由欧拉公式得：注：注：挡墙 措施：排水减荷加固 桩基 锚杆 注浆岩坡失稳两方面因素 下滑力增加 抗滑力降低八、岩坡加固措施八、岩坡加固措施返回
