岩质边坡稳定性分析计算讲解
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岩体边坡稳定性分析岩体边坡稳定性分析的基本方法包括稳定性判据方法、数值模拟方法和经验方法。
稳定性判据方法是基于力学和应力分析理论,通过计算边坡上的剪切力和抗剪强度之间的平衡关系判断稳定与否。
常用的稳定性判据方法有穆勒布朗判据、圈内法、切β法等。
数值模拟方法是采用数学模型和计算机模拟手段,通过求解边坡稳定方程来评估稳定性。
经验方法则是基于大量岩体边坡的实测数据和统计分析得出的经验公式,使用方便但适用范围有限。
岩体边坡稳定性分析的主要因素包括地下水、岩体力学性质、边坡几何形状以及外荷载。
地下水对岩体边坡稳定性有着明显影响,当地下水位上升时,岩体边坡的稳定性会降低。
岩体力学性质包括岩石的抗剪强度、内摩擦角、岩石的断裂性质等,这些参数对边坡的稳定性具有重要影响。
边坡几何形状是指边坡的坡度和几何形态,不同几何形状会导致不同的应力分布规律,从而影响边坡的稳定性。
外荷载是指施加在边坡上的荷载,包括重力荷载、地震力、降雨等。
岩体边坡的稳定性评价指标通常包括安全系数、位移、应力等。
安全系数是评价边坡稳定性的定量指标,其定义为边坡承受力与破坏力之比。
一般来说,当安全系数大于1时,边坡处于稳定状态。
位移是指边坡因外力作用而发生的位移量,其用于评估边坡的破坏程度和变形情况。
应力是指边坡内部岩体所受到的力,根据岩石力学理论,应力越大,边坡稳定性越差。
下面以一个具体的岩体边坡案例为例,进行稳定性分析。
假设岩体边坡的长宽比为1:1,坡度为30度,岩体内摩擦角为30度,地下水位在岩体底部,当地下水位上升时岩体的抗剪强度降低。
根据穆勒布朗判据,可以计算出边坡的安全系数。
进一步使用数值模拟方法,进行边坡稳定方程的求解,得到边坡的稳定状态和位移情况。
最后,根据岩体边坡的应力分布情况,评估岩体边坡在不同荷载条件下的稳定性。
综上所述,岩体边坡稳定性分析是岩土工程领域中的一个重要课题,需要综合考虑多个因素,并采用合适的分析方法和评价指标进行分析。
引水发电洞进口及出口高边坡稳定分析计算一、进口边坡的稳定分析计算进口边坡为斜向结构,一、二期开挖底线均在强松动岩体下限以上,主要破坏形式为圆弧面滑动,故只需按圆弧破坏面寻找最危险滑弧,并求出稳定系数。
对三期及四期开挖,除可能在强松动岩体内发生圆弧面滑动破坏外,边坡还可能沿层面、层间挤压带或裂隙面发生平面滑动破坏,计算时先按圆弧面滑动破坏在三期和四期的开挖范围内找出最危险滑弧,并结合实际裂隙面的位置,确定出三期、四期开挖的直线和折线滑动破坏面,再对同一滑面取不同的强度参数(层面参数和岩体参数)分别计算出相应的稳定系数。
1、计算方法对圆弧滑动面,稳定计算采用瑞典条分法,设计安全系数取K=1.2。
瑞典条分法法的基本假定是:(1)剪切面是个圆弧,所以安全系数K可根据绕圆心的抵抗力矩与滑动力矩的比来确定;(2)计算中不考虑分条之间的相互作用力,所以每个分条底部的反力可以直接由该分条上的荷载算出。
对直线或折线滑动面,稳定计算采用传递系数法,并用Sarma 法进行较核,设计安全系数根据不同的计算工况取不同的值。
传递系数法是极限平衡条分法中的一种,也叫剩余推力法,其基本假设为条块间的相互作用力的方向平行于上一条块的底滑面,各条块的剩余下滑力计算公式如下:F i=(W i sinαi+Q i cosαi)-(c i l i/k+(W i cosαi-U i-Q i sinαi)f i/k)+F i-1.ψi-1式中:ψi-1=cos(αi-1-αi)-f i sin(αi-1-αi)/k上式中第一项表示本条的下滑力,第二项表示本条的抗滑力,第三项表示上一条块传下来的不平衡下滑力,ψi-1称为传递系数,k为安全系数。
2、计算参数取值边坡的滑动破坏形式可分为沿层面或裂隙面的破坏和在岩体内的破坏,前者计算时,滑动面按层面参数计算,抗剪强度指标见表1。
后者滑动面按岩体参数计算,抗剪强度指标见表2。
表1 层面或裂隙面的强度参数表2 岩体的结构面强度参数3、不同工程阶段的计算工况及荷载组合进口边坡的开挖分为一期、二期、三期、四期,四期以后为水库的运行期,根据现状及水库蓄水后的运行特点,稳定分析包括现状天然条件,不同库水位,考虑地震力时的不同库水位及水库水位变化(渗透压力)等不同工况。
第九章边坡岩体稳定性斜坡:倾斜的地面,是天然斜坡和人工边坡的总称。
边坡的分类:自然边坡:天然的山坡和谷坡(地壳隆起或下降引起)按成因分丿人工边坡:人工开挖、改造形成如采矿边坡、铁路公路路堑与路堤边土质边坡坡等岩质边坡按岩性分丿本章主要讨论人工开挖的岩质边坡的稳定性。
岩质边坡稳定性分析方法:1)数学力学分析法(包括块体极限平衡法、弹性力学法和弹塑性力学分析法及有限元法等)2)模型模拟试验法(相似材料模型试验、光弹试验法和离心模型试验)3)原位观测法此外,还有破坏概率法、信息论方法及风险决策法等。
「、稳定性系数稳定性计算*核心内容:安全性系数(安全系数)第一节边坡岩体中的应力分布特征一、应力分布特征假定岩体为连续、均质、各向同性的介质,且不考虑时间效应的情况下(1 )边坡面附近的主应力迹线明显偏转,与坡面趋于平行,二3与坡面趋于正交,而向坡体内逐渐恢复初始应力状态;(2 )坡面附近出现应力集中现象;(3)坡面处的径向应力为零,故坡面岩体仅处于双向应力状态,向坡内逐渐转为三向应力状态;(4)因主应力偏转,坡体内的最大剪应力迹线由直线变为凹向坡面的弧线。
、影响边坡应力分布的因素(1 )天然应力:h f,坡体内拉应力范围加大。
(2)坡形、坡高、坡角及坡底宽度等,对边坡应力分布有一定的影响;坡高f,「、二彳也大;坡角f,拉应力范围f,坡脚剪应力f。
(3)岩体性质及结构特征变形模量E对边坡影响不大,□对边坡应力影响明显。
第二节边坡岩体的变形与破坏一、边坡岩体变形破坏的基本类型1•边坡变形的基本类型根据其形成机理分为两种类型:卸荷回弹和蠕变变形。
2•边坡破坏的基本模型四类,见教材P771平面滑动:单平面滑动,双平面滑动,多平面滑动L2楔形状滑动剪切破坏以滑坡形式「3)圆弧形滑动1(4 )倾倒破坏(以崩塌形成)拉断破坏(以崩塌形式)实际上,就是两种:滑坡和崩塌。
二、影响岩体边坡变形破坏的因素1•岩性:岩体越坚硬,边坡不易破坏,反之,容易破坏(一般情况)。
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。