岩石力学-边坡稳定性分析.ppt
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岩土边坡稳定性分析文章主要探讨了岩土边坡稳定性分析问题。
标签:岩土边坡稳定性分析1边坡稳定性研究基础1.1应力状态应力状态,物体受力作用时,其内部应力的大小和方向不仅随截面的方位而变化,而且在同一截面上的各点处也不一定相同。
通过物体内一点可以作出无数个不同取向的截面,其中一定可以选出三个互相垂直的截面,在它上面只有正应力作用,剪应力等于零,用这三个截面表达的某点上的应力,即称为此点的应力状态。
三个主应力不等且都不等于零的应力状态称为三轴(三维、空间)应力状态;如有一个主应力等于零,则称为双轴(二维、平面)应力状态;如有两个主应力等于零则称为单轴(或单向)应力状态。
构件在受力时将同时产生应力与应变。
构件内的应力不仅与点的位置有关,而且与截面的方位有关,应力状态理论是研究指定点处的方位不同截面上的应力之间的关系。
应变状态理论则研究指定点处的不同方向的应变之间的关系。
应力状态理论是强度计算的基础,应变状态理论是实验分析的基础。
1.2岩石强度理论岩石强度是岩石在外力作用下达到破坏时的极限应力,岩石强度是岩石力学性质的主要属性之一。
它是通过实验室内或现场的试验求得的。
在岩石力学中,岩石一词是岩块和岩体的总称。
岩块是指由地质构造因素割裂而成的不连续块体,是岩体的组成单元。
实验室试验用的岩样就是岩块。
岩体是指包括地质结构的地质体的一部分。
虽然岩块和岩体具有相同的地质历史环境,经历过同样的地质构造作用,但它们的性质是有区别的。
反映在强度方面,岩块的强度主要取决于构成岩石的矿物和颗粒之间的联结力和微裂隙的影响;而对岩体强度起控制作用的则是岩体中的结构面和构造特征。
1.3莫尔理论莫尔于1900年提出了莫尔强度理论,认为材料发生破坏是由于材料的某一面上剪应力达到一定的限度,而这个剪应力与材料本身性质和正应力在破坏面上所造成的摩擦阻力有关。
即材料发生破坏除了取决于该点的剪应力,还与该点正应力相关。
这是目前岩石力学中应用最广泛的理论。
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。
理正岩土6.5-岩质边坡稳定分析软件帮助目录1.第一章功能概述 (3)2.第二章快速操作指南 (3)2.12.1操作流程 (3)2.22.2快速操作指南 (4)3.第三章操作说明 (9)3.13.1关于计算例题的编辑 (9)3.23.2计算简图辅助操作菜单 (9)3.33.3快速查询图形结果 (10)3.43.4计算书的编辑修改 (10)3.53.5说明 (10)3.63.6关于数据和结果文件 (14)4.第四章编制依据 (15)5.第五章编制原理 (16)5.15.1概述 (16)5.25.2简单平面稳定分析 (16)5.2.15.2.1极限平衡法 (16)5.2.25.2.2建筑边坡工程技术规范 (24)5.35.3复杂平面稳定分析 (30)5.3.15.3.1概述 (30)5.3.25.3.2Sarma法 (33)5.3.35.3.3通用方法 (35)5.3.45.3.4Sarma改进法 (35)5.45.4三维楔形体稳定分析 (37)5.4.15.4.1计算条件 (37)5.4.25.4.2计算安全系数 (38)5.4.35.4.3给定大小的荷载E以最不利的方向施加时产生的最小安全系数 (45)5.4.45.4.4将安全系数提高到某个规定值F所需的最小锚杆(索)张力 (47)5.55.5赤平投影分析 (49)5.5.15.5.1概述 (49)5.5.25.5.2基本功能 (49)5.5.35.5.3判定岩体稳定性 (51)5.5.45.5.4结构面统计 (54)6.附录1系统环境与安装 (57)7.附录2技术支持感谢您选用了理正软件! (58)1.第一章功能概述理正岩质边坡(稳定)分析软件主要功能是分析计算简单平面、复杂平面、简单三维楔体、赤平极射投影岩质边坡的稳定计算及相关的分析。
考虑的因素包括:岩体结构的结构面、裂隙、裂隙水、外加荷载、锚杆及结构面的抗剪强度、地震作用等。
简单平面稳定问题:1)利用极限平衡法及莫尔-库仑准则进行分析,计算岩体的稳定安全系数、设计锚杆、及反分析滑面的抗剪强度指标;2)可分析坡角、坡高、裂隙水等与安全系数的关系曲线;3)可按几种不同方法计算岩石压力等。
降雨对边坡稳定性的影响:早期降雨对边坡稳定性影响的研究主要是应用饱和土理论,降雨入渗过程中坡内含水量的变化对边坡土体力学性质的影响。
20 世纪60 年代,Bishop和Fredlund提出了非饱和土强度表达式,将与饱和度、土的类型有关的经验系数考虑进来计算雨水入渗条件下土体的强度。
目前降雨对边坡影响的过程可以描述为“降雨入渗→土体自重的增大、抗剪强度指标的降低以及孔隙水压力的上升→土体的破坏。
对以上这一过程的分析主要采用将渗流简化计算的极限平衡法、极限分析法和有限元法。
堆积体结构相对较松散、透水性较强,且后缘裂缝的出现为雨水入渗提供通道,使降雨沿堆积体表面裂缝入渗后,堆积体、滑带岩土体力学性质弱化,随着降雨的持续、入渗影响深度增加,坡内水的运移对滑坡体前缘产生渗透水压力,堆积体局部变形,处于临界稳定状态。
暴雨导致堆积体土体非饱和区的基质吸力下降(孔隙水压力升高),接着渗流于堆积体前缘产生渗透力,最后库岸边坡堆积体稳定性降低.其中初始阶段堆积体表层快速饱和,安全系数下降最快.降雨后地表水通过缝隙入渗,导致土体强度降低,堆积体前部产生挤压型剪切滑动面,在渗透水压力作用下发生牵引式破坏。
渗流控制方法堤防工程渗流控制的设计准则,中国的设计准则是重点在于建立渗流比降与土体抗渗特性之间的关系。
通过确定水头与渗径之间的关系, 可以很快给出堤防建筑物的设计断面。
对于堤防而言, 通常采用的渗流控制措施主要有以下3 个方面:(1)防渗。
防渗的方法是在防建筑物或地基中利用弱透水材料筑防渗体以截断渗流, 减少渗透流量, 防止地基与其堤建筑物的渗透破坏, 确保渗透稳定性;(2)排水减压。
排水减压是一种疏导的方法, 将透水良好的的材料预先有计划地布置于堤坝防建筑物或地基中渗透比降较大的部位作为排水体, 使渗流提早释放渗透压力, 并通过排水体自由排出, 以确保地基与其堤防建筑物的整体全;(3)反滤层保护。
反滤层保护是防止土体渗透破坏的有效措施, 且同时具备排水性能, 因而也是排水体系的一部分。
边坡稳定性分析学习指导:本章介绍了边坡的破坏类型,即:岩崩和岩滑;着重介绍了边坡稳定性分析与评价基本方法,包括圆弧法岩坡稳定分析、平面滑动法岩坡稳定分析、双平面滑动岩坡稳定分析、力多边形法岩坡稳定分析及近代理论计算法;介绍了岩坡处理的措施。
重点:1。
边坡变形破坏类型;2影响边坡稳定性的因素;3边坡稳定性分析与评价。
9.1边坡变形和破坏类型9.1.1概述随着社会进步及经济发展,越来越多地在工程活动中涉及边坡工程问题,通过长期的工程实践,工程地质工作者已对边坡工程形成了比较完善的理论体系,并通过理论对人类工程活动,进行有效地指导。
近年来,随着环境保护意识的增加及国际减轻自然灾害十年来的开展,人类已认识到:边坡诞生不仅仅是其本身的历史发展,而是与人类活动密切相关;人类在进行生产建设的同时,必须顾及到边坡的环境效应,并且把人类的发展置于环境之中,因而相继开展了工程活动与地质环境相互作用研究领域,在这些领域中,边坡作为地质工程的分支之一,一直是人们研究的重点课题之一。
在水电、交通、采矿等许多领域,边坡工程是整个工程不可分割的一部分。
为了保证工程运行安全和节约资金,学者们对边坡的演变规律、边坡稳定性和滑坡预测进行了广泛的研究。
然而,随着人类工程活动的扩大和经济建设的快速发展,高陡边坡稳定性和大规模灾害性滑坡预测问题普遍出现在边坡工程中。
在我国,目前露天开采的人工边坡已达300-500m,这是水电工程中遇到的问题的天然边坡高度已达500―1000米,其中涉及的工程地质问题极为复杂,特别是在西南山区,边坡的变形、破坏极为普遍,滑坡灾害已成为一种常见的危害人民生命财产安全及工程正常运营的地质灾害。
因此,广大工程地质和岩石力学工作者长期以来对此问题进行了不懈的探索和研究,并取得了很大的进展;从最初的工程地质类比法、历史原因分析法等定性研究,到极限平衡法、数值分析法等定量分析方法,再到系统分析法、可靠性法、灰色系统法等不确定性方法,再辅以物理模拟法,工程地质力学理论和岩石(土)结构控制论的诞生,无疑为边坡工程和滑坡预测研究奠定了坚实的基础,为人类工程建设做出了巨大贡献。