Ｒ
ＯＡＤ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
道
路工
程
Ｗｅｓｔｅｒｎ
ＣｈｉｎａＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ
Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
西部交通科技
文章编号：１６７３－４８７４（２０１１）１２－０００５－
００４赤平投影法在岩质边坡
稳定性分析中的应用
佘东梅，肖盛燮
（重庆交通大学防灾减灾工程研究所，重庆 ４０００７４
）作者简介
佘东梅（１９８５—），女，四川隧宁人，主要从事结构防灾减灾研究工作；肖盛燮（１９３７—），男，四川营川人，教授，主要从事结构防灾减灾研究工作。
基金项目
国家自然科学基金项目《基于灾变链式理论的多种灾害演化规律探索》（５０８７９０９７
）摘 要：文章基于赤平极射投影法的发展历程、概念、原理及相关应用情况，对具体工程实例的岩质边坡稳定性进行了定性分析。结果表明，
该方法在岩质边坡稳定性分析方面实用、可靠，且不需要复杂的公式演算，简单明了，具有广泛的应用空间。
关键词：赤平投影法；岩质边坡；稳定性分析；应用
中图分类号：Ｕ４１６．１＋
４ 文献标识码：
ＡＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｔｅｒｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｎ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｒｏｃｋ ＳｉｄｅＳｌｏｐ
ｅＳＨＥ Ｄｏｎｇ－ｍｅｉ，ＸＩＡＯ Ｓｈｅｎｇ
－ｘｉｅ（Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｄｉｓａｓｔｅｒ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ
，４０００７４）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｇｒｅｓｓ，ｃｏｎｃｅｐｔ，ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆ ｓｔｅｒｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｐｅｒｆｏｒｍｓ ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆ ｒｏｃｋ ｓｉｄｅ ｓｌｏｐｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｒｅｌｉａｂｌｅ，ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ａｎｄ ｅａｓｙ ｔｏ ｕｓｅ．Ｉｔ ｈａｓ ａ ｇｒｅａｔｌｙ
ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅａｌ ｐｒａｃｔｉｃｅ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：Ｓｔｅｒｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ；Ｒｏｃｋ ｓｌｏｐｅ；Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ
ａｎａｌｙｓｉｓ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ０ 前言
岩质边坡是在复杂的地质作用下形成和发展的，具有一定的结构，并赋存于一定的地质环境中。实践表明，岩体在工程外力作用下的变形和破坏，不在
于岩石的强度如何，而在于岩体内在因素的影响程度［
２
］。影响边坡稳定的因素有岩石性质、岩体结构、风化作用、地震作用、水的作用、地形地貌和人为因素等，其中主要的控制因素是岩体结构。岩体结构问题可归纳为结构体和结构面
的问题。结构面是地质历史发展过程中，在岩体内部形成的具有一定方向、一定规模、一定形态和特征的面、缝、层、带状地质界面［３］。它是工程岩体的一种几何属性和力学属性上的不连续面，正是这种不连续面的存在，使工程岩体失去其连续性和完整性，从而导致工程岩体性质的复杂性［３］。结构体是由不同产状的结构面组合起来，将岩体切割成各种形状的单元块体。因此结构面和结构体是一个问题的两个不同侧面，它们的特性决定了岩体的不均一性和不连续性。工程岩体的变形、破坏取决于岩体的结构特性，而起决定作用的是软弱结构面的几何特征、力学特征以及相互间的组合特征、结构面的空间方位与工程作用力方向的关系等。软弱结构面是岩体力学分析的边界面，是指对区域稳定性或岩体稳定性起控制作用的结构面。各软弱结构面的组合构成岩坡分离体，此分离体即为岩坡失稳变形的物理模型。从大量的工程实践可以看出，地基岩体的滑移破坏、隧道岩体的塌落破坏和边坡岩体的破坏，绝大多数都是沿着岩体中的软弱结构面（即控稳结构面、优势结构面［４］）发生的。
对于岩质边坡的稳定性分析，到目前为止，仍没有一套比较完善统一的体系，我国的相关规范中建议使用赤平投影的方法进行定性分析，说明该方法在定性分析方面是比较成熟的。本文对该方法的分析理论与具体作用进行探讨。
１ 赤平极射投影分析理论
１．１ 赤平极射投影法的发展历程
赤平极射投影法首先是由希腊天文学家西巴克斯提出来的，当时（公元前２００多年）主要是用于天文学，后来逐渐扩展到地图学、航海学以及结晶学等领域。而将该方法用于构造地质学始于１９２０年，美国的布克（Ｂｕｃｈｅｒ）在节理构造分析中应用了赤平投影方法。１９５３年我国地质学者张寿常在他编制的《构造地质学》一书中，将此方法用于求褶曲枢纽的产状［５］。李兴唐（１９６５年）、王思敬（１９７６年）和石根华（１９７７年）先后将赤平极射投影法用于
求解边坡稳定性问题。
１．２ 赤平极射投影法的概念
赤平极射投影主要是用来表示线和面的方向、相互间的角距关系及其运动轨迹，把物体三维空间的几何要素（线、面）反映在投影图平面上进行研究处理［６］。
１．３ 赤平极射投影法的原理
其基本原理［７］是：假想一个参考球，它可以在空间自由地移动，但不允许任意转动方向，所以连接一球面点至球心的半径线，在空间将具有固定的方向，移动这个球体，使其球心位于所研究的平面上，则由平面与球体相交形成的交线大圆，惟一地确定出此平面在空间的倾斜和方位。
１．４ 赤平极射投影法的作图方法
具体的作图方法为：首先假定有一个圆球面，如图１所示。ＮＷＳＥ面相当于圆球面的赤道平面，赤道平面上的圆周叫基圆，其中Ｎ点则相当于地理方位的正北方向，Ｓ点相当于正南方向，Ｗ表示正西方向，Ｅ表示正东方向。然后移动这个球体，使这个参考球的球心Ｏ位于所要研究的平面ＡＢ－ＣＤ（如岩层面或断层面等）上，则该ＡＢＣＤ面（或其延伸面）必能与球面相交形成一个大圆，如图中的ＡＢＣＤ圆，再以球极Ｒ点（或Ｐ点）为发射点（如图２），过Ｒ点向圆ＡＢＣＤ引无数条射线，然后把这些射线与赤平面之间形成的交点连接形成光滑的圆弧，如图３中的圆弧ＡＤ′Ｂ，该圆弧ＡＤ′Ｂ即为所要研究的平面ＡＢＣＤ在赤平面上的投影。所获得的赤平极射投影就叫做下（或上）半球投影，由于上下半球给出的数据是一样的，所以在进行投影时任选其一即可，在工程中常用下半参考球来表示。如图３所示，ＡＢ为平面ＡＢＣＤ的走向，ＯＤ′为面ＡＢＣＤ的倾向，而ＯＡ－ＯＤ′为该面的倾角。
用ＣＡＤ作图的步骤为：
（１）首先画一个半径为Ｒ的基圆，如图３所示，标明东西南北方位；
（２）根据岩层的倾向，从正北方向起，顺时针转动到指定位置，如图中的ＯＤ′方向线；
（３）过圆心，做倾向线的垂直线，则该垂线为走
向线，如图中的ＡＢ方向线；
（４）可根据公式１来确定ＯＤ′的长短。
ＯＤ′＝Ｒ×ｔａｎ（４５°－α／２）（１）其中：Ｒ———基圆的半径；
α———结构面的倾角。
（５）过Ａ、Ｂ、Ｄ′三点画圆弧，则圆弧ＡＢＤ′即为岩层面ＡＢＣＤ的赤平投影。
２．２ 边坡破坏模式
根据文献７、边坡产状和各主要节理面的产状绘制赤平投影图，如图４所示。由图可知，所有的节理面都是倾向坡外的，其中节理面Ｆ１、Ｆ２和Ｆ３均与坡向大角度相交，倾角均大于坡角，为基本稳定结构，但Ｆ１和Ｆ２、Ｆ１和Ｆ３、Ｆ２和Ｆ３之间的交点位于边坡投影弧之间，说明结构面组合交线的倾向与坡面倾向一致，但倾角小于边坡坡角，属于较不稳定结构；节理Ｆ４为顺坡向小角度相交，倾角大于坡角，为基本稳定结构，但节理面Ｆ１和Ｆ４、Ｆ２和Ｆ４、Ｆ３和Ｆ４交点均位于边坡投影弧内，属于稳定结构。
图４ 流量分配图
３．３ 结果分析
图４为广州市天河区部分城市路网图，数据代表相应线路上从ｚｏｎｅ００１到ｚｏｎｅ００２方向上所分配的车流量。
从图中可以看出，较短路线上所分得的交通流量比较大，而较远路线上所分到的交通流量是比较小的；离施工区越近的路线，车流量越大，离施工区越远的路线，车流量越少。从上述分析可以看出，由多路径概率分配法得出的分配结果能反映实际的交通状况，是科学合理的。
４ 结语
城市占道施工对周边路网的交通流有很大的影响，本文在占道施工背景下对施工区及周围路网进行了交通流分配问题研究，并采用改进的Ｌｏｇｉｔ多路径分配模型对施工区路网进行了交通流分配，使路网的有效路径都分配到一定的交通流量，避免车流全部驶入最短路径，缓解了施工区因交通流量过大而造成的拥堵问题，为交管部门制定交通组织方案提供参考。
参考文献
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收稿日期：
檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪
２０１１－１１－０８
（上接第８页）
（５）对于岩质边坡，通过赤平投影找到控稳结构面，然后采取相应措施（如挡土墙、抗滑桩、锚索等）对其进行加固，可以避免不必要的加固而造成的浪费。
（６）本文用赤平极射投影法简略的分析了该边坡在几个结构面作用下的稳定问题，并不能代表整个边坡实际的稳定性，如果要判断一个边坡的实际稳定情况，则需要进行详细的地质勘察。
参考文献
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收稿日期：２０１１－１１－０７
一、序言 岩质边坡稳定性分析方法有许多，但无论是平面滑动的单一楔形断面滑体、单滑块和多滑块分析法，还是楔体滑动的仿平面分析法、楔体分割法、立体分析法、霍克分析法以及《岩土工程勘察规范》（GB50021－94）推荐法等，在计算边坡稳定性系数时，需要知道滑体控制平面（包括结构面和坡面、坡顶面）或直线（包括平面的法线）的地质产状，以及平面与平面、直线与直线、直线与平面间夹角等。其中平面和直线的产状可以通过现场测量获取，除此之外的几何参数，在没有发明极射赤平投影之前，都是用计算法求得，不仅它们的计算公式复杂，而且计算过程繁琐，也很容易出错。如果采用极射赤平投影求解边坡稳定性分析所需的几何参数，那就可以简化这些几何参数的计算过程，而且一般情况下只需要在现场测量出各个控制平面的地质产状即可。 二、极射赤平投影的基本原理 （一）投影要素 极射赤平投影（以下简称赤平投影）以圆球作为投影工具，其进行投影的各个组成部分称为投影要素，包括： 1.投影球（也称投射球）：以任意长为半径的球。 2.球面：投影球的表面称为球面。 3.赤平面（也称赤平投影面）：过投影球球心的水平面。 4.大圆：通过球心的平面与球面相交而成的圆，统称为大圆（如图一（a）中ASBN、PSFN、NESW），所有大圆的直径相等，且都等于投影球的直径。当平面直立时，与球面相交成的大圆称为直立大圆（如图一（a）中PSFN）；当平面水平时，与球面相交成的大圆称为赤平大圆或基圆（如图一（a）中NESW）；当平面倾斜时，与球面相交成的大圆称为倾斜大圆（如图一（a）中ASBN）。 5.小圆：不过球心的平面与球面相而成的圆，统称为小圆（如图一（b）、（c）中AB、CD、FG、PACB）。当平面直立时，与球面相交成的小圆称为直立小圆（如图一（b）中DC）；当平面水平时，与球面相交成的小圆称为水平小圆（如图一（b）中AB）；当平面倾斜时，与球面相交成的小圆称为倾斜小圆（如图一（b）中FG或图一（c）中PACB）。 6.极射点：投影球上两极的发射点（如图一），分上极射点（P）和下极射点（F）。由上极射点（P）把下半球的几何要素投影到赤平面上的投影称为下半球投影；由下极射点（F）把上半球的几何要素投影到赤平面上的投影称为上半球设影。一般采用下半球投影。 7.极点：通过球心的直线与球面的交点称为极点，一条直线有两个极点。铅直线交球面上、下两个点（也就是极射点）；水平直线交基圆上两点；倾斜直线交球面上两点（如图五中A、B）。 （二）平面的赤平投影 平面与球面相交成大圆或小圆，我们把大圆或小圆上各点和上极射点（P）的连线与赤平面相交各点连线称为相应平面的赤平投影。 1.过球心平面的赤平投影随平面的倾斜而变化：倾斜平面的赤平投影为大圆弧（如图二中的NB′S）；直立平面的赤平投影是基圆的一条直径（如图一（a）中的NS）；水平面的赤平投影就是基圆（如图一中的NESW）。 2.不过球心平面的赤平投影也随平面倾斜而变化：直立平面的赤平投影是基圆内的一条圆弧（如图三KD′H）；倾斜平面的赤平投影有以下三种情况：⑴当倾斜小圆在赤平面以下时，投影是一个圆，且全部在基圆之内（如图三FG）；⑵当倾斜小圆全部位于上半球时，投影也是一个圆，但全部在基圆之外；⑶当倾斜小圆一部分在上半球，另一部分在下半球时，赤平面以下部分的投影在基圆之内，以上部分的投影在基圆之外。当球面小圆通过上极射点时，其赤平投影为一条直线（如图一（c）中PACB的投影为AB）；水平小圆的赤平投影在基圆内（如图四中A′B′），A′B′是一个与基圆同心的圆。 （三）直线的赤平投影 直线AB的投影点就是其极点A、B和极射点P的连线与赤平面的交点A′、B′。铅直线的投影点位于基圆中心；过球心的水平直线的投影点就是基圆上两个极点，两点间距离等于基圆直径；倾斜直线的投影点有两个，一点在基圆内，另一个在基圆外，两点呈对蹼点，在赤平投影图上两点的角距相差180°（如图五）。 （四）吴氏网及其CAD制作 目前广泛使用的极射赤平投影有等角距投影网和等面积投影网。等角距投影网是由吴尔福发明的，简称吴氏网；等面积投影网是由施密特发明的，简称施氏网。两者的主要区别在于：球面上大小相等的小圆在吴氏网上的投影仍然是圆，投影圆的直径角距相等，但由于在赤平面上所处位置不同，投影圆的大小不等，其直径随着投影圆圆心与基圆圆心的距离增大而增大。而在施氏网上的投影则呈四级曲线，不成圆，但四级曲线所构成的图形面积是相等的，且等于球面小圆面积的一半。使用吴氏网求解面、线间的角距关系时，旋转操作显示其优越性，不仅作图方便，而且较为精确。而使用施氏网时，可以作出面、线的极点图或等密度图，能够真实反映球面上极点分布的疏密，有助于对面、线群进行统计分析，但其存在作图麻烦等缺点。
第9章边坡稳定性分析 学习指导：本章介绍了边坡的破坏类型，即：岩崩和岩滑；着重介绍了边坡稳定性分析与评价基本方法，包括圆弧法岩坡稳定分析、平面滑动法岩坡稳定分析、双平面滑动岩坡稳定分析、力多边形法岩坡稳定分析及近代理论计算法；介绍了岩坡处理的措施。 重点：1边坡的变形与破坏类型； 2影响边坡稳定性的因素； 3边坡稳定性分析与评价。 9.1 边坡的变形与破坏类型 9.1.1 概述 随着社会进步及经济发展，越来越多地在工程活动中涉及边坡工程问题，通过长期的工程实践，工程地质工作者已对边坡工程形成了比较完善的理论体系，并通过理论对人类工程活动，进行有效地指导。近年来，随着环境保护意识的增加及国际减轻自然灾害十年来的开展，人类已认识到：边坡诞生不仅仅是其本身的历史发展，而是与人类活动密切相关；人类在进行生产建设的同时，必须顾及到边坡的环境效应，并且把人类的发展置于环境之中，因而相继开展了工程活动与地质环境相互作用研究领域，在这些领域中，边坡作为地质工程的分支之一，一直是人们研究的重点课题之一。 在水电、交通、采矿等诸多的领域，边坡工程都是整体工程不可分割的部分，为保证工程运行安全及节约经费，广大学者对边坡的演化规律、边坡稳定性及滑坡预测预报等进行了广泛研究。然而，随着人类工程活动的规模扩大及经济建设的急剧发展，边坡工程中普遍出现了高陡边坡稳定性及大型灾害性滑坡预测问题。在我国，目前的露天采矿的人工边坡已高达300—500m，而水电工程中遇到的天然边坡高度已达500—1000米，其中涉及的工程地质问题极为复杂，特别是在西南山区，边坡的变形、破坏极为普遍，滑坡灾害已成为一种常见的危害人民生命财产安全及工程正常运营的地质灾害。 因此，广大工程地质和岩石力学工作者对此问题进行了长期不懈的探索研究，取得了很大的进展；从初期的工程地质类比法、历史成因分析法等定性研究发展到极限平衡法、数值分析法等定量分析法，进而发展到系统分析法、可靠度方法灰色系统方法等不确定性方法，同时辅以物理模拟方法，并且诞生了工程地质力学理论、岩(土)体结构控制论等，这些无疑为边坡工程及滑坡预报研究奠定了坚实的基础，为人类工程建设做出了重大贡献。 在工程中常要遇到岩坡稳定的问题，例如在大坝施工过程中，坝肩开挖破坏了自然坡脚，使得岩体内部应力重新分布，常常发生岩坡的不稳定现象。又如在引水隧洞的进出口部位的边坡、溢洪道开挖的边坡、渠道的边坡以及公路、铁路、采矿工程等等都会遇到岩坡稳定的
边坡工程计算例题1. Consider the infinite slope shown in figure. (1) Determine the factor of safety against sliding along the soil-rock interface given H = 2.4m. H, will give a factor of safety, F, of 2 against sliding along (2) What height, s the soil-rock interface?． ??25?1k k1H Soil Rock Solution ⑴Equation is ?naCt?F?, s2???natna?r?H?cost?? Given ,,,r,HC We have 24?F1.s(2) Equation is C, ?H?nat2??n??cotsa?r?(F) s?nta??,,F,C,r Given s We have m11?1.H32??. 2. A cut is to be made in a soil that has,, and mkN/16.5?m?29kN/c?15?The side of the cut slope will make an angle of 45°with the horizontal. What FS, of 3?depth of the cut slope will have a factor of safety,S2?.If, and then Solution We are given 3FS?mkN/c?29??15C FSFS andshould both be equal to 3. We have?C c?FS c c d Or cc292mkN/??c??9.67d FSFS3SC Similarly, ?tan?FS??tan d??tan15tantan???tan?d3FSFS?s Or tan15???1?tan5.1?????d3?? ?into equation givesand Substituting the preceding values of c dd??????cos4csin45cos5.19.67sin?4dd m?H?7.1????? ???????5.1??1cos1?16.5cos45?????d 某滑坡的滑面为折线，其断面和力学参数如图和表所示，拟设计抗滑结构物，3.。，
文章编号:1001-831X(2004)02-0250-06 岩石边坡稳定性分析方法 贾东远1,2,阴 可1,李艳华3 (1.重庆大学土木工程学院,重庆 400045;2.秦皇岛市建筑设计院,河北秦皇岛 066001; 3.河北农经学院工业工程系,河北廊坊 065000) 摘 要:通过综述岩石边坡稳定性分析方法及其研究的一些新近展,并具体从极限平衡法、数值计算方法、流变分析、动力分析等方面进行详细论述,对岩石边坡稳定性分析中涉及到的岩体参数取值、计算模型、各种方法的优缺点等方面进行了探讨,最后提出对岩石边坡稳定性分析的建议。 关键词:岩石边坡;稳定性;极限平衡;数值计算 中图分类号:TU457 文献标识码:A 前言 岩石边坡稳定性分析一直是岩土工程中重要的研究内容。在我国基本建设中,特别是三峡工程及西部大开发,出现了许多岩石边坡工程,如三峡船闸高边坡、链子崖危岩体以及由于移民迁建用地、城市建设用地形成的边坡等等。在解决这些复杂的岩石边坡问题的过程中,大大促进了岩石边坡稳定性分析方法的发展。随着人们对岩石边坡认识的不断深入以及计算机技术的发展,岩石边坡稳定性分析方法近年来发展很快,取得了一系列研究成果,现分别对其中主要的研究方向和成果作简要介绍并分析各自特点和适用条件,为岩石边坡稳定性分析的工程应用和理论研究提供参考意见。 1 岩体参数及计算模型 极限平衡、数值计算等计算方法在岩石边坡稳定性分析中得到广泛应用,其中如何选择计算所需的工程岩体力学参数成为关键的问题。对于重大工程,可通过现场大型岩体原位试验取得岩体力学参数,但由于时间和资金限制,原位试验不可能大量进行,因而该方法仍有一定的局限性。另外,选取岩性特别均匀的试样几乎是不可能的,多数情况下,是用经验公式来确定岩体抗剪强度参数。但是,经验公式是以一定数量的室内和现场实验资料为依据,通过回归分析求出的,而未能把较多的地质描述引入其中。各个经验公式计算同一岩体的参数时,普遍存在因经验程度不同而确定出的抗剪强度相差较大。由于这些原因,许多文献提出了用其它方法来确定岩体的抗剪强度参数[1-4]。其中张全恒(1992)[1]讨论了确定岩体结构面抗剪强度参数常规方法存在的问题,提出了经验公式和实验相结合的试件法;何满潮(2001)[2]根据工程岩体的连续性理论,提出了根据室内完整岩块试验参数,结合野外工程岩体结构特点进行计算机数值模拟试验,从而确定工程岩体力学参数的方法;周维垣(1992)[3]提出确定节理岩体力学参数的计算机模拟试验法,该方法基于节理裂隙岩体的野外勘察资料,建立岩体损伤断裂模型,在计算机上模拟试验过程,获得所需数据;杨强等(2002)[4]在样本有限的情况下,采用可靠度理论,求出某保证率下的岩体抗剪强度值。 岩体作为复杂的地质体,其力学特性是多种因素共同作用的结果,如形成过程、地质环境和工程环境等。为了能将所有控制因素作为一个整体来考虑,而不仅局限于定量因素,许多文献利用人工 第24卷 第2期2004年6月 地 下 空 间 UNDERGROUND SPACE Vol.24 No.2 Jun.2004 收稿日期:2003-12-11(修改稿) 作者简介:贾东远(1975-),男,河北唐山人,硕士,主要从事岩土工程设计、检测方面的工作。
边坡岩体结构稳定性评价 在工程地质测绘的基础上，根据实测的结构面资料，应用赤平极射投影和实体比例投影相结合来研究边坡的稳定性。虽然结构面的组合形式在自然界中是很复杂的，但按其对边坡稳定性的影响来看，可将岩体结构分为三种： （1）稳定结构边坡 边坡岩体中的结构面的倾向或几组结构面组合交线的倾向，与边坡的倾向相反，这种类型的边坡为反向结构的边坡，这种结构对边坡的稳定性没有直接的影响，没有顺层滑动的可能，因此为稳定结构边坡。它们在赤平投影图上的特点是结构面的投影和坡面的投影各在相对应的一侧，结构面的极点投影和坡面投影在同一侧。 1组结构面构成的斜坡（上半球投影） （a）、（e）不稳定结构；（b）基本稳定结构；（c）、（d）稳定结构 2组结构面构成的斜坡 （a）不稳定结构（b）基本稳定结构（c）稳定结构
（2）基本稳定结构边坡 边坡岩体中结构面的倾向或组合交线的倾向与边坡坡向一致，但结构面的倾角或组合交线的倾角都大于边坡角，这种结构一般是比较稳定的，但稳定性比上述一种较差，因此为基本稳定结构。在投影图上的特点是结构面的投影一坡面投影在同一侧，结构面的极点投影与坡面投影各在相对应的一侧。 （3）不稳定结构边坡 边坡岩体中结构面或组合交线的倾向与边坡面倾向一致，但它们的倾角小于边坡角，这种结构为不稳定结构，在投影图上的特点是与基本稳定结构相似，不同之处是结构面或组合交线倾角小于坡面倾角。 赤平投影的应运完全是根据这个理论来的，不过个人感觉应运起来还是有点问题的，宏观上结构面大和小很难区分，而且勘察工作很难做，危害性也很难去分类，估计把三维分析引进来估计能好一点，我试着用理正做了几个，效果不是很好，最好是有好的项目去论证他。 《岩土工程勘察规范》—— 图解分析法需在大量的节理裂隙调查统计的基础上进行，将结构面调查统计结果绘成等密度图，得出结构面的优势方位，在赤平极射投影图上根据优势方位结构面的产状和坡面投影关系，分析边坡的稳定性： 1 当结构面或结构面交线的倾向与坡面倾向相反时，边坡为稳定结构； 2 当结构面或结构面交线的倾向与坡面倾向一致，但倾角大于坡角时，边坡为基本稳定结构； 3 当结构面或结构面交线的倾向与坡面倾向之间夹角大于45，且倾角小于坡角时，边坡为不稳定结构。求潜在不稳定体的形状和规模需采用实体比例投影对图解法所得出的潜在不稳定边坡应计算验证。
理正岩土6.5-岩质边坡稳定分 析软件帮助
目录 1.第一章功能概述 (3) 2.第二章快速操作指南 (3) 2.12.1操作流程 (3) 2.22.2快速操作指南 (4) 3.第三章操作说明 (9) 3.13.1关于计算例题的编辑 (9) 3.23.2计算简图辅助操作菜单 (9) 3.33.3快速查询图形结果 (10) 3.43.4计算书的编辑修改 (10) 3.53.5说明 (10) 3.63.6关于数据和结果文件 (14) 4.第四章编制依据 (15) 5.第五章编制原理 (16) 5.15.1概述 (16) 5.25.2简单平面稳定分析 (16) 5.2.15.2.1极限平衡法 (16) 5.2.25.2.2建筑边坡工程技术规范 (24) 5.35.3复杂平面稳定分析 (30) 5.3.15.3.1概述 (30) 5.3.25.3.2Sarma法 (33) 5.3.35.3.3通用方法 (35) 5.3.45.3.4Sarma改进法 (35) 5.45.4三维楔形体稳定分析 (37) 5.4.15.4.1计算条件 (37) 5.4.25.4.2计算安全系数 (38) 5.4.35.4.3给定大小的荷载E以最不利的方向施加时产生的最小安全系数 (45) 5.4.45.4.4将安全系数提高到某个规定值F所需的最小锚杆（索）张力 (47) 5.55.5赤平投影分析 (49) 5.5.15.5.1概述 (49) 5.5.25.5.2基本功能 (49) 5.5.35.5.3判定岩体稳定性 (51) 5.5.45.5.4结构面统计 (54) 6.附录1系统环境与安装 (57) 7.附录2技术支持感谢您选用了理正软件！ (58)
岩质边坡稳定性设计与监测分析 发表时间：2019-05-23T11:29:32.640Z 来源：《防护工程》2019年第3期作者：王平 [导读] 边坡稳定性问题一直是道路工程中的重点问题，而且边坡一旦失稳，造成的损失和伤害不可估量，因此对它的监测与研究工作势在必行。 中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司河北省秦皇岛市 066004 摘要：边坡稳定性问题一直是道路工程中的重点问题，而且边坡一旦失稳，造成的损失和伤害不可估量，因此对它的监测与研究工作势在必行。文中结合边坡地质条件，详细分析了边坡锚杆拉力的变化，使用多点位移计对边坡的变形进行长期的跟踪监测，对锚杆应力计和多点位移计的监测数据进行总结和反馈。分析结果表明：文中边坡的锚杆拉力及坡内多点位移均趋于稳定，说明该边坡整体上处于相对稳定的状态，提出的锚杆设计方法是成功的。断面的坡顶位置在雨季最为危险，在雨季存在发生滑动的风险，应作为重点监测对象。连续降雨对边坡的稳定性有重要影响。降雨会增加边坡的锚杆拉力和坡内位移。随着雨季结束，锚杆内力和坡内位移会逐渐下降并趋于稳定。 关键词：边坡；锚杆应力计；多点位移计；稳定性分析 锚杆由于其安全可靠、施工简单、成本较低，已成为当前边坡支护工程中最基本的组成部分之一，在各类边坡支护工程中得到广泛应用。它实质上是位于岩土体内部并与岩土体形成一个新的复合体。通过锚杆杆体的纵向拉力作用，克服岩土体抗拉能力远远低于抗压能力的缺点，从而使得岩土体自身的承载能力大大加强。锚杆加固边坡时，依赖其与周围岩土体相互作用传递锚杆拉力，限制岩土体变形与发展，改善岩土体的力学参数和应力状态，以使边坡保持稳定。由于边坡地质条件和锚杆荷载传递机理都很复杂，而前期的工程实地勘测不能完全准确揭示边坡的地质情况，因此对实际边坡工程的变形特征和应力状态进行检测，为认识边坡稳定性提供途径。部分学者基本是通过对锚杆受力的数值分析，来研究锚杆对边坡稳定性的影响。某市一个靠海边坡位置较为特殊，使用锚杆应力计和多点位移计的结合对该边坡稳定性进行综合评价有一定的借鉴意义。 1边坡稳定性监测方法 从目前来看,对人工边坡的整体监测可分为三大类: （1）地面监测:监测手段主要有,三角网、沉降水准和视准线测量以及收敛计、倾斜仪监测； （2）地下监测:监测手段主要有,钻孔倾斜仪、多点位移计、地下水位孔、渗压计等； （3）支护结构物监测:监测手段主要有,钢筋计、预应力锚索测力计、土压力盒、测缝计等。此外根据不同工程具体特点,尚有一些简易观测手段,如:量水堰、简易测桩、平硐底部浇低标号素混凝土观测变形和地面地质巡视等,并有部分工程边坡监测与地震监测相结合进行及常规仪与全球定位系统相结合。“八五”国家科技攻关项目《岩质高边坡勘测及监测技术方法研究》已经研制出4种先进的仪器设备和5种新的技术方法,即钻孔彩色电视孔壁成像系统、直接横波测井研究偶极子井下声系和声波仪、钻孔多点渗压仪及压模系统、岩质高边坡快速摄像微机地质素描成图、层析成像技术、近坝库段安全监测技术、边坡监测数据处理预报软件研究、高精度大地测量监测自动化系统。这些新技术和新方法已达到世界先进水平。 2边坡稳定性计算 本工程为某市某道路扩建工程，道路全长约8km，规划为城市主干道。本路段南面临海，北侧靠山，地理位置较为特殊，设计范围内有多段边坡需进行护坡处理。Ｃ坡岩质较差，易发生破坏，故以Ｃ坡作为研究对象。Ｃ坡原始山体坡度为25°左右，坡长约178m，高度为7.3~18.8m，属岩石坡面。岩性为安山岩、硅化安山岩，可见斑状结构，块状构造。裂隙发育，发育为压扭性断裂，断裂走向Ｎ65°Ｅ，倾向ＮＷ，倾角60°~70°，宽度100~135m，延伸长度大于500m。断裂两侧岩石较破碎，风化蚀变较强，主要为高岭土化、褐铁矿化，岩石含水性差。坡体在震动和强降雨条件下有形成滑塌的可能，总体评价稳定性较低。坡体自上而下分为杂填土、强风化安山岩、中风化安山岩３个岩土层。依据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330－2002），采用平面滑动法，对现状边坡临空面进行稳定性验算，边坡工程安全等级为二级，边坡稳定安全系数KS＝1.30。 3监测结果分析。 3.1锚杆应力计分析 该边坡各处共安装了15个锚杆应力计，其应力测量值却相差悬殊，变化规律也各不相同。各锚杆应力状态与锚杆所处位置的地质、工程条件以及锚杆长度有密切关系。本文选取C2、C3、C4等3个典型断面进行分析。发现所有锚杆从2013－05－30到2014－06－27这一年多的时间里，锚杆应力逐渐上升。而在2014－06－27到2015－04－16的时间里，锚杆应力虽然基本在持续增长中，但增速缓慢，逐渐趋于稳定。 处于边坡顶部的C2C1锚杆内力最大，处于边坡中部的C2C2锚杆内力次之，处于边坡下部的C2C3锚杆应力计出现问题，没能连续测到数据。根据前两个测量数据来看，C2C2锚杆内力应该最小。C2C1锚杆内力最大时达到29kN，应力达到59MPa。此时对应20144年9月5日。根据天气记录，7月份、8月份、9月份，该市进入夏季，雨量充沛。2014年7月23日至2014年9月5日之间，雨水天气达到16d之多。特别是2014年7月25日，天气状况是大到暴雨。9月5日之前的9月2日、9月3日也是连续中雨。这种雨水天气最有可能引起断裂结构面发生滑动。由C2C2锚杆可见，2014年9月5日C2C1锚杆内力突然增加，然后随着雨季过去，层间滑移状态减弱，C2C1锚杆内力也逐渐下降。C2C2锚杆内力也于2014年10月27日突然增加，随后逐渐下降。 但总体上，锚杆应力后期逐渐稳定下来，稳定在20kN附近，说明C2断面趋于稳定。仍然是处于边坡顶部的C3C1锚杆内力最大，处于边坡中部的C3C1锚杆内力次之，处于边坡下部的C3C3锚杆内力最小。这与C2断面测量结果类似。但也有不同之处，C3C1锚杆拉力最大值为18kN，比C2C1锚杆拉力低得多。另外不同之处是，该市气候进入夏季，经过7月份、8月份、9月份雨水的作用，2014年9月5日之后的锚杆拉力值继续增加，没有下降的趋势，一直持续到2015年4月16日，锚杆内力才开始下降。 4结论 （1）岩质高边坡的稳定性监测主要包括地面监测、地下监测和支护结构物监测三个部分,随着科技的进展,新的高科技手段如钻孔彩色电视孔壁成像系统、直接横波测井研究偶极子井下声系和声波仪、钻孔多点渗压仪及压模系统、岩质高边坡快速摄像微机地质素描成图、
作业题1：简单平面滑动稳定分析 边坡高度40.000m，结构面倾角30.0°，结构面粘聚力30.0kPa，结构面内摩擦角30.0°，张裂隙离坡顶点的距离10.000m，裂隙水的埋深5.000m。边坡分4级，每级设2m宽平台，坡率分别为1:0.5，1:0.75，1:1，1:1。 岩层层数4层，各层参数如下： 序号控制点Y坐标容重锚杆和岩石粘结强度 (m) (kN/m3) frb(kPa) 1 32.000 18.0 80.0 2 18.000 16.8 100.0 3 4.800 17.0 150.0 4 -10.400 20.0 200.0 试求该人工边坡安全系数，如不稳定（<1.2），则请根据边坡锚固设置原则，设计适当的加固措施。
作业题2：二广高速某楔形体边坡稳定性验算 根据现场边坡开挖情况，地层揭露岩性主要由亚粘土及白垩系砾岩组成。第一、二级边坡为强~弱风化砾岩，褐红色，巨厚层状，强度较高；第三、四级边坡亚粘土~全风化砾岩，残坡积，红褐色。节理裂隙较发育，有多条X形节理，产状分别为（1）213°∠38°、（2）305°∠52°。裂隙（1）局部岩屑与泥质充填，胶结程度一般；贯通裂隙（2）岩屑与泥质充填，胶结程度较差。两组裂隙延伸长度不等，长者达30m左右，裂隙水沿楔形体底部渗出。X节理相互切割，极易发生楔形体滑动破坏。 根据地质调查结果，初步根据砾岩结构面结合程度和夹岩屑与泥的情况，取结构面粘结强度25kPa，内摩擦角28°。坡面倾向250°，倾角55°，破顶面倾向250°，倾角18°，岩体容重取为22 kN/m3。请计算安全系数与楔形体高度之间的关系，求临界的楔形体高度。
某高速公路软质岩高边坡稳定性分析 【摘要】为了确保高速公路的安全，采取经济有效的加固防护工程措施和正确进行高边坡稳定性分析是高边坡设计的两个重要方面。本文阐述影响边坡稳定性的因素，结合某山区高速公路路堑高边坡工程实例，对该边坡原有防治措施及施工过程中出现的问题进行分析评价，为类似的工程提供一定的设计和施工借鉴经验。 【关键词】高边坡软质岩稳定性 随着我国高速公路建设的发展，高速公路逐渐向山区发展。在山区高速公路工程建设过程中，作为连续带状建筑物，高速公路将不可避免地会完整穿越或部分穿越山体。其中部分穿越山体的路段需要对山体进行开挖，开挖后将形成高陡边坡，致使山体边坡应力重分布。根据以往工程经验，高陡路堑边坡可能会出现变形破坏，如滑动、边坡崩塌等，这将增大公路建设的工程总投资，甚至延误施工进度及工期，并影响日后运营安全。因此，对深挖路堑边坡的稳定性及防治措施的效果进行分析评价就有着非常重要的意义。本文以某高速公路软质岩高边坡为例，对软质岩深挖路堑的稳定性及防治措施进行简要分析，希望对类似的工程能够提供一定的借鉴经验。 1 影响边坡稳定性的主要因素 一个边坡的失稳往往是多种因素共同作用的结果，我们通常将导致边坡失稳的这些因素归结为两大类。一是外界力的作用破坏了岩土体原来的应力平衡状态，如路堑或基坑开挖、路堤填筑或边坡顶面上作用外荷载，以及岩土体内水的渗流力、地震力的作用等，改变原有应力平衡状态，使边坡坍塌；另一是边坡岩土体的抗剪强度由于受外界各种因素的影响而降低，促使边坡失稳破坏，如气候等自然条件使岩土时干时湿、收缩膨胀、冻结融化等，水的渗入、软化效应、地震引起砂土液化等均将造成强度降低。 边坡是否稳定受多种因素[1-3]的影响，主要有： （1）岩土性质。岩土的成因类型、组成的矿物成分、岩土结构和强度等是决定边坡稳定性的重要因素。由（密实）坚硬、矿物稳定、抗风化性好、强度较高的岩土构成的边坡，其稳定性一般较好；反之就较差。 （2）岩体结构。岩体的结构类型、结构面形状及其与坡面的关系是岩质边坡稳定的控制因素。岩层的构造与结构的影响，表现在节理裂隙的发育程度及其分布规律、结构面的胶结情况、软弱面和破碎带的分布与边坡的关系、下伏岩土界面的形态以及坡向、坡角等。 （3）水的作用。水文地质条件的影响，包括地下水的埋藏条件、地下水的流动及动态变化等；水的渗入使岩土体质量增大，岩土因被软化而抗剪强度降低，
1 ①坡面：258°∠46°、②节理J1：205°∠82°、③节理J2：120°∠75°、④岩层层面J2：210°∠20° 据结构面赤平投影分析，节理裂隙J1产状：205°∠82°，相对于坡面有一定角度，对边坡稳定会产生一定影响。节理裂隙J2产状：120°∠75°，该节理倾向相对于坡面为大角度斜交，其对边坡的稳定性不起控制性作用；但J2与岩层两结构面交线位于两边坡投影弧之间，需根据其与岩石摩擦角的关系确定其边坡稳定性。 赤平投影图 Sc Sn J1J2 层面 W E N S
2 ①坡面：268°∠70°、②节理J1：205°∠82°、③节理J2：120°∠75°、④岩层层面J2：155°∠22° 据结构面赤平投影分析，该边坡为切向坡，节理裂隙J1产状：205°∠82°，该节理倾向相对于坡面为大角度斜交，其对对边坡的稳定性不起控制性作用；节理裂隙J2产状：120°∠75°，该节理倾向相对于坡面也为大角度斜交，其对边坡的稳定性不起控制性作用；但J2与岩层两结构面交线位于两边坡投影弧之间，需根据其与岩石摩擦角的关系确定其边坡稳定性。 赤平投影图 Sc Sn J1 J2 层面 W E N S
3 ①坡面：227°∠54°、②节理J1：205°∠82°、③节理J2：120°∠75°、④岩层层面J2：120°∠53° 据结构面赤平投影分析，该边坡为切向坡，节理裂隙J1产状：205°∠82°，该节理倾向相对于坡面为顺倾，由于结构面切割，岩体易发生碎落、坠落。不利于边坡的稳定性。为了保证边坡下方道路的安全运营，需及时对边坡进行相关处治。节理裂隙J2产状：120°∠53°，该节理倾向相对于坡面为大角度斜交，其对边坡的稳定性不起控制性作用。 赤平投影图 Sc Sn J1J2层面 W E N S
第一章功能概述 理正岩质边坡（稳定）分析软件主要功能是分析计算简单平面、复杂平面、简单三维楔体岩质边坡的稳定计算及相关的分析。 考虑的因素包括：岩体结构的结构面、裂隙、裂隙水、外加荷载、锚杆及结构面的抗剪强度、地震作用等。 简单平面稳定问题： 1）利用极限平衡法及莫尔－库仑准则进行分析，计算岩体的稳定安全系数、设计锚杆、及反分析滑面的抗剪强度指标； 2）可分析坡角、坡高、裂隙水等与安全系数的关系曲线； 3）可按几种不同方法计算岩石压力等。 复杂平面稳定问题： 1）对于不加锚杆、不加外部荷载的情况可采用Sarma法计算安全；对于有锚杆、有外部荷载的情况只能采用通用方法（扩展Sarma法）计算安全系数，这是理正依据Sarma法改进的公式计算安全系数； 2）分析计算临界地震加速度系数； 3）分析计算临界地震加速度系数与安全系数的关系曲线等。 简单三维楔体稳定问题： 1）利用空间张量法分析空间三维楔体的形状，并分析三维楔体在体积力、锚杆力、地震作用、外加荷载等作用，考虑结构面的抗剪强度，计算三维楔体的稳定系数； 2）分析在给定安全系数的条件下，计算锚杆的最小拉力等。
第二章快速操作指南 2.1 操作流程 理正岩质边坡稳定分析软件的操作流程如图2.1-1，每一步骤都有相对应的菜单操作。 图2.1-1 操作流程 2.2 快速操作指南 2.2.1 选择工作路径 图2.2-1 指定工作路径 注意：此处指定的工作路径是所有岩土模块的工作路径。进入某一计算模块后，还可以通过按钮【选工程】重新指定此模块的工作路径。 2.2.2 选择岩质边坡型式 选择参与计算的岩质边坡型式，选择界面如下图：
边坡稳定分析与计算例题
边坡工程计算例题 1. Consider the infinite slope shown in figure. (1) Determine the factor of safety against sliding along the soil-rock interface given H = 2.4m. (2) What height, H , will give a factor of safety, F s , of 2 against sliding along the soil-rock interface? Solution ⑴ Equation is β φ ββtan tan tan cos 2+???= H r C F s , Given βφ,,,,H r C We have 24.1=s F (2) Equation is β ββ φ tan cos )tan tan (2??-?= s F r C H , Given βφ,,,,s F r C We have m H 11.1= Roc Soi 3/7.15m kN =γ ?? ?? ==15/6.92 φm kN c β H ? =25β
2. A cut is to be made in a soil that has 316.5/kN m γ=,229/c kN m =, and 15φ=?. The side of the cut slope will make an angle of 45°with the horizontal. What depth of the cut slope will have a factor of safety,S FS , of 3? Solution We are given 15φ=? and 229/c kN m =.If 3C FS =, then C FS and FS φshould both be equal to 3. We have c d c FS c = Or 2299.67/3 d C S c c c kN m FS FS = === Similarly, tan tan d FS φφ φ= tan tan tan15 tan 3 d s FS FS φφφφ= == Or 1tan15tan 5.13d φ-?? ==?? ??? Substituting the preceding values of d c and d φinto equation gives ()()4sin cos 49.67sin 45cos5.17.11cos 16.51cos 45 5.1d d d c H m βφγβφ???? ?==≈????----????
文章编号:1007 2993(2002) 03 0131 04 岩质建筑边坡水平推力的计算 时卫民 郑颖人 (后勤工程学院军事土木工程系,重庆 400041) 摘 要 根据岩质建筑边坡的破坏特点,假定边坡滑移面为直线的前提下,利用极限平衡法,推导了斜边坡与二阶竖直边坡水平推力的计算公式,并在此基础上总结出了一般边坡水平推力计算的统一表达式,供用锚杆、锚索加固边坡设计时使参考。 关键词 岩石;建筑边坡;水平推力计算 中图分类号 T U 457 the Calculation of the Lateral Pressure on Rock Construction Slope Abstract Based on the characters of rock construction slope w ith t he assumptions that the slide surface is straight line,deducing the lateral pressure of inclined slope and two -step slope by limit equilibrium methods,establishing a g ener al fo rmula of the lateral pr essure T he formula can be used to strengthen the slope w ith anchors. Key words rock;constructio n slo pe;lateral pr essure calculat ing 0 引 言 建筑边坡一般是指城市建设中因施工开挖或填方形成的边坡,山城建设中经常会遇到岩质建筑边坡[1] 。建筑边坡的规模一般较小,坡高在20~30m 以下。当坡高较大时,常采用多阶形式。在边坡工程中为了保证安全,一般对稳定系数小于1 15的边坡就需要进行加固,岩质边坡通常采用增设锚杆、锚索的加固方案。要设计锚杆、锚索就要知道滑动块体的水平推力,知道了推力的大小,才能确定锚杆的多少,因此怎样确定边坡中滑动块体的水平推力是解决问题的关键。 土坡一般被视为各向同性的均质连续体,因而在所有方向具有相同的变形特性和强度,其破坏特点是哪里受力大哪里先坏。对于岩质边坡其内部存在节理、裂隙、断层等结构面,一般将其视为各向异性的非均质不连续体,并且结构面的强 度远低于岩体的强度,其破坏与土坡不同。岩坡 主要有两种破坏模式,一类是沿外倾结构面的破坏,其破坏形式一般可认为是直线;另一类为非结构面破坏,其破坏面为直线或圆弧线[1] 。对于这两类岩质边坡稳定系数的计算已经做过研究[2,3],本文仅对岩质边坡水平推力的计算方法进行研究。 1 斜边坡的水平推力 图1所示边坡,坡角为 ,坡高为h ,土体的重度为 ,内摩擦角为 ,粘聚力为c ,楔形体的水平推力为E a ,滑动面上的剪力为cl +N tan 。为简便起见,假设破坏面为直线,其与水平夹角为 。根据楔体的静力平衡可以得到下式: cl +N tan +E a cos =G sin (1)N =E a sin +G cos (2) 由式(1)、式(2)解得: 作者简介:时卫民,1967年生,男,河北灵寿县人,硕士,国家一级注册结构工程师。现为后勤工程学院岩土工程 专业博士研究生,主要从事边坡稳定性方面的研究工作。 岩 土 工 程 技 术 Geotechnical Engineering T echnique 2002年第3期 No.32002
Ｒ ＯＡＤ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ 道 路工 程 Ｗｅｓｔｅｒｎ ＣｈｉｎａＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 西部交通科技 文章编号：１６７３－４８７４（２０１１）１２－０００５－ ００４赤平投影法在岩质边坡 稳定性分析中的应用 佘东梅，肖盛燮 （重庆交通大学防灾减灾工程研究所，重庆 ４０００７４ ）作者简介 佘东梅（１９８５—），女，四川隧宁人，主要从事结构防灾减灾研究工作；肖盛燮（１９３７—），男，四川营川人，教授，主要从事结构防灾减灾研究工作。 基金项目 国家自然科学基金项目《基于灾变链式理论的多种灾害演化规律探索》（５０８７９０９７ ）摘 要：文章基于赤平极射投影法的发展历程、概念、原理及相关应用情况，对具体工程实例的岩质边坡稳定性进行了定性分析。结果表明， 该方法在岩质边坡稳定性分析方面实用、可靠，且不需要复杂的公式演算，简单明了，具有广泛的应用空间。 关键词：赤平投影法；岩质边坡；稳定性分析；应用 中图分类号：Ｕ４１６．１＋ ４ 文献标识码： ＡＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｔｅｒｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｎ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｒｏｃｋ ＳｉｄｅＳｌｏｐ ｅＳＨＥ Ｄｏｎｇ－ｍｅｉ，ＸＩＡＯ Ｓｈｅｎｇ －ｘｉｅ（Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｄｉｓａｓｔｅｒ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ，４０００７４）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｇｒｅｓｓ，ｃｏｎｃｅｐｔ，ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆ ｓｔｅｒｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｐｅｒｆｏｒｍｓ ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆ ｒｏｃｋ ｓｉｄｅ ｓｌｏｐｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｒｅｌｉａｂｌｅ，ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ａｎｄ ｅａｓｙ ｔｏ ｕｓｅ．Ｉｔ ｈａｓ ａ ｇｒｅａｔｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅａｌ ｐｒａｃｔｉｃｅ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：Ｓｔｅｒｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ；Ｒｏｃｋ ｓｌｏｐｅ；Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ０ 前言 岩质边坡是在复杂的地质作用下形成和发展的，具有一定的结构，并赋存于一定的地质环境中。实践表明，岩体在工程外力作用下的变形和破坏，不在 于岩石的强度如何，而在于岩体内在因素的影响程度［ ２ ］。影响边坡稳定的因素有岩石性质、岩体结构、风化作用、地震作用、水的作用、地形地貌和人为因素等，其中主要的控制因素是岩体结构。岩体结构问题可归纳为结构体和结构面
岩质边坡类型、结构面特征及稳定性分析【摘要】边坡的稳定性受控于岩土体的基本特性和人为改造的程度两方面因素。由于地质体的复杂性、多变性和不均质性，因而道路工程边坡设计是预测性、风险性的设计。本文针对山区不同的边坡类型突出的边坡岩土体失稳问题，结合四川、重庆、云南等省山区道路工程建设项目边坡工程及滑坡灾害的勘查和治理，在研究山区地质背景和地质特征基础上，系统研究边坡岩体结构分类方法，以及开挖边坡岩体稳定性的岩体结构分析方法。 【关键词】地质灾害；岩体分类；结构特征；软硬岩层；结构面；稳定性 泥岩、泥质粉砂岩比较软弱，该类岩层具有透水性弱、亲水性强，遇水易软化、塑变，抗风化能力弱，易崩解等特性。从边坡角度来讲，多数边坡由软硬岩体构成，对边坡岩体的变形破坏起控制作用，岩质边坡软硬结构体构成，岩性层间结合差、软弱结构面发育，边坡开挖后极易发生山体变形、滑坡，特别是山前地带岩土质边坡、顺层岩质边坡及以岩层走向发育沟谷的一侧的边坡，多属顺层易滑地带。雨季经常诱发大量滑坡灾害，在道路等工程建设项目中，也经常诱发大量开挖边坡岩体失稳灾害。 开挖边坡岩土体失稳灾害的根本原因在于具有特殊的岩体结构特征和不利的岩体力学性质，其中开挖边坡岩体结构特征是控制开挖边坡稳定性的重要因素，边坡岩体的变形与破坏与边坡岩体结构面发育特征、结构面与开挖面的空间组合有密切关系，因此对边坡
岩体结构、结构面特征的系统研究具有重要意义。 1.边坡岩体结构类型划分 边坡岩体的变形破坏与其岩体结构特征有密切的关系。根据岩体结构面、结构体特性，并充分考虑控制性结构面与边坡开挖临空面之间的空间组合关系，系统研究岩体结构类型的划分，给出各种岩体结构类型边坡稳定性分析模型，以便于在工程勘察设计中简便、快速应用。 针对岩体结构类型和边坡工程的特点，在边坡岩体结构类型划分中考虑如下因素： 1）岩质边坡的岩性特点及岩性组合特征 岩质边坡岩性组合最为显著的特点是不同力学性质的岩层互层，从边坡工程角度，开挖边坡工程的岩性组合主要有软质泥质岩为主的层状结构、软硬相间的砂泥岩互层结构和巨厚层硬岩为主的层状结构。 软质泥质岩为主的层状结构主要指开挖边坡岩体以软弱泥质岩为主，边坡岩体中夹少量薄层硬岩，但对整个边坡岩体性质影响不大。 软硬相间的互层结构指开挖边坡岩体为硬质岩（砂岩、灰岩、白云岩、硅质岩等）、软质岩（泥岩、页岩等）等各种力学性质岩层互层，在丘陵区软硬相间岩体结构互层最为普遍、最为典型的岩性组合形式。 巨厚层硬岩为主的层状结构主要指开挖边坡岩体中以巨厚层硬