岩体结构及其稳定性分析

第十讲地貌和第四纪地质及岩体结构和稳定性分析一、内容提要：本讲主要讲述①地貌和第四纪地质各种地貌形态的特征和成因；第四纪分期。

②岩体结构和稳定分析岩体结构面和结构体的类型和特征：赤平极射投影等结构面的图示方法；根据结构面和临空面的关系进行稳定分析。

二、重点、难点：各种地貌形态的特征和成因、岩体结构面和结构体的类型和特征以及根据结构面和临空面的关系进行稳定分析。

三、内容讲解：第三节地貌和第四纪地质地貌即地表形态(地形)。

地貌形态大小不等，千姿万态，成因复杂，但总的说来，地貌形态是内外地质营力互相作用的结果。

第四纪是地球发展的最新阶段，它包括更新世和全新世。

一、主要地貌形态的特征与成因地貌形态是由地貌基本要素所构成。

地貌基本要素包括：地形面、地形线和地形点，它们是地貌形态的最简单的几何组分，决定了地貌形态的几何特征。

自然界的地貌形态虽被人归结为上述三种地貌基本要素所构成。

【例题1】构成地貌形态的地貌基本要素中不包括（）。

A. 地形面B. 地形线C. 地形点D. 走向线答案：D地形面：可能是平面、曲面或波状面。

例如山坡面、阶地面、山顶面和平原面等。

地形线：两个地形面相交组成地形线(或一个地带)，或者是直线或者是弯曲起伏线，例如分水线、谷底线、坡折线等等。

地形点：两条(或几条)地形线的交点，或孤立的微地形体构成地形点，这实际上是大小不同的一个区域，例如山脊线相交构成山峰点或山鞍点、山坡转折点和河谷裂点等。

任何一种地貌形态的特点，都可以通过描述其地貌形态特征和形态测量特征反映出来。

地貌基本形态具有一定的简单的几何形状，但是地貌形态组合特征，就不能用简单的几何形状来表示，而必须考虑这一形态组合的总体起伏特征，地形类别和空间分布形状。

例如，山前由若干洪积扇群集所构成的洪积平原，这是一种地貌形态组合，其中每一个洪积扇作为一个基本地貌形态，具有扇形几何特征；但这一形态组合的特征则是纵向倾斜，横向和缓起伏，呈条状分布的洪积倾斜平原。

岩土工程中的抗滑稳定分析岩土工程是工程领域中重要的一个分支，它主要研究土壤和岩石的性质、行为以及其在工程结构中的应用。

而在岩土工程中，抗滑稳定分析是一个至关重要的环节。

抗滑稳定分析是指在设计和施工过程中，对土壤或岩体的抗滑稳定性进行评估和分析的过程。

这种分析主要通过计算土体或岩石的抗滑安全系数，来判断在不同荷载作用下岩土体是否会发生滑动或破坏。

在抗滑稳定分析中，最常用的方法是松弛体法。

这种方法首先假设土体是一个松弛的体，然后施加荷载使其发生变形。

通过计算变形过程中产生的相应应力，可以得到抗滑安全系数。

通过这种方法，可以对土体的抗滑性能进行评估和预测。

此外，还有一种常用的分析方法是变形体法。

这种方法是在土体或岩体中定义一个变形体，然后应用力学原理进行计算。

通过计算变形体在荷载作用下的应力和变形，可以得到土体或岩体的抗滑安全系数。

抗滑稳定分析在岩土工程中的应用非常广泛。

在土坡工程中，通过抗滑稳定分析可以判断土坡的稳定性，并采取相应的措施来防止滑坡的发生。

在地基工程中，抗滑稳定分析可以帮助设计师评估地基的稳定性，并制定相应的地基处理方案。

在基岩挖掘工程中，抗滑稳定分析可以帮助设计师确定岩体的稳定性，并为工程施工提供重要指导。

然而，在进行抗滑稳定分析时，也面临一些挑战和困难。

首先，土壤和岩石的物理性质和力学性质非常复杂，难以精确描述。

其次，荷载的大小和方向也会对抗滑稳定性产生影响。

再次，地下水的变化也会对土体或岩体的抗滑稳定性产生重要影响。

因此，在进行抗滑稳定分析时，需要综合考虑多种因素，并进行全面的分析。

面对这些挑战，岩土工程师需要充分了解土壤和岩石的性质，掌握抗滑稳定分析的原理和方法。

同时，也需要结合实际工程情况，进行合理的假设和简化，以便进行分析和计算。

此外，准确的数据收集和现场监测也是保证抗滑稳定分析结果准确性的重要手段。

总之，抗滑稳定分析在岩土工程中发挥着重要的作用。

它是设计和施工过程中不可或缺的环节，可以帮助工程师评估和预测土体或岩体的抗滑稳定性。

边坡岩体稳定性分析的计算方法边坡岩体稳定性分析是地质工程设计工作中十分重要的一部分，是评价和研究边坡岩体稳定性的重要方法之一。

随着地质工程的发展，计算机技术的发展和应用，计算边坡岩体稳定性的方法也在不断发展和完善。

本文介绍了边坡岩体稳定性分析的计算方法，以及计算边坡岩体稳定性的重要步骤和要素。

二、边坡岩体稳定性的计算方法1.计算要求计算边坡岩体稳定性的要求是首先进行岩体的力学性质分析，确定岩体的抗剪强度和抗压强度，以及岩体的尺寸、形状、排列结构和构造；随后确定边坡的几何形状参数和水文地质因素，以及重力作用体系的参数；最后，按照边坡分析方法进行计算，确定边坡岩体的稳定系数。

2.计算过程（1）岩体力学性质分析。

首先分析岩体的抗剪强度和抗压强度，其次施加水平和垂直运动，确定岩体的变形特性；（2）边坡几何形状分析。

确定边坡的几何形状参数，包括坡度、坡面宽度、坡面长度等，同时确定水文地质因素，如雨水、渗水、地下水等；（3）重力作用体系分析。

确定边坡岩体的重力作用体系，包括自重、滑移压力、地下水压力、渗水压力等；（4）运用边坡分析方法计算边坡岩体的稳定性。

可以采用等效滑动面法、艾里克斯准则、薛定谔方程等方法，计算边坡岩体的稳定性。

三、边坡岩体稳定性分析的要素1.岩体力学特性岩体的抗剪强度和抗压强度是影响边坡岩体稳定性的主要因素之一。

岩体的抗剪强度可以通过抗拉强度、抗折强度等相关试验来测定，而抗压强度可以通过抗压强度试验、岩石试验等来确定。

2.边坡几何参数边坡几何参数是指边坡的坡度、坡面宽度、坡面长度等参数，这些参数是影响边坡岩体稳定性的重要因素。

一般来说，边坡坡度越陡，边坡稳定性越低；坡面宽度、坡面长度越小，边坡稳定性越低。

3.水文地质条件水文地质条件是指边坡周围的雨水、渗水、地下水等情况，这些条件也是影响边坡岩体稳定性的重要因素。

一般来说，边坡周围有大量雨水、地下水时，边坡稳定性就会变差。

4.重力作用体系重力作用体系是指边坡岩体受到的重力、滑移压力、地下水压力、渗水压力等因素的综合作用，这也是影响边坡岩体稳定性的重要因素。

边坡工程地质问题边坡是自然或人工形成的斜坡，是人类工程活动中最基本的地质环境之一，也是工程建设中最常见的工程形式。

斜坡的形成，使岩土体内部原有应力状态发生变化，出现坡体应力重新分布，主应力方向改变，应力又产生集中；而且，其应力状态在各种自然营力及工程影响下，随着斜坡演变而又不断变化，使斜坡岩土体发生不同形式的变形与破坏。

不稳定的天然胁迫和人工边坡，在岩土体重力、水及震动力以及其它因素作用下，常常发生危害性的变形与破坏，导致交通中断、江河堵塞，塘库淤填，甚至酿成巨大灾害。

根据组成边坡的主体材料不同，边坡可分为土质边坡和岩质边坡两种，而这两者主体材料的结构、性质差别很大，其存在的工程地质问题也不相同，需要分开进行研究。

边坡的稳定是一个比较复杂的问题，影响边坡稳定性的因素较多，简单归纳起来有边坡体自身材料的物理力学性质、边坡的形状和尺寸、边坡的工作条件及边坡的加固措施等几个方面。

一、岩质边坡工程地质问题（一）岩体结构及稳定性分析方法（6）边坡处于强震区或邻近地段，采用大爆破施工。

采用工程地质类比法选取的经验值（如坡角、计算参数等）仅能用于地质条件简单的中、小型边坡。

（三）岩体稳定的结构分析—赤平极射投影图法岩体的破坏，往往是一部分不稳定的结构体沿着某些结构面拉开，并沿着另一些结构面向着一定的临空面滑移的结果。

这就揭示了岩体稳定性破坏所必需具备的边界条件（切割面、滑动面和临空面）。

所以，通过对岩体结构要素结构面和结构体分析，明确岩体滑移的边界条件是否具备，就可以对岩体的稳定性作出判断。

这就是岩体稳定的结构分析的基本内容和实质。

而赤平极射投影图法就是岩体稳定的结构分析的方法。

1．作图方法：以最基本的面结构面的产状为例作如下简单介绍。

如已测得两结构面产状如表1-3表1-3 结构面产状表结构面走向倾向倾角J1 N30°E SE 40°J2 N20°W NE 60°作此两结构面的赤平极射投影图，并求其交线的倾向和倾角。

岩石稳定性分析方法及应用岩石稳定性是岩土工程中非常重要的一个研究方向。

在工程中，岩石的稳定性对于确保工程的安全和可靠性至关重要。

本文将介绍一些常见的岩石稳定性分析方法，并探讨其在工程实践中的应用。

一、岩石稳定性分析方法1. 直观法直观法是最简单常用的一种岩石稳定性分析方法。

它基于对岩体的直观观察和经验判断，主要包括裂缝分布、岩体断面形态、岩体颜色变化等方面的观察。

通过对这些直观指标的分析，可以初步评估岩石的稳定性。

2. 摩尔－库伦准则摩尔－库伦准则是基于极限平衡原理和强度理论的一种经典分析方法。

它将岩石视为具有一定内聚力的等效材料，基于材料的内聚强度和应变能耗散能力进行分析，计算岩体是否稳定。

该方法适用于简单的岩石体或者边坡稳定性分析。

3. 数值模拟法数值模拟法是利用计算机进行岩石稳定性分析的一种方法。

它基于有限元或有限差分法，将岩石体离散化为一系列有限大小的元素或节点，通过求解力学方程得到岩体的应力和应变分布。

数值模拟法可以考虑复杂的岩石结构和边界条件，对于复杂工程问题的分析具有较好的适用性。

二、岩石稳定性分析方法的应用1. 边坡稳定性分析在公路、铁路、水电站等工程中，岩石边坡的稳定性是一个必须要考虑的问题。

通过对边坡进行岩石稳定性分析，可以确定边坡的合理坡度和防护措施，确保工程的长期稳定运行。

2. 堡坎固结场稳定性分析堡坎固结场是矿山开采过程中的一个重要工程环节。

通过对岩石堡坎的稳定性进行分析，可以评估岩石的开挖难度和支护方案，确保矿山开采的安全和高效进行。

3. 岩石坝稳定性分析岩石坝在水利工程中应用广泛，其稳定性对于坝体的安全和工程的可靠性至关重要。

通过岩石稳定性分析，可以确定岩石坝的合理坡度和防护措施，保证坝体长期稳定运行，并防止坝体发生破坏。

总结：岩石稳定性分析是岩土工程中的重要内容，通过合理的分析方法和工具，可以评估岩石体的稳定状况，为工程的设计和施工提供科学依据。

本文介绍了一些常见的岩石稳定性分析方法，并探讨了它们在工程实践中的应用领域。

幻灯片1第四节：岩体的稳定性分析一、岩体稳定性与区域稳定性的关系区域稳定性的主要控制因素，也制约岩体的稳定性。

1)地壳板块的相对运动的强弱导致构造变动和产生高构造应力，从大范围控制了区域地层和岩体变形、位移或失稳。

2)活动性深大断裂活动（水平或垂直位移）引起区域地壳及其表层发生水平或升降运动，可引起位于断裂带的岩体变位或失稳。

3)地震活动在我国有些地区十分强烈，常引起大范围的构筑物的失稳和破坏。

幻灯片2二、岩体破坏类型分析1.岩体失稳的主要影响因素①受区域地壳稳定性控制。

②受岩体的结构特征、变形特征、强度特性、水稳性等控制。

③失稳的边界条件：岩体失稳要有一定的边界条件，即存在临空面和结构面组成的分离体。

④荷载的类型、大小和方向决定了岩体的受力状态。

⑤工程类别对岩体失稳方式有重要影响。

幻灯片32. 岩体破坏类型分析①当区域稳定性为相对稳定，工程岩体条件较好时，岩体失稳破坏的类型取决于边界条件、工程类型及工程荷载性质的组合特点，岩体失稳破坏的方式往往以剪切滑移方式为主。

②当区域稳定性为相对活动，工程的场地条件较好时③区域环境和工程场地均处于突出的高水平构造应力状态时④当区域相对稳定，岩体抗压强度较高，不具备滑移的边界条件，地面建筑物承受强大的风荷载时，可能发生张拉破坏导致建筑物倾倒。

幻灯片4⑤区域相对稳定，工程场地为河流之滨，岩体本身条件较差，在建筑物荷载的作用下，建筑持力层将发生过大的压缩沉陷变形，与其侧向膨胀变形相对应的侧向压力将使岸坡前持力层发生压缩破坏，导致建筑物向河中倾覆，或沿可能的滑动面滑动。

幻灯片53. 岩体稳定分析国内外应用于岩体稳定性分析的方法有：地质分析类比法岩体结构分析与计算法岩体稳定性分类法数值模拟计算法地质模拟试验法等。

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。

浅析危岩稳定性方法一、我国危岩研究现状危岩崩塌、山体滑坡、泥石流等地质灾害时有发生，灾害多发地区集中分布在15个地区，受灾面积达173万平方公里，尤其是公路、铁路等线状工程受害最为严重。

由于灾害发生具有隐蔽性强、受灾面广、受灾点多等特点，给公路、铁路沿线沿线带来严重的生命及财产安全威胁[1]。

铁道部门自上世纪中期加大对铁路沿线危岩的重视，危岩研究也成为重点研究对象，国内专家在这方面的研究也取得十分显著的成果，结合危岩特性，根据地质情况、路面情况对危岩风险水平作出评估。

当然，由于危岩体属于边坡工程研究的范畴，遵循边坡工程的学科体系，所以对危岩体的研究必须要按边坡工程研究的套路进行，对多种学科进行渗透、结合，除了数学、岩土力学、工程力学、工程地质学等学科以外，还要结合岩土工程测试技术、计算机仿真等技术，我们虽然取得令人瞩目的丰硕成果，但还有很多实际的问题急需解决。

危岩体工程的地质条件复杂、裂缝多、软弱夹层相互交割，其破坏形式多种多样，失稳原因复杂性、隐蔽性给稳定评估工作带来极大困难，因此，对于危岩研究的力度和重视不容懈怠。

我国对危岩和崩塌地质灾害稳定性的研究主要分三个阶段：定性分析阶段、理性认识阶段、成熟稳定阶段。

定性分析阶段是指七十年代以前，对其研究仅仅停留在对危岩崩塌及其他地质灾害的定描述与识别的层面。

第二个阶段是七十年代到八十年代，对其认识从感性上升到理性，分类研究危岩、崩塌形成機制的主要特点，积极开展数值模拟和物理模拟，将重大地质灾害的变形破坏机制再现；第三个阶段是指八十年代以后，随着计算机技术的飞速发展，实现了边坡数值的模拟技术，利用计算机对边坡开挖至破坏过程进行定量或者半定量地模拟，这已成为危岩、崩塌研究的新方向。

另外，诸如信息论方法、系统论方法、模糊数学等理论也为半坡稳定性研究注入新的生命力，开辟了更为广阔的前景[2]。

二、危岩类型结合实际调查，根据危岩的几何特征、边界结构面特征、岩体结构特征、组合关系和特性，把危岩分为砌块式、孤立式、软弱基座式、楔块式、倾倒式、悬挂式和贴坡式等七种基本的类型。

岩石岩体的裂纹扩展机理与稳定性分析岩石岩体是地球的基础构造之一，其内部存在着各种裂纹。

对于岩石岩体的裂纹扩展机理与稳定性分析的研究对于地质工程和地震预测具有重要意义。

本文将从裂纹扩展的机理和岩体的稳定性两个方面进行论述。

一、裂纹扩展的机理在岩石岩体中，裂纹的扩展是由于外部应力的作用下所引起的。

岩石岩体中的裂纹可以分为两类，一类是存在于岩石岩体内部的裂纹，另一类是存在于岩体表面的裂纹。

这两类裂纹的扩展机理有所不同。

对于岩石岩体内部的裂纹，其扩展机理主要包括弹性扩展和塑性扩展两种情况。

在弹性扩展情况下，岩体受到外部应力的作用后，裂纹会随着应力的消散而逐渐扩展。

而在塑性扩展情况下，岩石岩体由于内部的应力集中会发生塑性变形，从而导致裂纹的扩展。

岩石岩体表面的裂纹主要是由于外部环境的作用而引起的，如风化、水蚀等。

这些外部环境的作用会导致岩体表面的裂纹逐渐扩展，并最终导致岩体的剥离。

二、岩体的稳定性分析岩体的稳定性分析主要是对岩体的破坏机理进行研究，以评估其对外界应力的承受能力。

稳定性分析可以从岩体的内部结构和外界应力两个方面进行。

对于岩体的内部结构，其稳定性主要取决于岩体中裂纹的分布和形态。

裂纹越多越密集，岩体的强度就越低，稳定性就越差。

此外，裂纹的形态也会影响岩体的稳定性。

如果裂纹形态呈乱石块状，岩体的稳定性就会较好。

但如果裂纹呈片状或逆片状，岩体的稳定性就会较差。

外界应力是岩体稳定性的另一个重要因素。

外界应力的大小和方向会对岩体的稳定性产生显著影响。

当外界应力超过岩体的强度极限时，岩体就会发生破坏。

而应力的方向也会影响岩体的稳定性，垂直于裂纹的应力会促进裂纹的扩展，从而降低了岩体的稳定性。

总结岩石岩体的裂纹扩展机理与稳定性分析是地质工程和地震预测中的重要研究内容。

裂纹的扩展机理包括弹性扩展和塑性扩展，而岩体的稳定性分析则主要从岩体的内部结构和外界应力两个方面入手。

深入研究岩石岩体的裂纹扩展机理与稳定性，有助于实施有效的地质工程和预测地震的发生。