第六章 岩质边坡稳定性的工程地质分析
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岩质边坡稳定性分析计算引言:岩质边坡是指由岩石构成的边坡体,它的稳定性分析是地质工程中的一项重要内容。
本文将围绕岩质边坡的稳定性分析进行详细讨论,包括边坡的力学特性、稳定性分析的方法和计算步骤。
一、岩质边坡力学特性:岩质边坡的力学特性主要包括边坡坡度、岩性、结构构造、地质构造、坡面覆盖物、地下水等。
这些因素对边坡的稳定性有着重要影响。
1.边坡坡度:边坡坡度是指地面或水平面与边坡倾斜线的夹角,是影响边坡稳定性的重要因素。
坡度越大,边坡的稳定性越差。
2.岩性:岩石的强度、粘聚力、内摩擦角等岩性参数对边坡稳定性有着重要影响。
一般来说,岩性较强的边坡稳定性较好。
3.结构构造:边坡中的断层、节理、褶皱等结构构造对边坡的稳定性有着重要影响。
结构面的发育程度和倾角越大,边坡的稳定性越差。
4.地质构造:地质构造包括岩层倾角、层面、节理等,对边坡的稳定性具有重要影响。
地质构造的研究可以帮助我们了解边坡的受力特点和变形规律。
5.坡面覆盖物:坡面覆盖物通常包括土壤、草地、水层等,这些覆盖物的分布情况和特性对边坡的稳定性有着显著影响。
6.地下水:地下水的存在对边坡的稳定性具有重要影响。
当地下水位上升时,边坡会受到水的浸润,导致边坡强度降低,从而增加边坡失稳的可能性。
二、岩质边坡稳定性分析方法:岩质边坡的稳定性分析方法主要有极限平衡法和有限元法两种,下面将对这两种方法进行介绍。
1.极限平衡法:极限平衡法是一种经典的岩质边坡稳定性分析方法,它基于边坡体在其稳定状态下的力学平衡原理进行计算。
这种方法通常将边坡分割为无限小的切割体,并假设切割体沿着内摩擦边界面滑动,从而得到边坡的稳定状态。
2.有限元法:有限元法是一种基于有限元理论进行边坡稳定性分析的方法。
这种方法将边坡体离散为有限数量的单元,通过求解单元之间的位移和应力,得到边坡的稳定状态。
有限元法能够模拟较为复杂的边坡几何形状和边界条件,但计算复杂度较大。
三、岩质边坡稳定性计算步骤:进行岩质边坡稳定性分析计算时,通常需要进行以下步骤:1.边坡参数确定:根据实地调查和实验数据,确定边坡的坡度、坡高、岩石强度参数、结构面参数等。
例析边坡工程地质条件及稳定性前言:边坡稳定性问题是一项复杂的系统工程问题,它涉工程地质学、岩体力学和计算科学等多种学科交叉,一直是岩土工程的一个重要研究内容[1]。
土质边坡开挖引起土体卸荷,引起应力重分布和应力集中,坡体为适应这种变化,将发生不同形式的变形与破坏,出现滑坡等灾害情况。
因此,为最大限度减少因边坡失稳导致的重大人员伤亡、巨大经济损失、工程建设受阻等事件的的发生,需要对边坡的稳定性做出正确的预测和评价,并提出相关建议和工程处理措施。
本文结合某市地区边坡实际情况,对该边坡所处的地形地貌、地层岩性、裂隙发育特征、水文条件等影响边坡稳定性的主要工程地质要素進行系统分析,采用瑞典条分法对边坡稳定性进行定量分析,可以为类似土质边坡稳定性分析评价和治理提供借鉴。
1.工程地质条件1.1 工程概况某市地区边坡呈近北东(NE40°)走向,倾向近东向(E100°),边坡宽约50m,高3~15m,总长约540m(见图1)。
1.2 地形地貌边坡地貌类型为丘陵区,危险边坡地形呈东北高西南低,东部比较陡峭,西部较为平缓。
东区边坡的下部坡脚为出露的岩石,西部坡脚为土坡。
1.3 地层岩性根据详细勘察报告,危险边坡发育地层主要为石炭系砂岩、泥质粉砂岩风化层,岩石节理裂隙发育。
①植物土层黄褐色,松散,稍湿,主要为粉土、粉质粘土组成,局部含较多砂粒,局部含少量的植物根茎及有机质,主要分布于边坡表层。
图1 边坡平面图②全风化砂岩层黄褐色,风化剧烈,岩芯呈坚硬土状,含较多砂砾,遇水软化溃散,局部含有黑色的全风化泥质粉砂岩及煤屑。
③强风化岩层该层依据岩性的不同分为两个亚层即强风化砂岩层、强风化泥质粉砂岩层。
强风化砂岩:黄褐色,风化强烈,岩芯呈半岩半土状,局部土夹碎块状,局部夹泥质粉砂岩风化残余,局部含中风化岩块,遇水软化溃散,岩石节理裂隙发育。
该层分布广泛,厚度变化较大,总体较厚,主要位于边坡的中心位置。
强风化泥质粉砂岩:黑色,局部紫红色,风化强烈,岩芯呈半岩半土状,土夹碎块状,局部见有煤屑,局部含中风化岩块,岩芯遇水软化。
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)。
边坡稳定性的工程地质研究复习资料1、边坡稳定性问题的特点:(1)自然界普遍存在、工程中大量遇到;(2)变形破坏形式多样、机理差别大;(3)在时间、空间分布上具有集中性和随机性;(4)分布广、稳定问题突出;(5)危害大。
破坏机理:侵蚀下切、人工开挖等:边坡逐渐形成、高陡;稳定边界条件逐渐变化;地应力的大小和方向不断调整、变化;边坡岩体产生相应变形→由量变到质变,条件具备时产生破坏。
2、边坡应力分布的一般特征:(1)坡面附近主应力迹线发生明显偏转,愈靠近临空面,最大主应力愈接近平行临空面,最小主应力则与之近于直交;(2)在自重应力场作用下,边坡深部岩体最大主应力为垂直方向,逐渐转为与坡面平行,在坡顶及后缘常出现拉应力,在坡内形成与坡面平行的张裂缝。
大概在离地面 1/3H处转为压应力;(3)当存在初始水平构造应力时,在边坡深处最大主应力为水平。
逐渐转为与坡面平行,同样在坡顶出现拉应力,在坡脚出现压应力集中;(4)从坡面向深部出现应力分带现象(应力松弛带、应力集中带、应力正常带),在坡面浅层形成平行坡面的张裂隙和与坡面大角度相交的剪裂隙。
3、影响边坡岩体应力分布的主要因素:(1)初始地应力,尤其是垂直于河谷的水平构造应力,初始水平剩余应力越高,越容易形成拉应力区,坡脚处最大剪应力越大;(2)坡形:坡高、坡度、坡底宽、凸凹坡坡越高,坡内拉压应力值呈线性增大坡角越大,拉应力范围增大,坡脚剪应力增大坡底宽越小,坡脚应力集中加剧。
凹形坡,应力集中程度小,有利于坡体稳定;(3)岩性:硬岩边坡地应力高;(4)岩体结构:软弱结构面的位置影响边坡应力4、边坡变形破坏的基本类型:(1)边坡变形:边坡无显著剪切位移或滚动,不致引起整体失稳。
形式:松弛张裂、倾倒变形、蠕变等;(2)边坡破坏:坡体以一定的速度出现较大位移,岩体产生整体滑动、滚动、转动。
形式:崩塌、滑坡;5、岩体的流变性(1)蠕变:应力不变,变形随时间增长而逐渐增加;(2)松弛:应变不变,应力随时间增长而有所减小的性状;(3)粘滞性:土的应力-应变关系随变形速率的变化而改变的性状;(4)长期强度:土的强度随时间增长而有所减小的性状。
岩土工程地质勘察及边坡稳定性评价研究摘要:岩土工程地质勘察是科学选择桩基础,使地基稳定性得以强化的重要保障,在工程施工中具有重要地位。
因此,岩土工程地质中边坡稳定性是衡量工程质量的一项重要指标,评价边坡稳定性也成为工程建设中必不可少的一个环节。
关键词:岩土工程;地质勘察;边坡稳定性引言地质勘察以自然科学和地球科学作为理论基础,要求专业技术人员充分应用水文地质、工程地质、岩土工程、计算机科学技术在内的诸多知识,在明确工程勘察的目的和任务基础上,对地下土层、地下水的分布等情况进行详细勘察、计算。
如果工程开挖过程中未能重视边坡勘察,边坡工程中的隐患会影响到岩土工程的质量。
在做好土质边坡岩土工程勘察工作的基础上,拟定边坡稳定性评价方案,综合掌握土质边坡的稳定度,为顺利推进岩土工程奠定良好基础。
一岩土工程地质勘察相关概述岩土工程地质勘察的核心内容就是探明岩土工程所在区域的地质条件,掌握地层分布情况,以及各地层的性质,同时对存在的地质问题进行分析研究,以保证地质条件评价的准确性,岩土工程地质勘察的核心内容是根据不同的勘察要求,以真实反映出不同施工区域的地质条件以及岩土的形态,再结合岩土工程具体的施工条件、建设要求等,给出标准、合规的地质勘察成果报告,为岩土工程的选址、规划设计、施工方案编制等提供有效的数据支撑和参考指导。
岩土工程地质勘察涉及到的内容比较多,影响地质勘察质量的因素比较多,为给岩土工程建设提供有效的地质条件支持,需要采取合适的勘察技术。
每种地质勘察技术都有各自的优缺点,在具体应用中需要结合岩土工程所在区域的实际情况,选择其中一种或者两种及两种以上的勘察技术,进行相互验证,以保证岩土工程地质勘察质量。
岩土工程地质勘察程序复杂,是一项系统又繁琐的勘察工作,需要结合实际情况,开展有针对性的勘察工作,才能为岩土工程施工建设提供有效的地质数据支撑,以保证整个项目能够顺利开展。
而且为保证岩土工程的质量和结构的稳定性,在开展岩土工程地质勘察工作中必须进行地震效应分析调查,以掌握施工场地的地质情况,并对深基坑进行全面科学的核算,利用核算结果来确定深基坑支护的方法和相关参数,以免出现基坑坍塌、积水等一系列问题。
岩石高边坡稳定性工程地质分析
一说到高边坡,相关建筑人士还是比较陌生的,高边坡基本概况如何?对于各类高边坡地质稳定性怎么分析?以下是为建筑人士梳理高边坡基本内容,具体内容如下:
下面通过本网站建筑知识专栏的知识整理,梳理相关高边坡的基本情况,主要的内容如下:
对于土质边坡高度大于20m、小于100m或岩质边坡高度大于30m、小于100m的边坡,其边坡高度因素将对边坡稳定性产生重要作用和影响,其边坡稳定性分析和防护加固工程设计应进行个别或特别设计计算,这些边坡称为高边坡。
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《岩石高边坡稳定性工程地质分析》基本内容:
《岩石高边坡稳定性工程地质分析》是黄润秋所著科学出版社出版的书籍。
《岩石高边坡稳定性工程地质分析》结合我国西部特殊的地域地质环境条件,针对边坡高陡、地质环境条件复杂及工程边坡开挖规模巨大等特点,全面阐述岩石高边坡稳定性分析的工程地质基础、变形破坏机理及稳定性分析和评价方法,主要内容包括总论、岩石高边坡工程地质环境条件、高边坡工程地质现场工作方法、高边坡岩体结构分析、自然和人工高边坡变形破坏机理、高边坡变形破坏的全过程模拟理论及渗流、强震条件下的高边坡稳定性评价、高边坡稳定性的过
程模拟与过程控制等,全书共12章。
《岩石高边坡稳定性工程地质分析》可供国土资源开发、地质灾害防治、水利水电、交通土建、矿山开采等领域以及高等院校、科研院所从事工程地质、岩土工程勘测设计的科研、教学、科技人员参考使用。
《岩石高边坡稳定性工程地质分析》基本信息:
作者黄润秋
ISBN 9787030367457
页数657
定价298.00元
出版社科学出版社。