7高等岩石力学-岩石边坡工程

zw z S= sin β z H
2 z Q = 1 − cot β − cot α sin β H
2 z Q = 1 − cos β ( cot β tan α − 1) H
第7章 平面形破坏的稳定分析 章
滑体沿单个滑面滑动时的稳定分析 ； 滑体沿两个滑面滑动时的稳定分析 ； 滑体沿多滑面滑动时的稳定分析 ； 楔形滑动岩坡稳定分析 。
§7.2 沿单个滑面滑动时的稳定分析
§7.2.1 平面破坏的一般条件
α
β
α > β >φ
平面破坏的一般条件
滑动面的走向必须与坡面平行或接近平行 (约在±20°的范围之内 。 约在± °的范围之内)。 约在 破坏面必须在边坡面露出， 破坏面必须在边坡面露出，即它的倾角必须 小于坡面的倾角。 小于坡面的倾角。 破坏面的倾角必须大于该面的摩擦角。 破坏面的倾角必须大于该面的摩擦角。 岩体中必须存在对于滑动仅有很小阻力的解 离面。 离面。
z
安全系数计算公式的无量纲形式
F=
( 2c / γ H ) P + {Q cot β − R ( P + S )} tan φ
Q + R ⋅ S ⋅ cot β
z P = 1 − csc β H
γ w zw z R= ⋅ ⋅ γ z H
当张裂缝在坡顶面上时 当张裂缝位于坡面上时
滑坡推力算表
推力 条块 编号 条块 体力 (kN/m) 滑面 倾角 αi(˚) 倾角 差∆α (˚) 传递 系数 ψ Ni= Wicosαi (kN/m) Ti = Wisinαi (kN/m) 1.15Ti ① ΨEi-1 ② Nitgφi ③ cili ④ Ei= ①+②③-④ (kN/m)

结构面组合形式很多，形成不同的结构体。虽然很小，但却 是滑坡体或崩塌体的缩影。分离体的大小主要受控于滑移 面 的范围，决定了下滑力与滑移面抗滑力的关系。
锥形体—2组结构面
楔形体3组
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菱形体
槽形体
结构面和临空面的关系对稳定性的影响 （1）平迭坡。即主要软弱结构面为水平的。这种斜坡
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3、与主应力偏转相联系，最大剪应力迹线也发生偏 转，呈凹向临空面的弧线。
4、坡面上径向应力为零，为双向应力状态，向坡 内逐渐转为三向应力状态。
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二、影响边坡应力分布的因素
1. 岩体初始应力的影响 初始应力场、尤其水平剩余应力使坡体中主应力迹
线的分布形式有所不同，明显改变了各应力值的大 小；使应力分异现象加剧,尤其对坡脚应力集中带和坡 面张力带的影响最大。
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2. 坡形的影响
(1) 坡高：不改变应力等值线图象，应力随坡高而增高。 (2) 坡角：坡角变化明显改变了应力分布图象。随坡角变陡， 张力带的范围有所扩大，坡脚应力集中带最大剪应力值也随之 增高。
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(3) 坡底宽度：当W<0.8H时, 坡脚最大剪应力随底宽增大而 急剧减小 。当W>0.8H时， 则保持为一常值（称为“残余 坡角应力”）
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表层蠕动变形示意图
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斜坡深层蠕动示意图
3.倾倒
由陡倾片状岩石组成的斜坡，当走向与坡面平行时，在重 力作用下发生向临空面方向同步弯曲的现象。 机制：相当于悬臂梁在弯矩作用下所发生的弯曲。
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多发生于由塑性的薄层岩层(如页岩、千枚岩、片岩等)或 软硬相间岩层(如砂岩、页岩互层，页岩、灰岩互层等)组成的 反坡向结构的边坡中。 陡倾角顺层边坡或脆性岩层顺层边坡垂直于层面的节理发 育、切割较深时，表层亦可能发生倾倒蠕动变形。岩层的倾 倒是以弯曲、张裂、滑动和转动等形式出现，倾倒体与下伏 完整岩体间可产生折裂或错动。

岩石力学与工程课后习题与思考解答(总19页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除第一章岩石物理力学性质3.常见岩石的结构连接类型有哪几种各有什么特点答：岩石中结构连接的类型主要有两种，分别是结晶连接和胶结连接。

结晶连接指矿物颗粒通过结晶相互嵌合在一起。

这类连接使晶体颗粒之间紧密接触，故岩石强度一般较大，抗风化能力强；胶结连接指岩石矿物颗粒与颗粒之间通过胶结物连接在一起，这种连接的岩石，其强度主要取决于胶结物及胶结类型。

7.岩石破坏有几种形式？对各种破坏的原因作出解释。

答：岩石在单轴压缩载荷作用下，破坏形式包含三种：X状共轭面剪切破坏、单斜面剪切破坏和拉伸破坏。

前两类破坏形式主要是因为轴向主应力因起破坏面的剪应力超过岩石最大剪应力而导致的破坏；后一类破坏主要是因为轴向主应力引起破坏面横向拉应力超过岩石最大拉应力而导致的破坏。

9.什么是全应力-应变曲线，为什么普通材料试验机得不出全应力-应变曲线？答：能全面反映岩石受压破坏过程中的应力、应变特征，特别是岩石破坏后的强度与力学性质变化规律的应力应变曲线就叫全应力-应变曲线。

普通试验机只能得出半程应力-应变曲线不能得出全应力-应变曲线的原因是由于试验机的刚性不足，在岩石压缩过程中，试件受压，试验机框架受拉，随着岩样不断被压缩，试验机发生的弹性变形以应变能形式存于机器中，当施加压力超过岩石抗压强度，试件破坏，此时，试验机迅速回弹，被存于试验机中的应变能瞬间释放到岩石试件中，引起岩石的激烈破坏和崩解，因而造成无法获得岩石在超过峰值破坏强度后受压的应力应变曲线。

10.如何根据全应力-应变曲线预测岩石的岩爆、流变和反复加、卸载作用下的破坏？答：（1）如下图示全应力应变曲线：左半部A的面积代表，达到峰值强度时，积累在试件内部的应变能，右半部B 代表试件从破裂到破坏所消耗的能量。

若A＞B，说明岩石破坏后尚余一部分能量，这部分能量突然释放就会产生岩爆，若A＜B，则说明应变能在破坏过程中全部消耗掉，因而不会产生岩爆。

崩塌一般发生在厚层坚硬脆性岩体中。这类岩体能形成高陡 的边坡，边坡前缘由于应力重分布和卸荷等原因，产生长而深的 拉张裂缝，并与其他结构面组合，逐渐形成连续贯通的分离面。 在触发因素作用下发生崩塌(图8.4)。组成这类岩体的岩石有砂 岩、灰岩、石英岩、花岗岩等。此外，近于水平状产出的软硬相 间岩层组成的陡坡，由于软弱岩层风化剥蚀形成凹龛或蠕变，也 会形成局部崩塌(图8.5)。
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尚辅教学配套课件
图8.4 坚硬岩石组成的边破前缘 卸荷裂隙导致崩塌示意图
1—灰岩；2—砂页岩；3—石英岩
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图8.5 软硬岩性互层的陡坡 局部崩塌示意图
1—砂岩；2—页岩
尚辅教学配套课件
构造节理和成岩节理对崩塌的形成影响很大。 崩塌的形成又与地形直接相关。 风化作用也对崩塌的形成有一定影响。因为风化作用能使边 坡前缘各种成因的裂隙加深加宽，对崩塌的发生起催化作用。此 外，在干旱、半干旱气候区，由于物理风化强烈，导致岩石机械 破碎而发生崩塌；高寒山区的冰劈作用也有利于崩塌的形成。 在上述诸条件制约下，崩塌的发生还与短时的裂隙水压力以 及地震或爆破震动等触发因素有密切关系。尤其是强烈的地震， 常可引起大规模崩塌，造成严重灾祸。 湖北省远安县境内的盐池河磷矿灾难性山崩，是崩塌形成诸 条件制约的典型实例。该磷矿位于一峡谷中。岩层为上震旦统灯 影组(Zbdn)厚层块状白云岩及上震旦统陡山沱组(Zbd)含磷矿层 的薄至中厚层白云岩、白云质泥岩及砂质页岩。岩层中发育有两 组垂直节理，使山顶部的灯影组厚层白云岩三面临空。地下采矿 平巷使地表沿两组垂直节理追踪发展张裂缝。1980年6月8~10日 连续两天大雨的触发，使山体顶部前缘厚层白云岩沿层面滑出形 成崩塌，体积约100万m3，造成生命财产的严重损失(图8.6)。