岩体力学在岩基工程中的应用.doc

前言岩体力学在岩基工程中的应用一、内容提要：本讲主要讲述岩基的基本概念、基础下岩体的应力、基础下岩体的变形、岩基的破坏模式以及岩基的浅基础、深基础的承载力计算二、重点难点：基础下岩体的变形以及岩基的浅基础、深基础的承载力计算岩基的基本概念一、岩基的基本概念高层或大型建(构)筑物，其基础直接与岩体相接触。我们将支承建（构）筑的岩体地基，一般称为岩基。通常，支承一般的建（构）筑物是足够坚固的，但是对一些大型的和特殊的建（构）筑物来说，则远非所有情况下都能保证其稳固。因而对于岩基的强度、变形和稳定性都应进行综合的考虑研究。岩石按其强度可一般划分为硬质岩石及软质岩石两大类。（表17-2-1）类别亚类强度（MPa）代表性岩石硬质岩石极硬岩石60花岗岩、花岗片麻岩、闪长岩、玄武岩、石灰岩、石英砂岩、石英岩、大理岩、硅质砾岩等次硬岩石30-60软质岩石次软岩石5-30粘土岩、页岩、千枚岩、绿泥石岩、云母片岩等极软岩石60花岗岩、花岗片麻岩、闪长岩、玄武岩、石灰岩、石英砂岩、石英岩、大理岩、硅质砾岩等次硬岩石30-60软质岩石次软岩石5-30粘土岩、页岩、千枚岩、绿泥石岩、云母片岩等极软岩石s2C. s1S2 D. 无法判断答案：C对于矩形的柔性基础，当其承受中心均布荷载p时，基础底面上各点的沉降量皆不相同。但沿着基底的压力是相等的。当基础的底面宽度为b、长度为a时，基底中心的沉降量可按下式求得：Kc值列于表17-1中。对于边长为a的正方形柔性基础，其中心处的沉降量为从上式可见，方形柔性基础底面中心的沉降量。0为边角沉降量的两倍。对于柔性基础承受中心荷载时的平均沉降量为Km为基础平均沉降系数，见表17-2-1。各种基础的沉降系数K值表 表17-2-1四、岩基的破坏模式四、岩基的破坏模式岩体主要由岩块与节理裂隙及其充填物组成，并受到一定的地应力。在自然界中，岩体的成分和结构构造以及应力条件千变万化。在荷载作用下，它的破坏方式也是各种各样的。即使在同一种岩体中，荷载的大小也会产生不同的破坏形式。勒单尼曾研究过脆性无孔隙岩石地基在荷载作用下岩基发生破坏的模式(图17-2-8)。图17-2-8(a)-(c)h是基脚下岩体发生破坏的一种模式。当基础底面荷载作用在地基岩体上时，基础会发生垂直变形即沉降，当沉降达到使岩基的弹性极限时，岩基从基脚处开始产生裂缝。此时，岩基开裂，裂缝向深部发展图17-2-8(a)当基础底面荷载继续作用，岩基就进入岩体压碎破坏阶段图17-2-8(b)，压碎范围随着基底深部距离加大而减少，据试验观测，压碎范围近似倒三角形。在三角形压碎区内岩石开裂的裂缝大体上向深部延伸。当基础底面荷载继续增大，则基底下岩体的竖向裂缝加密且出现斜裂缝，并向更深部延伸，这时，进入劈裂破坏阶段图17-2-3(c)。由于裂缝开裂使压碎岩体产生向两侧扩容的现象，导致基脚附近的岩体发生剪切滑移，滑体的位移将使基脚附近地面变形而破坏。图17-2-8(d)是岩基中冲压破坏的模式。这种破坏模式多发生于多孔洞或多孔隙的脆性岩石中，如钙质或石膏质胶结的脆性砂岩、熔结胶结的火山岩、溶蚀严重或溶孔密布的可溶岩类等。这些岩体在外荷载作用下会遭受孔隙骨架破坏而引起不可恢复的沉降。这种破坏模式称其为冲压破坏。有时在一些易风化的岩石(如石灰岩、玄武岩、砂岩等)岩层中有风化页岩夹层，使岩体内存在着较为发育的纵横密布的张开节理，进而使岩基沿着竖向节理产生冲切破坏(图17-2-9)。图17-2-8(e)是岩基发生剪切破坏的模式，这种破坏多发生于低压缩性的具有塑性特点的岩体中。如页岩地基、粘土岩地基和粉土岩地基等。这种破坏常常在基础底面下的岩体出现有压实楔，而在其两侧岩体有弧线的或直线的滑面，使滑体能向地面方向位移。直线滑面可以在风化岩体内产生(图17-2-10)，这时，剪切面切断风化岩块。当岩基内有两组近于或大于直角的节理相交，则剪切面追踪此两组节理，形成基础下滑体的滑动面，而使岩基破坏(图17-2-11)。这也是较常见的剪切破坏模式。【例题9】在下列各项中，不属于岩基破坏模式的是（）。A. 开裂B. 压碎C. 剪切D. 挤压答案：D五、岩基浅基础的承载力计算五、岩基浅基础的承载力计算岩基应力即使在弹性应力范围内，也能使岩基发生一定量的变形。实际工程中，岩基的变形不仅由弹性变形组成，而且由岩石本身的塑性变形或节理裂隙的张开和闭合，甚至沿节理裂隙发生剪切破坏而引起较大的剪切滑移组成。因此，这些不同的组合导致建(构)筑物基础不同程度的沉降。为此，岩基的承载能力是岩基工程最需要的参数。(一)岩基的允许承载力计算地基岩体的允许压力取决于岩基的变形和稳定(极限平衡)以及与基础混凝土的允许应力所相对应的岩体表面上的最大压力。对于大的荷载或较坚硬的节理岩体，稳定可能成为设计的控制因素。但就一般岩体来说，对基础下岩体的变形的限制常常比对稳定的控制有更高的要求。各类建(构)筑物的沉降量和差异沉降的大小都有一定的限制值，基础下岩体的变形应满足这种限制的要求。【例题10】下列哪些不属于地基岩体允许压力的取决条件（）。A. 岩基的变形B. 岩基的稳定（极限平衡）C. 混凝土抗压强度D. 基础混凝土的允许应力所相对应的岩体表面上的最大压力答案：C确定岩基的允许承载力有两种比较可靠的方法，一种是试验法，目前采用比较多的是现场荷载试验法。在现场进行岩体的静荷载抗压试验是非常有实用价值的，它可以不需对岩体的结构和物理性质分别进行估计，按照建(构)筑物的要求及当地的地质构造条件就可直接确定允许承载力。但是，现场荷载试验费用比较昂贵，且由于荷载点数量少时，因地质环境条件的不同就不能代表整个地基有效范围内岩体的承载力。另一种方法是力学计算法，一般多采用基础下岩体的极限平衡条件计算其承载力。但是，由于基础下岩体的破坏模式的复杂性和多样性，因而计算其承载力有较大难度，很难给出一个通用公式。【例题11】常用的确定岩基的允许承载力的可靠方法是（）。A. 点载荷试验法B. 静载荷试验法C. 动力触探法D. 室内试验法答案：B1基础下压碎岩体的承载力哥德曼(REGoodman)对图17-2-8中各种基脚岩体破坏模式的岩基承载力计算，确定出了一个计算原则。他认为图17-2-8(a)发展至图17-2-8(c)的破坏模式，在条形基础下破碎岩石区图17-2-12(b)内的侧向膨胀引起其任一侧的岩体内发生辐射状裂缝。基础下岩体己遭到破坏后的破碎岩石强度可如图17-2-12(a)中的破坏包络线1所示。而破坏较少的邻近区图17-2-12(b)中的B区，其岩体强度包络线2的强度高于破碎岩体强度包络线1。在A区，由于岩体破裂和侧向扩容，给相邻岩体B区施压。这时，可以认为支承基脚岩体的最大水平应力是Pn，它可由相邻岩体(B区)的单轴抗压强度来确定。这个应力给出了与基脚下破碎岩石的强度包络线相切的莫尔应力图的下限。由图17-2-12(a)可知，根据B区的强度包络线可确定Pn的大小。进而，根据破碎岩体的强度包络线，也就能求得承载力qf的大小。从图17-2-12的破坏模式可认为，均质不连续岩体的承载力不会小于基脚周围岩体的单轴抗压强度。而且，可以把单轴抗压强度取为承载力的下限。若已知岩体的内摩擦角和单轴抗压强度qu，则承载力qf可按17-2-27和17-2-28确定。【例题12】某高层建筑基础位于基岩上，已知基岩的单轴抗压强度为30Mpa，混凝土强度满足要求，则基础下压碎岩体的承载力的下限取值为（）Mpa 。A. 10B. 15C. 30D. 60答案:C【例题13】已知某岩体的内摩擦角为30，其饱和单轴抗压强度为30Mpa，则该岩体的压碎承载力为（）Mpa。A. 15B. 30C. 60D. 120答案:D2基础下剪坏岩体的承载力在图17-2-10、图17-2-11和图17-2-8(c)，(e)等图中，基础下的岩体存在剪切破坏面，使岩基出现楔形滑体。剪切面可为弧面和直平面，而在岩体中，大多数为近平直面形。因而在计算极限承载力时，一般采用平直剪切面的楔体进行稳定分析。设在半无限体上作用着b宽度的条形均布荷载qf(图17-2-13)，为了便于计算，作如下假设：破坏面由两个互相直交的平面组成；荷载qf的作用范围很长，以致可以忽略平行于纸面的端部阻力；在承载平面(即qf作用的平面)上不存在剪力；对于每个楔体，可以采用平均的体积力。我们将图17-2-13(a)的岩基分为两个楔体，即x楔和y楔体图17-2-13(b)及(c)。在x楔体上，由于y楔体因受破坏应力qf的作用，产生一水平正应力1，作用于x楔体，这是x楔体的最大主应力。3是由于重力而产生的作用在x楔体上的体积应力，这是最小主应力。在与该楔体最大主平面成或(4502)角的破坏平面上，有应力分量x和z。如果在该平面上只存在摩擦阻力，当产生破坏时，那就意味着x和z之间的关系为 可见，式17-2-32最后一项的值远小于式中其他各项，可以将其略去。如果在承载压力分附近的表面上还作用有一个附加压力q，即在x楔体上作用的3为【例题14】对于基础以下剪坏岩体的极限承载力，可用公式qf=0.5rbNr+cNc+qNq进行求解，式中的承载力系数Nr、Nc、Nq，是关于岩体下列哪项的函数（）。A. 粘聚力B. 内摩擦角C. 单轴抗压强度D. 裂隙发育程度答案:B(二)岩基浅基础承载力的实际确定岩基承载力系指在保证地基稳定的条件下建(构)筑物的沉降量不超过容许值的地基承载能力。一般认为，目前我国规范中，对于一般的工业民用建筑，岩石地基的承载力通常不考虑基础埋置深度和基底底面尺寸，并按下式确定其承载力：R=KRc，(17-2-37)式中Rc饱和状态下岩石的单轴抗压极限强度(kPa)；K均质系数(1)对一般工业民用建筑地基K采用0.17；(2)对重型建筑物地基，K采用0.200.04；关于K值的规定问题由于岩石的小试件的抗压强度不能反映出岩石地基状态的强度，天然状态下岩石地基的不均匀性和裂隙性将会大大降低岩石地基的承重能力，对愈是坚硬的岩石，这种影响愈大。再者，岩石地基的实际受力状态不是单向的，而是三向的，同时岩石地基受力的边界条件也很复杂，因此岩石地基实际承载力大有潜力可挖。根据目前我国有关单位研究结果，认为岩石地基采用饱和状态下单轴受压时的极限强度笼统乘以一均质系数0.17，或0.20.04，不尽完全合理。各种岩石地基强度不但与岩石生成条件有关，而且与岩石性质、节理裂隙发育程度，软化特点和风化程度等密切相关。铁道部第二设计院提出均质系数K值应结合裂隙情况风化带情况而定。K值可取为(表17-2-2):(1)软质岩层(页岩、粘土岩、凝灰岩、粗面岩、千枚岩等)8001200kPa；(2)中等均质岩层(砂岩、石灰岩)12002000kPa；(3)坚硬岩层(片麻岩、花岗岩、密实的砂岩、致密石灰岩)20004000kPa；(4)特别坚硬岩层(石英岩，细粒花岗岩)40006000kPa。对于基础底面积很大的应力变化不太大的岩石地基；其容许承载力可按上列数值提高25。关于岩石地基中的断裂带对地基承载力的影响，可认为：当断裂带岩层破碎，且有较多的软弱填充物(如断层泥等)时，应查明其地基不均匀性；必要时可利用大面积静力荷载试验，确定其软硬不均匀地基的容许承载力。(三)建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)方法建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)第5.2.6条对岩石地基承载力特征值的确定做以下规定：岩石地基承载力设计值，可按岩基载荷试验方法确定。对微风化及中等风化的岩石地基承载力设计值，也可根据饱和单轴抗压强度按公式计算：fa=rfrk (17-3-38)式中 fa岩石地基承载力特征值(kPa)frk岩石饱和单轴抗压强度标准值(kPa)，可按本规范附录J确定；r折减系数。根据岩体的完整程度以及岩体结构面间距、产状及其组合，由地区经验确定。无经验时，对完整岩体可取0.5，对于较完整岩体可取0.20.5，对于较破碎的岩体可取0.10.2。注：1上述折减系数值未考虑施工因素及建筑物使用后风化作用的延续。2对于粘土质岩，在确保施工期和使用期不致遭水浸泡时，也可采用天然湿度的试样，不进行饱和处理。【例题15】按照建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）的规定，确定岩质地基的承载力特征值时，其值大小与下列哪一项无关（）。A. 岩石的饱和单轴抗压强度B. 岩体的完整程度C. 岩体结构面间距、产状和组合D. 建筑物使用后岩石风化作用的延续答案:D六、岩基深基础的承载力计算6、 岩基深基础的承载力计算一般当岩基上部地表土或风化岩石底的允许荷载较低时，采用打人或静压预制桩以及钻孔灌注桩等方法将建筑物荷载传递到深部的岩基上。当深基础掩埋在地下时，其承载力将增加。这是由于为了克服加大了的岩石压力，需要附加的功去扩展破坏区。浇筑的混凝土与开挖的岩石表面间将产生摩阻力，其强度可达到岩石的或棍凝土的抗剪强度中的较小值。在设计这一类深基础时，必须考虑在桩底或桩周边的这种摩阻力力与它们的端支承力之间荷载是如何分配的。桩的长度和直径以及桩底混凝土标号及配筋，可以按照摩阻力和支承压力均不超过允许值，并使两者均衡发挥作用的原则来选定。确定嵌岩桩(墩)基的允许承载力一般有两种方法，一种是试验法，目前采用比较多的是桩的现场静荷载试验法。在现场进行桩的静荷载抗压试验是非常直观的，它可以不需考虑岩体与桩之间的端承及摩阻力，按照建(构)筑物的要求及桩的设计承载力直接验证桩的承载能力。但现场荷载试验费用比较昂贵，且由于荷载点数量少时，也不能反映整个场地有效范围内承载力，并且试验时间较长，影响工程进度。另一种方法是力学计算法，一般多采用岩体的极限平衡条件计算桩的承载力，参照浅基础的计算公式，考虑埋深条件后，对有关力学参数进行修正考虑。由于岩体的复杂性和多样性，因而计算其承载力有较大难度，很难给出一个通用公式。我国现有的规范中，对于嵌岩桩的单桩竖向承载力一般采用以下公式计算：式中 Qsk，Qrk，Qpk分别为岩土的总极限阻力、嵌岩段总极限侧阻力、总极限端阻力标准值；si覆盖层第i层土的侧阻力发挥系数；当桩的长径比不大(/d30)，桩端置于新鲜或微风化硬质岩体中且桩底无沉渣时，对于粘性土、粉土，取si=0.8，对于砂土及碎石工取si= 0.7，对于其他情况取si =1；qski桩周第i层土的极限侧阻力标准值根据沉桩工艺和各个地区的岩土情况，按表17-2-3取值;frc岩石饱和单轴抗压强度；hr桩身嵌岩深度，超过5d时。取hr=5d，当岩层表面倾斜时,以坡下方的嵌岩深度为准；s，p嵌岩段侧阻力和端阻力修正系数，与嵌岩深度hrd有关，可按表17-2-4取值。【例题16】嵌岩桩的单桩承载力与下列哪一项无关（）。A. 岩土的总极限侧阻力B. 嵌岩段的总极限侧阻力C.嵌岩段的极限端阻力D. 总极限端阻力答案:C【例题17】某嵌岩桩桩径为1m，桩身嵌岩深度实际为6m，当计算嵌岩桩单桩承载力时，嵌岩深度取值为（）m。A. 1B. 3C. 5D. 6答案:C注：1对于尚未完成自重固结的填土和以生活垃圾为主的杂填土，不计算其侧阻力。2对于预制桩，根据土层埋深h，将qk乘以下表修正系数。3aw为含水比(aw=wwL)。注：当嵌岩段为中等风化岩时，表中数值乘以 0.8折减。建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)方法建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)中对嵌岩灌注桩的单桩承载力设计值的确定按端承桩考虑，作以下规定：1对于一级建筑物，单桩的竖向承载力标准值，应通过载荷试验确定。在同一条件下的试桩数量，不宜少于总桩数的1，并不少于3根。对于二级建筑物，也可参照地质条件相同的试验资料，根据具体情况确定。初步设计时，可按下列公式：端承桩： Rk=qpAp (17-2-40) （17-2-40）其中Rk单桩的竖向在载力标准值；qp桩端土的承载力标准值，可按地区经验确定,对于预制桩也可按规范附录选用。Ap桩身的横截面面积。2嵌岩灌注桩按端承桩设计，要求桩底以下三倍桩径范围内，应无较弱夹层、断裂带、洞隙发布；在桩端应力扩散范围内无岩体临空面。桩端岩石地基承载力设计值，应根据岩石强度和施工条件确定，当桩底和岩石之间无虚土存在时，可按规范相关条款确定。3除上述方法确定单桩的竖向承载力外，尚应对桩身材料进行强度或抗裂度验算。【例题18】某一级建筑物，采用1000钻孔灌注桩基础，设计桩总数为150根，根据建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）的规定，作载荷试验的桩数为（）根。A. 1B. 2 C. 3 D. 4 答案:C【例题19】某建筑物采用干作业钻孔灌注桩基础，桩长为10m，桩径为400mm，桩周土为粉质粘土，其液性指数为0.70，则单桩的侧阻力特征值为（）。A. 1256kpa B. 1256KN C. 314KN D. 628KN 答案:C【例题20】对于端承桩，要求桩底以下（）范围内，应无较弱夹层、断裂带、洞隙发布；在桩端应力扩散范围内无岩体临空面。A. 1m B. 2m C. 3倍桩径D. 5倍桩径答案：C一、内容提要：本讲主要讲述斜坡稳定性评价方法和斜坡变形破坏的防治二、重点难点：斜坡稳定性评价各种方法的理论原理三、内容讲解：四、斜坡稳定性评价方法斜坡稳定性评价的目的是：合理设计人工边坡，使之既稳定安全，又不浪费开挖工作量；评定、核算与工程有关的天然斜坡稳定性现状及受工程影响后的稳定性状况；对已建成的人工边坡检查其稳定性状况；为整治斜坡提供设计依据。斜坡稳定性评价方法有多种，常用的有：自然历史分析法、力学计算法、图解法和工程地质类比法。大体上分定性评价和定量评价两大类。【例题1】斜坡稳定性评价方法有多种，下列不属于其中的方法的是（ ）。A. 自然历史分析法B. 力学计算法C. 工程地质类比法D.应力解除法答案:D【例题2】边坡工程设计的合理性在于（ ）。A.边坡稳定安全B.边坡开挖经济上合理C.设计符合规范要求D.A+B答案:D【例题3】对已建成的人工边坡，边坡稳定性评价的目的是（ ）。A. 合理设计人工边坡，使之既稳定安全，又不浪费开挖工作量B. 评定、核算与工程有关的天然斜坡稳定性现状及受工程影响后的稳定性状况C. 检查其稳定性状况D. 为整治斜坡提供设计依据答案:C(一)自然历史分析法这是一种定性评价的方法。主要通过研究斜坡形成的地质历史和所处的自然地理及地质环境、斜坡的地貌和地质结构、发展演化阶段及变形破坏形迹，来分析主要的和次要的影响因素，从而对斜坡稳定性做出初步评价。所以这种方法实际上是通过追溯斜坡发生、发展演化的全过程，来进行稳定性评价的。它对研究斜坡稳定性的区域性规律尤为适用。自然历史分析法主要包括三方面研究内容：(1)区域地质背景的研究，包括区域构造、地层岩性分布和地形地貌特点以及近期地壳运动强烈程度(如地壳运动形式、地应力状态、有否活断层分布及其特征等)，并结合斜坡变形破坏的分布和特征，就可以建立起斜坡变形破坏现象与区域地质背景间的相关关系。可由点到面来研究斜坡变形破坏的某些规律。这是一项基础性且带有全局意义的研究工作。例如我国四川盆地主要由侏罗系红色砂、泥岩互层组成，属典型的挡式褶皱构造，近期江河强烈下切，因此在处于同向坡的背、向斜转折部位，尤其在河谷地带，斜坡变形破坏现象十分发育。(2)分析使斜坡演变的主导因素及触发因素。尤其是一些周期性因素(气候、水文、地震)与斜坡变形破坏间的相关性。(3)预测斜坡所处的演化阶段和发展趋势，可能的破坏方式。可通过斜坡地质结构、外形及变形破坏形迹来进行，也可通过必要的监测手段来研究。需要指出的是：自然历史分析法虽属初步的、定性的评价方法，但是它是其他各种评价方法的基础，没有这种评价方法，其他评价方法将难以进行。【例题4】下列哪项不属于自然历史分析法当中所主要包括的研究内容（ ）。A. 区域地质背景的研究B. 分析使斜坡演变的主导因素及触发因素C. 预测斜坡所处的演化阶段和发展趋势，可能的破坏方式D. 分析坡上有漏水，水流冲刷坡脚或因河水位急剧升降引起岸坡内动水压力的强烈作用答案:D【例题5】在下列斜坡稳定性评价方法当中，哪种方法是属于初步的、定性的评价方法，但它是其他各种评价方法的基础，没有这种评价方法，其他评价方法将难以进行。（ ）。A. 自然历史分析法B. 力学计算法C. 工程地质类比法D.图解法答案:A(二)力学计算法力学计算法主要适用于滑坡类破坏型式，是一种定量评价的方法。常用的是刚体极限平衡法。采用这种方法的前提条件是：只考虑破坏面上的极限平衡状态，而不考虑岩土体的变形即视岩土体为刚体；破坏面(滑动面)上的强度由凝聚力和摩擦力(c、 值)控制，即遵循库仑判据；滑体中的应力，以压应力与剪应力的方式，集中作用于滑面上，即均为集中力；以平面(二维)课题来处理，这是为了求解方便而对实际情况的简化。刚体极限平衡法表面上看来是一种严格的定量评价方法，但是由于上述的前提条件，以及边界条件确定和计算参数的取得都还存在不少问题。因此在实际工作中，常根据斜坡或边坡工程的重要性及具体情况，用一个安全稳定系数Kc来保证计算的安全度。一般规定Kc=1.11.5，即要求计算所得斜坡或工程边坡的稳定系数大于这个数字才是安全稳定的，否则将是不安全的。岩质斜坡的稳定性，一般取决于软弱结构面的特点及其组合关系。进行稳定性计算时应先确定可能的滑动面，即岩体中存在的软弱结构面。其中比较简单的是单一同向结构面的斜坡。由二组或二组以上结构面控制的斜坡，条件就比较复杂了。这里介绍单一同向结构面和折线形滑面两种斜坡的稳定性计算。【例题6】斜坡稳定性评价方法当中的力学计算法属于（ ）。A.定性评价方法B.定量评价方法C.半定量评价方法1单一同向结构面斜坡斜坡稳定性受倾向与坡向一致的一组软弱结构面控制。其稳定性计算可沿滑动方向取一单宽剖面(图17-1-14)。D.定性或半定量评价方法答案:B【例题7】岩质斜坡的稳定性，一般情况下取决于（ ）。A.坡形B.斜坡要素C.岩石的抗剪强度指标D.软弱结构面的特点及其组合答案:D1单一同向结构面斜坡斜坡稳定性受倾向与坡向一致的一组软弱结构面控制。其稳定性计算可沿滑动方向取一单宽剖面(图17-1-14)。式中h为由坡顶至滑动面的高度，也称为变形体高度；其他符号意义同前。由上面的计算式可看出，这类斜坡的滑动面长度L对其稳定性无影响，而变形体高度h和滑动面倾角 的影响则较大，即 和h愈大斜坡稳定性愈差。而滑动面的性质对斜坡稳定性影响是很大的，如果该面很软弱(如泥化夹层)，而且平整光滑时，斜坡的稳定程度则大大下降。尤其当结构面上的粘聚力很小，甚至接近于零时，则滑体的稳定性仅取决于摩擦阻力的大小，即答案:A【例题9】对于单一同向结构面斜坡，其稳定性与下列哪一项无关？（ ）A. 粘聚力B.内摩擦角C.坡高D.滑动面长度答案:D【例题10】对于无粘性土边坡，其稳定性与土坡的下列哪一项指标有关？（ ）A. 粘聚力B.内摩擦角C.坡高D.滑动面长度答案:B2折线形滑动面的斜坡斜坡的滑动面不规则。在自然界中此类滑坡较多见，坡积层(沿下伏基岩面滑移的)滑坡也属之。计算这类斜坡稳定性时，一般是根据所查明的滑动面起伏情况，划分为折线形的块段，每一块段底部滑面为平直的斜面，并确定各段的计算参数(图17-1-15)。然后可根据我国铁道部门采用的滑坡推力计算法来计算斜坡的稳定性。计算时假定滑坡作整体滑动，各段之间不考虑挤压和拉裂，所以可不考虑块段两侧力的作用。现将计算过程及需要注意的问题说明如下：【例题11】当坡积层沿下伏基岩面滑移形成滑坡时，其滑动面的形状为（ ）。A.直线型 B.平面型 C.圆弧型 D.折线型 答案:D【例题12】对于折线形滑动面的斜坡，当计算其稳定性时，各块段底部的滑面为（ ）。A.平面 B.不规则曲面 C.规则曲面 D.平直的斜面 答案:D【例题13】对于折线形滑动面的斜坡，当计算其稳定性时，各块段两侧部应考虑（ ）。A.挤压力作用 B.拉裂力作用 C.摩擦力作用 D.不考虑块段两侧力的作用答案:D(三)图解法 图解法是一种定性或半定量的评价方法。在斜坡稳定性评价中，一般采用两种图解法，即图表计算法和图解分析法。图表计算法种类较多，其基本原理一般都是根据斜坡所处的条件，先确定某一无因次量，并绘制不同坡角情况下无因次量与稳定系数关系曲线图，或不同稳定系数情况下的无因次量与坡角关系曲线图。借助于曲线图，在已知等参数后，就可直接从关系曲线上查得稳定系数。图表计算法与力学计算法相比较，其结果精度差些。但是，在进行边坡初步设计时是可以满足要求的。【例题14】图表计算法与力学计算法相比较，二者在计算结果精度上为（ ）。A.相同B.图表计算法差些C.力学计算法差些D.无法比较答案:B【例题15】图表计算法可在边坡设计的哪一个阶段采用，且能满足精度要求。（ ）。A.初步设计B.技术设计C.施工图设计答案:A下面主要介绍一下图解分析法。图解分析法以赤平极射投影为基础。通过对斜坡岩体结构面的大量调查统计，掌握了优势软弱结构面的产状特征，据以分析它们对斜坡稳定性的影响。现就单一软弱面和两组软弱面的情况分析斜坡的稳定性。【例题16】图解分析法以（ ）为基础。A. 赤平极射投影B. 自然历史分析法而C. 力学计算法D.图解法答案:A【例题17】根据图17-1-16分析，除了图中（e）所示的斜坡不太稳定以外，其余各图中最不稳定的斜坡是（ ）。A. (a)B. (b)C. (c)D. (d)答案:B【例题18】斜交坡的稳定情况需根据（ ）而定。A. 弱面倾向B.坡面倾向C. 坡角、弱面倾角大小D. 弱面倾向与坡面倾向之间的夹角答案:D二组软弱结构面的斜坡，其稳定性由弱面交线的产状控制，大致可分三种情况。交线倾向坡内(图17-1-17(a)。在赤平投影图上，两组结构面投影弧交线与坡面投影弧相对，斜坡是稳定的。交线的倾向与坡面倾向一致，但其倾角小于坡角图17-1-17(b)。在赤子投影图上，结构面投影弧交线与坡面弧同在一侧，但位于坡面弧的外侧。这种情况说明斜坡是不稳定的。交线的倾向与坡面倾向一致，但其倾角大于坡角图17-1-17(c)，这种情况斜坡比较稳定。三组软弱面构成的斜坡情况比较复杂，但用赤平投影图加以分析也可判断斜坡稳定性的情况。上述赤平投影法是纯粹定性地判断斜坡稳定性，它仅给出斜坡稳定性的可能情况，在初步分析斜坡稳定性时可采用。下面介绍一种基于赤平投影法的半定量评价斜坡稳定性方法摩擦锥法【例题19】当利用摩擦锥圆法评价单滑面岩质斜坡稳定性时，如果重量矢量落在视摩擦锥内，斜坡上块体将（ ）。A.处于极限平衡状态B.不会滑动C.滑动D.无法判断答案:B(四)工程地质类比法当采用工程地质类比法时，应全面分析比较边坡工程与已有边坡的岩性、结构、自然环境、变形主导因素等方面的相似性；评价边坡工程的稳定性和发展趋势对以下内容进行分析：(1)边坡及其相邻地段滑坡、崩塌、沉陷等不良地质现象。(2)岩质边坡中的夹泥、页岩等易风化、软化岩层或软硬交互的不利岩层组合。(3)土质边坡中网状裂隙发育，有软弱夹层，或边坡体由膨胀岩土组成。(4)软弱结构面与坡面倾向一致；或交角小于45且结构面倾角小于坡角；或基岩面倾向坡外且倾角较大。(5)地层渗透性差异大，地下水在弱透水层或基岩面上积聚流动，断层及裂隙中有承压水出露。(6)坡上有漏水，水流冲刷坡脚或因河水位急剧升降引起岸坡内动水压力的强烈作用。(7)边坡处于强震区或相邻地段采用大爆破施工。在以上分析的基础上，可选取坡角及其他计算参数，但仅能用于地质条件简单的中、小型边坡。岩土工程勘察规范在考虑岩石的性质、风化程度及边坡的设计高度等因素影响下，给出了岩质边坡的容许坡高值，见表17-l-4。【例题20】对于中等风化硬质岩石，当坡高在8m以内时，容许边坡值为（ ）。A. 1：0.1B. 1：0.25C. 1：0.40D. 1：0.50答案:B五、斜坡变形破坏的防治斜坡变形破坏的防治应贯彻“以防为主，及时治理”的原则。以防为主，指的是对不稳定结构类型的斜坡预先采取措施，以防止变形；工程布置应尽量绕避严重不稳定斜坡地段，或采取相应的设计方案。及时治理，指的是对已发生变形的斜坡应及时采取治理措施，使之不再继续向破坏的方向发展，以保证工程顺利施工和安全使用。为此要进行工程地质勘察，查清斜坡地段工程地质条件和影。向斜坡稳定性的各项因素，并查明斜坡变形破坏的边界条件和规模，目前所处的演化阶段等。针对工程的重要性，因地制宜地采取不同的防治措施。【例题21】斜坡变形破坏的防治原则为（ ）。A.以防为主，及时治理B.防治并重C.以治为主，提倡预防 D.不预防，注重治理答案:A针对不同情况，斜坡变形破坏的防治措施大致可分为以下几类。(一)支挡工程支挡工程是改善斜坡力学平衡条件。提高斜坡抗滑力最常用的措施，主要有挡墙、抗滑桩、锚杆(索)和支撑工程等。挡墙也叫挡土墙，是目前较普遍使用的一种抗滑工程。它位于滑体的前缘，借助于自身的重量以支挡滑体的下滑力，且与排水措施联合使用。按建筑材料和结构形。式不同，有抗滑片石垛、抗滑片石竹笼、浆砌石抗滑挡墙、混凝土或钢筋混凝土抗滑挡墙等。挡墙的优点是结构比较简单，可以就地取材，而且能够较快地起到稳定滑坡的作用。但一定要把挡墙的基础设置于最低滑动面之下的稳固层中，墙体中应预留泄水孔，并与墙后的盲沟连续起来(图17-1-21)。抗滑桩是用以支挡滑体的下滑力，使之固定于滑床的桩柱。它的优点是：施工安全、方便、省时、省工、省料。且对坡体的扰动少，所以也是国内外广为应用的一种支挡工程。它的材料有木、钢、混凝土及钢筋混凝土等。施工时可灌注，也可锤击贯人。抗滑桩一般集中设置在滑坡的前缘部位，且将桩身全长的1314埋置于滑坡面以下的稳固层中(图17-1-22)。锚杆(索)是一种防治岩质斜坡滑坡和崩塌的有效措施。利用锚杆(索)上所施加的预应力，以提高滑动面上的法向应力。进而提高该面的抗滑力，改善剪应力的分布状况(图17-1-23)。支撑主要用来防治陡峭斜坡顶部的危岩体，防止其崩落(图17-1-24)。【例题22】通过设置挡墙、抗滑桩、锚杆(索)和支撑工程等支工程，可改善斜坡力学平衡条件，提高（ ）。A. 岩土体的抗剪强度B.地基承载力C. 斜坡下滑力D. 斜坡抗滑力答案:D(二)排水斜坡变形破坏常与水的作用有密切关系，因此要采取措施排除斜坡地段的地表水和地下水，以消除或减轻水对斜坡的危害作用。首先要拦截流入被保护斜坡区或滑坡地段的地表水流。应在斜坡保护区或滑坡区外设置环形截水沟，将水流旁引。该截水沟的迎水面沟壁上应设置泄水孔，以排除部分地下水。在被保护的斜坡区或滑坡体内，也应充分利用地形和自然沟谷，布置树枝状排水系统，以阻止地表水冲刷坡面和渗入地下(图17-1-25)。排水沟应该用片石或混凝土铺砌。排除地下水可使坡体的含水量及其中的空隙水压力降低，以增强抗滑力和减小下滑力。排水的措施较多，有截水沟、盲沟、水平钻孔、盲洞、集水井等。排水措施一般是与其他措施配合使用的。【例题23】排除地下水可使坡体的含水量及其中的空隙水压力降低，以提高坡体的稳定性，这是因为排水可（ ）。A. 提高岩土体的抗剪强度B. 增强抗滑力C. 减小下滑力D. B+C答案:D(三)减荷反压这一方法在滑坡防治中应用较广。减荷的目的在于降低坡体的下滑力，其主要的方法，将滑坡体后缘的岩土体削去一部分或将较陡的斜坡减缓。但是单纯的减荷往往不能起到阻滑的作用。最好与反压措施结合起来，即将减荷削下的土石堆于斜坡或滑体前缘的阻滑部位，使之既起到降低下滑力，又增加抗滑力的良好效果(图17-1-26)。这种措施对防治推动式滑坡效果较好。【例题24】为防治推动式滑坡，宜采用的措施为（ ）。A.排水B.护坡C.设置支挡结构D.减荷反压答案:D(四)其他措施其他措施指护坡、改善岩土性质、防御绕避等措施。护坡是为了防止水流对斜坡的冲刷或冲蚀；也可以防止坡面的风化。为了防止河水冲刷或海、湖、水库水的波浪冲蚀，一般修筑挡水防护工程(如挡水墙、防波堤、砌石及抛石护坡等)和导水工程(如导流堤、T坝、导水边墙等)。为了防止易风化岩石所组成的边坡表面的风化剥落，可采用喷浆、灰浆抹面和浆砌片石等护坡措施。改善岩土性质的目的，是为了提高岩土体的抗滑能力，也是防治斜坡变形破坏的一种有效措施。常用的有化学灌浆法、电渗排水法和焙烧法等。它们主要用于土体性质的改善，也可用于岩体中软弱夹层的加固处理。防御绕避措施一般适用于线路工程(如铁路、公路)。当线路遇到严重不稳定斜坡地段，处理很难时，可考虑采用此措施。具体工程措施有：明硐和御塌棚(图17-1-27)，外移作桥和内移作隧(图17-1-28)等。上述各项措施，可根据具体条件选择采用。有时可采取综合治理措施。【例题25】对于斜坡变形破坏的防治中采取的改善岩土性质的措施，其目的是（ ）。A. 提高岩土体的抗剪强度B. 提高地基承载力C. 提高岩土