岩体力学第八章岩体力学在边坡工程中的应用.ppt

第八章岩体力学在边坡工程中的应用,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,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。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,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，又称倾倒破坏。,楔体翻转的临界中心角：,d1和d2分别为水平节理间距和垂直节理间距。,当为稳定状态,当为不稳定状态,一般认为，当岩坡的坡度大于600时该类岩坡就可然处于不稳定状态,抗翻转力强，不容易翻转,抗翻转力弱，容易翻转,图8-8平面剪切破坏,滑动体,滑动面,W,四、平移滑动的力学稳定性分析,要点：,1、单一连续滑动面,（1）滑动体的体积：,（2）滑移面AB上总粘结力：,总摩擦力：,（3）稳定系数：,（4）边坡临界高度将K=1和W的值代入(3)得,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应力，使滑体后缘产生了许多张裂缝CE。,CBE稳定块体K1，DCEA滑动体,张裂缝CE的理论深度：,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、张性断裂边坡单面滑动,W,U-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,式中：,（8-9）,3、滑体沿两个平面剪切,刚性滑移体abc,主滑面,辅助面,总外力,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。,其中：,K-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。在极限状态下，ab面脱离母体，则N1=0。由前方程求得：,由此得：,式中：,(8-20),注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,双面滑移体稳定系数,其中：N1、N2分别为作用于F1、F2上的法向压力。由正弦定律得：,N1,N2,四面滑位体体的自重：,主、辅滑动面的面积：,-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,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,Ni，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,其中：-岩条单元重量引起的剪应力和渗透力之和。,-岩条单元滑动面长度和静水压力。,-滑移面的总弧长,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。,发生脆性破坏的条件：,七、边坡岩层曲折分析,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,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