工程地质学岩质边坡

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。

边坡结构形式分类边坡结构是指地质构造中的边坡，即由岩石、土壤、水等自然构成的倾斜表面。

边坡在自然地质环境中普遍存在，其形式多种多样。

根据边坡的地质特征和构造类型，可以将边坡结构划分为不同的分类，以便更好地进行工程设计和施工。

一、按边坡面的性质分为岩石边坡和土质边坡。

1. 岩石边坡岩石边坡是由岩石构成的边坡，主要有以下几种形式：（1）岩石裸露边坡：岩石直接暴露在边坡表面，没有任何土壤或植被覆盖。

（2）岩石夹土边坡：岩石中夹有部分土壤，土壤与岩石之间有明显的界面。

（3）岩石堆积边坡：岩石碎片堆积而成的边坡，边坡表面较为平坦。

（4）岩石枕木边坡：岩石分层平行，形成坡趾凸出的岩石枕木状边坡。

2. 土质边坡土质边坡是由土壤构成的边坡，包括以下几种类型：（1）完整土质边坡：边坡表面没有明显破碎和沉降，土壤结构和性质均较为连续。

（2）裂缝土质边坡：边坡表面出现明显的裂缝，土壤结构破碎，易于发生滑坡。

（3）互层土质边坡：边坡由不同结构和性质的土层交替堆积而成，易发生层滑。

二、按边坡的形态特征分为缓坡和陡坡。

1. 缓坡（1）平缓边坡：坡度小于等于15度，在地形上不明显。

（2）渐降边坡：坡度较缓，呈渐次降低的形态。

2. 陡坡（1）峭立边坡：坡度大于40度，陡峭的边坡形态。

（2）陡坡：坡度大于15度，但小于40度。

三、按边坡的滑体类型分为滑动型和倾覆型。

1. 滑动型边坡滑动型边坡是指由于边坡内部土壤层发生滑动而造成的边坡破坏，包括以下几种类型：（1）表层滑坡：主要由于边坡表层土壤的轻微滑动导致的边坡破坏。

（2）深层滑坡：滑动面深入到边坡内部，破坏范围较大。

（3）复杂滑坡：滑动面在边坡内部多个位置出现，破坏形态复杂。

2. 倾覆型边坡倾覆型边坡是指边坡整体发生向下倾覆的形式，包括以下几种类型：（1）前倾边坡：坡面向前倾斜，前倾角度较小。

（2）后倾边坡：坡面向后倾斜，后倾角度较大。

（3）既前倾又后倾边坡：坡面同时向前和向后倾斜，破坏范围较大。

岩质边坡地质灾害点基本特征范例（一）边坡坡体基本特征该边坡为前期人工开挖形成人工边坡，总体为岩质边坡，岩体质量等级为Ⅲ～Ⅳ级，坡顶高程9.35～26.69m，坡脚高程3.18～4.95m，坡向为60°，最大坡高约22m，坡宽约800m，坡度约70～80°，局部陡立。

坡面多呈直线型或凸型，悬挂较多危险岩块，局部分布有危险岩体，岩土体大多裸露，植被稀疏，节理裂隙发育，局部岩体较破碎，边坡主要发育5组节理裂隙，详见下表4-1。

坡度一般为20～30°，植被发育，局部地段分布中风化孤石，大小不等，直径以1～5m居多；坡顶北西侧距边坡顶部边缘约5～7m处冲沟发育，为干沟，总体走向约335°，坡度约20°，总长约40m，截面为V形；冲沟西侧修建有一条基本沿冲沟走向的拦石堤，总长约30m，浆砌块石结构，截面大致为矩形，宽约0.4m，高约0.5m，局部破损严重。

边坡坡脚沿公路修建有排水沟，长约100m，下底宽约0.6m，上顶宽约1.6m，深约0.55m，浆砌块石结构，目前局部出现破损，主要为砂浆脱落。

在排水沟靠近山体一侧有较多电缆管线（包括中国移动、中国电信、自来水管、电力电缆等），多数地段采用水泥浆管包裹型式，局部地段为地下暗埋型式，走向大致与排水沟走向一致。

（二）边坡变形破坏特征根据《勘查报告》中描述，边坡曾发生崩塌地质灾害，沿节理裂隙面发生了崩塌。

坡面岩体裸露，危岩体发育，有向着港湾大道的自由变形临空面。

危岩体主要分布在边坡浅表部位，受节理裂隙控制形成的不稳定岩体，岩性为中风化花岗岩，岩体呈块状，主要有8处，分布于坡面。

危岩WY1位于边坡坡面顶部，边坡坡面产状56°∠75°，由中风化花岗岩岩体组成，危岩体顶部标高约17m，底部标高约5m，空间形态大致呈层叠状，最大垂直落差约12m，节理裂隙发育，岩体被张裂隙切割成块状，岩体前端悬空，主要发育有两组节理裂隙：L1产状150°∠55°，L2产状210°∠70°，受上述节理裂隙的切割，危岩体体积约60m³（长×宽×高=5m×4m×3m）。

第6章岩石边坡工程§6.1概述边坡按成因可分为自然边坡和人工边坡。

天然的山坡和谷坡是自然边坡，此类边坡是在地壳隆起或下陷过程中逐渐形成的。

通常发生较大规模破坏是自然边坡。

人工边坡是由于人类活动形成的边坡，其中挖方形成的边坡称为开方边坡，填方形成的称为构筑边坡，后者有时也称为坝坡。

人工边坡的几何参数可以人为控制。

边坡按组成物质可分为岩质边坡和土质边坡。

岩坡失稳与土坡失稳的主要区别在于土坡中可能滑动面的位置并不明显，而岩坡中的滑动面则往往较为明确，无需像土坡那样通过大量试算才能确定。

岩坡中结构面的规模、性质及其组合方式在很大程度上决定着岩坡失稳时的破坏形式；结构面的产状或性质稍有改变，岩坡的稳定性将会受到显著影响。

因此，要正确解决岩坡稳定性问题，首先需搞清结构面的性质、作用、组合情况以及结构面的发育情况等，在此基础上不仅要对破坏方式做出判断，而且对其破坏机制也必须进行分析，这是保证岩坡稳定性分析结果正确性的关键。

典型的边坡如图6-1所示。

边坡与坡顶面相交的部位称为坡肩；与坡底面相交的部位坡趾或坡脚；坡面与水平面的夹角称为坡面角或坡倾角；坡肩与坡脚间的高差称为坡高。

图6-1 边坡示意图边坡稳定问题是工程建设中经常遇到的问题，例如水库的岸坡、渠道边坡、隧洞进出口边坡、拱坝坝肩边坡以及公路或铁路的路堑边坡等，都涉及到稳定性问题。

边坡的失稳，轻则影响工程质量与施工进度；重则造成人员伤亡与国民经济的重大损失。

因此，不论土木工程还是水利水电工程，边坡的稳定问题经常成为需要重点考虑的问题。

§6.2岩石边坡破坏6.2.1 岩石边坡的破坏类型岩坡的破坏类型从形态上可分为崩塌和滑坡。

所谓崩塌是指块状岩体与岩坡分离，向前翻滚而下。

其特点是，在崩塌过程中，岩体中无明显滑移面。

崩塌一般发生在既高又陡的岩坡前缘地段，这时大块的岩体与岩坡分离而向前倾倒，如图6-2(a)所示；或者，坡顶岩体由于某种原因脱落翻滚而在坡脚下堆积，如图6-2(b)和(c)所示。

岩质边坡稳定计算岩质边坡是地质灾害中的一种，它常常会给道路交通、建筑结构甚至人民的生命财产带来重大威胁。

为了减小岩质边坡对人类造成的伤害，需要对岩质边坡稳定进行计算，从而制定相应的防护措施。

一、岩质边坡的构成岩质边坡是由岩石、土壤和水构成的一个整体，其结构复杂，容易受外力影响而破裂。

岩质边坡由于自身重力、外力、浸水等因素，很容易发生滑坡、崩塌等地质灾害。

二、岩质边坡稳定计算的基本原理岩质边坡稳定计算涉及到许多因素，如边坡的高度、坡度、岩质结构、岩体本身的力学性质等。

其中，岩体本身的力学性质是影响边坡稳定的关键因素。

岩体力学参数主要包括抗拉强度、抗压强度、剪切强度、弹性模量等。

而岩体的多孔性和空隙结构等特征，也会对边坡稳定产生一定的影响。

岩质边坡稳定计算的基本原理，就是通过计算岩质边坡受到的各种外力作用下的稳定性，预测边坡是否会发生滑坡、崩塌等地质灾害。

为了实现这个目标，需要采用多种计算方法和试验手段，包括有限元法、实验测试、力学模型等等。

这些方法可以帮助工程师对岩质边坡的稳定作出准确的预判，并制定相应的防护措施。

三、岩质边坡稳定计算的数据采集与分析岩质边坡稳定计算的核心是数据采集与分析。

数据采集需要考虑边坡的地质条件、地貌形态、地下渗流状况和环境影响等因素，通过对这些因素的调查和分析，可以获得较为准确的数据。

数据采集后，需要进行数据分析，确定数据的质量和准确性，为计算过程提供精确的数据支持。

岩体的强度、刚度等特性是岩质边坡稳定计算的关键数据，工程师必须通过实验测试和现场观测来获取这些数据。

同时，还需要对采集的数据进行统计分析和建模，从而得出合理、可靠的计算结论。

四、岩质边坡稳定计算的应用岩质边坡稳定计算的应用范围非常广泛，包括公路交通、城市建设、矿山勘探、土地利用等方面。

在公路交通中，岩质边坡的稳定性对道路交通安全至关重要，岩质边坡稳定计算可以帮助工程师及时发现边坡的问题、预测边坡的稳定状态，并针对性地采取相应的防护措施。

岩质边坡稳定性计算
1计算方法
按《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）等有关规程规范，对各优势节理与边坡面采用赤平投影稳定性分析，采用理正岩土计算软件进行计算，根据计算结果，部分结构面与边坡面组合计算是稳定的，对于其他可能产生滑动的结构面再采用三维楔形体稳定性分析，计算出安全系数。

2计算参数的选取
根据岩体结构面特征，结合相关规范，边坡主要地层计算指标如下表9：
边坡地层计算参数表9
注：中风化花岗岩的抗剪强度指标为结构面抗剪强度，其它抗剪强度指标均为直接快剪指标。

3计算结果及评价
根据本次计算结果，按照《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）等有关规范规程对边坡稳定性验算，其计算结果详见表10：
边坡稳定性计算结果表10
根据计算结果，现有状态下边坡岩体是整体稳定的。

影响边坡安全的主要因素是边坡有一组优势节理裂隙（48°∠24°）影响边坡的稳定性；边坡危岩受雨水、温度等环境因素以及岩体结构面充填物软化、膨胀等因素影响易发生崩塌滑落。

岩质边坡影响范围岩质边坡是指由岩石构成的边坡体，也是一种常见的地质灾害形式。

岩质边坡的影响范围主要取决于许多因素，如岩石的物理性质、构造断裂、水文地质条件、土地利用等。

下面将对岩质边坡的影响范围进行详细介绍。

首先，岩质边坡的影响范围在空间上主要表现为崩塌区、滑坡区和危险区。

崩塌区是指岩体因受到外力作用而发生崩塌破坏的区域，通常呈现为岩石碎屑堆积、坡面裸露等特征。

滑坡区是指岩体因受到重力作用而发生滑动破坏的区域，一般呈现为滑动面明显、坡面裂隙等特征。

危险区是指可能发生岩质边坡灾害的区域，主要根据地质调查、工程勘测和变形监测等数据综合判断所得。

其次，岩质边坡的影响范围在时间上主要表现为潜在影响区、稳定期和活动期。

潜在影响区是指在一定的地质、水文地质条件下，岩质边坡可能发生灾害的区域。

稳定期是指岩质边坡暂时处于相对稳定状态的阶段，此时边坡不会发生明显的位移和破坏。

活动期是指岩质边坡由于外力或内部因素的影响而发生明显变形和破坏的阶段，此时边坡可能会产生滑坡、崩塌等灾害。

进一步地，岩质边坡的影响范围还受到人类活动的影响。

人类活动如采矿、爆破、工程建设等会改变地下水位、土体的力学性质和岩体的稳定性，从而对岩质边坡产生影响，扩大边坡的灾害范围。

最后，岩质边坡的影响范围还与岩石的物理性质和构造断裂有关。

不同岩石的物理性质如密度、土体力学性质、透水性等会影响岩质边坡的稳定性。

而构造断裂如节理、断层等在岩质边坡的发育过程中起到重要的控制作用，边坡灾害往往在断层附近发生。

综上所述，岩质边坡的影响范围是一个综合性的问题，受到诸多因素的综合影响。

在进行岩质边坡的工程规划和地质灾害防治时，需要综合考虑岩石的物理性质、构造断裂、水文地质条件、土地利用等多个因素，以准确评估岩质边坡的影响范围，确保工程安全和人民生命财产的安全。