水对岩石力学特性及边坡稳定的影响及其机理分析

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孟召平等人提出的含水量与岩石力学性质拟合方程较为符合工程实际。降雨是引发滑坡灾害的重要因素之一，目前研究降雨对边坡稳定性影响的方法主要有两种：统计分析方法和数值模拟方法。对降雨引起的岩质边坡失稳现
象的研究结果表明，影响机理主要有：其降雨软化坡体、地下水位的升高、降雨对边坡坡面的冲蚀、一岩化学作用水以及裂隙中的渗流等。关键词：滑坡；降雨；含水量；力学性质；机理
第１Ｏ卷
第４期
南水北调与水利科技
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Ｖｏ．０Ｎｏ４１１．
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中图分类号：Ｖ２３６ＴＵ４Ｔ２．；１文献标识码：Ａ文章编号：６２１８（０２０ —０６０１７—６３２１）４０８—４
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摘要：采用ＭＴＳ１．４电液三轴伺服试验系统，８５０对安康至陕川界高速公路沿线的几处典型边坡岩石试样进行了室内试验分析，结果表明，几种不同岩性试样的物理力学性质（包括单轴抗压强度、弹性模量和泊松比）随含水量的增加呈现减小的趋势，中石灰岩和板岩随含水量的增加力学性质变化较大，岩和闪长岩变化较小。试验结果证实其砂
２１０２年８月
ｄｉ０３２／Ｐｄ１０．０２０Ｏ６ｏ：．７４Ｓ．．２１２１．４８１
Hale Waihona Puke 水对岩石力学特性及边坡稳定的影响及其机理分析
马豪豪刘保健姚贝贝，，
（＿１长安大学公路学院，西安７０６；．１０４２同济大学地下建筑与工程系，上海２０９）００２
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影响边坡稳定性因素分析及处理方法

影响边坡稳定性因素分析及处理方法摘要：土坝、河岸、路堤、挖坡以及山坡有可能因稳定性问题而产生滑坡。

大片土体从上滑下堆积在坡脚前。

滑动也可能影响到深层，上部土体大幅度下滑而引起坡脚向上隆起，向外挤出，整个滑动体呈现转动状。

此外，土坝、河堤的滑坡还会引起垮坝，乃至发生大的洪水，河岸的滑坡还会造成很大的波浪，致使在很长的距离内产生灾难。

关键词：边坡稳定性；分析及处理；方法在众多的地质灾害中，边坡失稳灾害以其分布广且危害大，而对国民经济和人民生命财产造成巨大的损失。

因此，研究边坡变形破坏的过程，分析其失稳的主要影响因素，对正确评价边坡的稳定性、采取相应有效的边坡加固治理措施具有重要的现实意义。

一、边坡定义及分类边坡是指地壳表面一切具有临空面的地质体，其特点是具有一定坡度及高度。

按其形成因素可以分为自然斜坡和人工边坡。

二、边坡稳定性的影响因素边坡的稳定性受多种因素影响，可分为内部因素和外部因素。

1、内部因素边坡在形成的过程中，其内部原有的应力状态发生了变化，引起了应力集中和应力重分布等。

为适应这种应力状态的变化，边坡出现了不同形式和不同规模的变形与破坏。

内部因素包括岩性、岩体结构及构造、构造运动、地下水流、地表水等因素。

（1）、岩性岩性即岩土形式所产生的种种影响，它包括了岩石的物理力学性质和化学性质，如岩土的组成、强度、硬度、抗风化的能力、抗软化的能力以及透水性等等。

（2）、岩体的结构及构造通常所说的岩体结构包含结构体和结构面。

结构体则是由不同形状的各类结构面组合并将岩体切割成单元块体。

岩石物质分异面及不连续面被称为结构面。

它是具有一定方向、规模、形态和特性的面。

岩体的结构主要是指结构面和岩块的特性以及它们之间的排列组合。

对边坡稳定性产生影响的岩体结构因素主要包括：结构面的倾向，结构面的倾角和走向，结构面的组数和数量，及其的起伏差和表面的性质，以及软弱结构面。

（3）、构造运动大地构造运动通常划分为以断裂为主的地壳断裂运动和以折皱为主的地壳折皱运动，这两种运动都会产生构造应力。

岩质边坡稳定性分析计算

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

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。

水对岩质边坡的影响

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水对岩石边坡的影响
降雨对边坡的影响主要是使岩体的含水量增大，并且增加边坡的坡顶张拉裂隙积水深度，坡顶张拉裂隙积水深度对边坡稳定性影响更为显著，坡顶张拉裂隙无积水变化至积水深度比Zw/H =0.1 时，边坡抗滑稳定性系数下降了约64%，而相应的边坡抗倾覆稳定性系数下降了约75%，此时边坡内部雨水的排出尤为重要。因而在工程实际中，应尽量避免坡顶裂隙的水流渗入，同时必须做好坡体内部的渗水出排工作。
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水对岩石边坡的影响
在岩质边坡稳定性分析中地下水的作用主要为结构面中的水力作用，即沿结构面分布的裂隙水压力和渗透力。渗透力是指地下水在边坡中的流动对岩土体介质产生的一种作用渗透力的分布与大小取决于地下水在边坡中的水力梯度。对于边坡工程而言，地下水在边坡中的运动一般符合达西定律，即渗透力与水力梯度呈线性关系，力的作用方向与水力梯度矢量方向一致。结构面裂隙水压力为作用于结构面法向的静水压力，其大小取决于结构面上的水头分布。
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水对岩石边坡的影响
水不仅导致岩石的的强度降低，而且由于岩体中的存在大量的裂隙，会导致岩体内部产生裂隙水压力和渗透力。关于岩石遇水强度降低从而影响岩石边坡的稳定性原因，许多学者和专家作了大量的试验, 认为水对岩石强度的弱化程度取决于岩石的物理性质、初始状态、含水率、容重以及应力状态等因素, 但没有考虑岩体本身结构对其强度的影响。
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水对岩石边坡的影响
对岩石边坡稳定性分析时不仅需考虑水对边坡岩土体介质的物理化学作用外，主要考虑水的力学作用即静水压力和渗透力作用。另一方面，水作为地质因素对岩体的物理力学性质有着重要影响，在边坡工程中普遍存在应力场和渗流场的耦合，但由于岩体渗流场和应力场耦合较为复杂，其研究理论还不成熟，还不能在工程实践中很好的应用。因此，在计算地下水水力作用的分布和大小时，往往对其水力学模型进行了一定的简化，同时，由于对水的作用机制研究得不够充分以及人们认识上的差异性，常常导致在实际工程应用中出现水压力重复计算的现象

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岩质边坡稳定性分析计算

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