边坡岩体稳定性分析-专题(1)

岩质边坡的稳定问题历来是边坡工程稳定性分析和研究的重要课题。

岩质边坡的变形和破坏主要受岩体中发育的各类结构面所控制。

利用极射赤平投影(以下简称赤平投影)方法进行岩质边坡稳定性的分析，可直观地表明各组结构面的组合关系、组合切割体与边坡的相对关系、不稳结构体可能变形失稳的方向等，由此得到边坡变形的边界条件，对边坡的稳定性作出定性分析和评价。

从20世纪80年代，赤平投影方法开始引进到工程地质学中，用于分析工程岩质边坡的整体稳定性，现已得到了广泛应用，是目前分析岩质边坡稳定问题的主要方法之一。

笔者综合已有理论分析方法与工程实践，从简洁、实用的角度出发，结合工程实例，总结提出赤平投影法分析岩质边坡稳定性的图解模板，谨供同行研究参考。

1 赤平投影法分析岩质边坡稳定性的基本方法赤平投影法在进行工程岩质边坡的稳定性分析赤平投影法分析岩质边坡稳定性图解模板时，具有一定的假设前提，即边坡岩体是刚性的，不考虑内部块体之间的应变，同时忽略条件力的作用，只考虑块体滑动力与抗滑力的作用。

1． 1 岩体中发育 1 组结构面的情况边坡岩体中仅发育 1 组结构面时，可能的失稳岩体滑动方向即为结构面的倾向，边坡稳定性分析比较简单，可以概括为 3 种工况:( 1)当结构面倾向与边坡倾向相反，则不考虑结构面倾角大小，边坡是稳定的;( 2)当结构面倾向与边坡倾向相对一致，倾角大于边坡倾角，边坡是较稳定的;(3)当结构面倾向与边坡倾向相对一致，倾角小于边坡倾角，边坡是不稳定的。

这是一种最基本、理想的状况，实际工程边坡岩体中分布的结构面远较之复杂。

1． 2 岩体中发育 2 组结构面的情况边坡岩体中发育 2 组结构面时，边坡的稳定则主要受控于结构面的组合情况。

用赤平投影方法，根据结构面和边坡的产状作赤平投影图，分析结构面组合交线与边坡投影弧的相对关系，判断边坡的稳定状态，通常有以下 5 种情况( 如图 1)。

图 1 两组结构面和边坡的赤平投影关系图(1)图1中，2组结构面(J1，J2)的交点(M)位于人工边坡(cS)及天然边坡(nS)投影弧的对侧(图1－a)。

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。

边坡稳定性分析
1、边坡稳定性分析之前，应根据岩土工程地质条件对边坡的可能破坏方式及相应破坏方向、破坏范围、影响范围等作出判断。

判断边坡的可能破坏方式时应同时考虑到受岩土体强度控制的破坏和受结构面控制的破坏。

2、边坡抗滑移稳定性计算可采用刚体极限平衡法。

对结构复杂的岩质边坡，可结合采用极射赤平投影法和实体比例投影法；当边坡破坏机制复杂时，可采用数值极限分析法。

3、计算沿结构面滑动的稳定性时，应根据结构面形态采用平面或折线形滑面。

计算土质边坡、极软岩边坡、破碎或极破碎岩质边坡的稳定性时，可采用圆弧形滑面。

4、采用刚体极限平衡法计算边坡抗滑稳定性时，可根据滑面形态按本规范附录A选择具体计算方法。

5、边坡稳定性计算时，对基本烈度为7度及7度以上地区的永久性边坡应进行地震工况下边坡稳定性校核。

6、塌滑区内无重要建(构)筑物的边坡采用刚体极限平衡法和静力数值计算法计算稳定性时，滑体、条块或单元的地震作用可简化为一个作用于滑体、条块或单元重心处、指向坡外(滑动方向)的水平静力，其值应按下列公式计算：
Q e＝αw G (5.2.6-1)
Q ei＝αw G i (5.2.6-2)
式中：Q e、Q ei——滑体、第i计算条块或单元单位宽度地震力(kN/m)；
G、G i——滑体、第i计算条块或单元单位宽度自重[含坡顶建(构)筑物作用](k N/m)；
αw——边坡综合水平地震系数，由所在地区地震基本烈度按表5.2.6确定。

表5.2.6 水平地震系数
7、当边坡可能存在多个滑动面时，对各个可能的滑动面均应进行稳定性计算。

第8章边坡岩体稳定性分析边坡岩体稳定性分析是边坡工程设计的关键环节之一、在建设工程中，边坡是指地质构造变化明显而形成的山坡或斜坡，而岩体是指由岩石组成的固体颗粒集合体。

在边坡岩体稳定性分析中，需要考虑边坡的土壤、岩石和水等因素对边坡稳定性的影响，以确定边坡的合理设计和安全性。

边坡岩体稳定性分析的基本原理是力学原理。

通常采用经验法、力学分析法和数值计算法等方法进行边坡稳定性分析。

其中，经验法是基于大量实际工程经验总结出来的计算方法，主要适用于简单边坡情况。

力学分析法则基于力学原理，通过分析岩体的剪切强度和荷载作用，来判断边坡的稳定性。

而数值计算法则通过有限元分析等方法，将边坡划分为若干个小单元，利用数值计算模拟岩体的应力应变分布，进行稳定性判断。

在边坡岩体稳定性分析中，常用的参数包括岩石的抗剪强度、岩石的内摩擦角、岩石的弹性模量等。

这些参数可以通过现场调查、室内试验和文献资料等方式获取。

在进行力学分析时，需要根据实际情况确定边坡的几何形状、岩体的分层结构和布设方式等信息，以便进行准确的力学计算。

同时，需要考虑边坡所受的各种荷载，包括永久荷载、活载、地震荷载和水荷载等。

在进行边坡岩体稳定性分析时，需要首先建立边坡的地质模型。

通过对边坡的地质情况进行详细调查，确定边坡的地质构造、岩层的倾角和岩层的岩性等信息。

然后，需要根据边坡的土壤和岩石特性进行实验室试验，获取各种参数，如内摩擦角、剪切强度和弹性模量等。

接下来，可以利用力学原理进行边坡的稳定性分析。

可以使用数值计算软件进行有限元分析，得到边坡各个部位的应力应变分布情况，并进行稳定性判断。

也可以通过手工计算，利用力学公式和图表进行稳定性分析。

边坡岩体稳定性分析的结果可以为工程设计提供指导。

通过分析边坡岩体的稳定性，可以确定边坡的坡度和坡向，以及采取的加固措施。

同时，还可以预测边坡未来可能发生的变形和破坏情况，以便进行风险评估和应对措施的制定。

此外，边坡岩体稳定性分析还可以指导施工过程中的安全操作，减少事故的发生。

边坡岩体稳定性
首先我们先了解边坡岩体稳定性基本情况：
边坡稳定性的一般理解是边坡中的滑动体沿滑面破坏，即抗滑力与滑动力之比。

当比值等于1,为极限平衡状态；大于1，为稳定状态；小于1，为不稳定状态。

这是一种岩体破坏的稳定性概念。

现阶段，建筑企业常用边坡稳定性分析方式如下：
分析方法是以岩体结构为基础，判断边坡变形破坏的形式，应用岩体力学的基本理论和方法，做出定量评价，为边坡工程设计提供科学依据。

分析步骤如下：
①应用岩体结构分析方法，划分边坡岩体结构类型，并根据类型判断边坡破坏形式：块状结构边坡，由多组结构面组合,发生块体或楔形体破坏（图1）；层状结构边坡，由单一的层面或断层组成，沿平面发生滑动破坏（图2）；碎裂结构边坡,由多组密集的结构面组合,沿多组结构面发生追踪破坏（图3）；散体结构边坡，一般是指严重风化岩体，破坏形式近似为圆弧形（图4）。

②在岩体结构分析的基础上，根据岩体的受力条件，如岩体自重、爆破力、工程作用力、地下水作用等，用力学分析方法进行计算。

计算方法有平面的极限平衡解析法；楔形四面体的极限平衡分析法；赤平极射投影与实体比例投影相结合的图解法；边坡岩体应力和应变状态的有限元法。

这些方法都能给出边坡稳定性的定量评价。

③在力学分析的基础上，从地质成因方面着重分析岩石性质、结构面的性质、地下水动态性质等因素随时间的变化，判断边坡稳定性的变化趋势，为确保边坡稳定提出加固措施。

根据以上步骤的综合分析结果，选定边坡设计方案，并进行技术论证和经济比较、确定合理的稳定坡角。