项目二 工程地质分析 模块 1 岩体边坡稳定分析

本模块主要内容一、边坡岩体变形破坏的基本形式 二、边坡稳定性的评价方法 三、岩体抗滑稳定计算中主要参数的选择

四、不稳定边坡的防治措施

模块 1 岩体边坡稳定分析

一、边坡岩体变形破坏的基本形式 地质学是研究地球的科学，其分支学科和相关学科覆盖了整个地球科学，甚至是整个自然科学。根据各主要分支学科研究的内容，可把地质学划分为下列几个大的领域： 1 ）研究地球物质组成的学科（如岩石学、矿物学、地球化学、晶体光学等）；

模块 1 岩体边坡稳定分析

一、边坡岩体变形破坏的基本形式( 一 ) 基本形式的分类1 ）按滑坡面与岩层层面关系分类 可分为均质滑坡、顺层滑坡和切层滑坡三类，

见图。(1)均质滑坡(2)顺层滑坡 (3)切层滑坡

模块 1 岩体边坡稳定分析

图 1-1 滑坡面与岩层层面关系

模块 1 岩体边坡稳定分析

2）按边坡破坏的滑动面形状分类 表 5-8 岩质边坡的破坏类型

破坏类型 示意图 特 征

一个滑动平面和一个滑动块体

一个滑动平面和一条张裂隙

若干滑动平面的横节理

平面破坏

主要结构面的走向、倾向与坡面的基本一致，结构面的倾角小于坡角且大于其摩擦角。

一个主要滑动平面的主动、被动两个滑动块体

楔形破坏

两组结构的交线倾向坡面，交线的倾角小于坡角且大于其摩擦角

圆弧破坏

节理很发育的破碎岩体发生旋转破坏

倾倒破坏

岩体被陡倾结构面分割成一系列岩柱，当为软岩时，岩柱产生向坡面弯曲，当为硬岩时，岩柱可再被正交节理切割岩块，向坡面翻倒。

模块 1 岩体边坡稳定分析

3 ）按岩体结构特性分类(1) 蠕滑一拉裂(2) 滑移一拉裂(3) 滑移一压致拉裂(4) 滑移一弯曲(5) 弯曲一拉裂（倾倒）(6 ）塑流一拉裂(7 ）楔形体滑坡(8 ）堆积层滑坡

模块 1 岩体边坡稳定分析

( 二 ) 影响边坡稳定的因素 影响边坡稳定的因素有：岩石性质、岩体结构、水的作用、风化作用、地震力、地形地貌及人为因素等。

模块 1 岩体边坡稳定分析

二、边坡稳定性的评价方法在公路工程实践中，遇到的各种各样工程地质问题，归纳起来，主要就是路堑边坡稳定问题以及路、桥地基稳定问题和隧道围岩稳定问题。这三方面的问题，实质上就是一个岩体的稳定问题。所谓岩体稳定，它是一个相对的概念，是指在一定的时间内，一定的自然条件和人为因素的影响下，岩体不产生破坏性的剪切滑动、塑性变形或张裂破坏。

模块 1 岩体边坡稳定分析

( 一 ) 对比分析──工程地质类比法 该法是将已有的天然边坡或人工边坡的研究经验 ( 包括稳定的或破坏的 ) ，用于新研究边坡的稳定性分析，如坡角或计算参数的取值、边坡的处理措施等。

模块 1 岩体边坡稳定分析

表 5-9 岩质边坡容许坡度值

容许坡度值(高宽比) 岩体类型 岩土性质

坡高在 8m以内 坡高在 8～15m 坡高在 15～25m

微风化 1：0. 00～1：0. 10 1：0. 10～1：0. 15 1：0. 15～1：0. 25

I 中等风化 1：0. 10～1：O. 15 1：0. 15～1：0. 25 1：0. 25～1：0. 35

微风化 1：0. 10～1：0. 15 1：0. 15～1：0. 25 1：0. 25～1：0. 35 Ⅱ

中等风化 1：0. 15～1：O. 25 1：0. 25～1：0. 35 1：0. 35～1：0. 50

微风化 1：0. 25～1：0. 35 1：0. 35～1：0. 50 ─ ─

硬 质 岩

Ⅲ 中等风化 1：0. 35～1：0. 50 1：O. 50～1：0. 75 ─ ─

微风化 1：O. 50～1：0. 75 1：0. 75～1：1. 00 ─ ─ 软 质 岩

Ⅳ 中等风化 1：0. 75～1：1. 00 ─ ─ ─ ─

①注： 使用本表时，应考虑地区性的水文、气象等条件，结合具体情况予以校正。 ②本表不适用于岩层层面或主要节理面有顺坡向滑动可能的边坡。

模块 1 岩体边坡稳定分析

( 二 ) 赤平极射投影图法 赤平极射投影，是利用一个球体作投影工具（如图 5-10 ），通过球心作一平面 EAWC 这个平面通过球体赤道，所以叫赤平面。从球体的一个极点 S 或 N （南极或北极）发出射线，叫极射。射线与赤平面交点 M ，即为投影。这种投影形式，称为赤平极射投影。

模块 1 岩体边坡稳定分析

赤平面上点的投影 赤平面上线与面的投影

模块 1 岩体边坡稳定分析

( 三 ) 边坡稳定性定量分析──极限平衡法 极限平衡法是将滑体视为刚性体，不考虑其本身的变形；除楔形破坏外，其余的破坏多简化为平面问题，可选取有代表性的剖面进行计算；边坡岩土的破坏遵从库仑强度破坏理论；认为当边坡的稳定系数时，滑体处于临界状态。

模块 1 岩体边坡稳定分析

三、岩体抗滑稳定计算中主要参数的选择1) 岩体物理力学性质方面的主要参数 岩体抗滑稳定计算中，主要参数有：天然重度、结构面的内摩擦角、粘聚力、水平地震系数和安全系数、荷载参数 ( 如重力、水作用力、地震或爆破振动力 ) 等。；

模块 1 岩体边坡稳定分析

根据《工程岩体分级标准》GB50218-94 ，岩体的重力密度、结构面的内摩擦角、粘聚力、变形模量参见下表。

岩体物理力学参数

抗剪强度 岩体基本 质量级别

重力密度

内摩擦角 φ °（ ）

粘聚力 C（MPa）

变形模量 E（GPa）

帕松比

Ⅰ ＞60 ＞2.1 ＞33 ＜0.2

Ⅱ

＞26.5 60～50 2.1～1.5 33～20 0.20～0.25

Ⅲ 26.5～24.5 50～39 1.5～0.7 20～6 0.25～0.30

Ⅳ 24.5～22.5 39～27 0.7～0.2 6～1.3 0.30～0.35

Ⅳ ＜22.5 ＜27 ＜0.2 ＜1.3 ＞0.35

模块 1 岩体边坡稳定分析

四、不稳定边坡的防治措施 边坡灾害的主要防治措施有提高抗滑力和减小下滑力两大类。提高抗滑力的工程措施主要有挡墙、抗滑桩、锚杆、支撑工程和压脚等；减小下滑力的主要措施有表里排水、减载等。

作业及思考题1．名词解释：岩体、结构面、结构体、岩体结构、岩体完整性指数、软弱夹层、泥化夹层、赤平极射投影图法、线密度、减载反压、 RQD分类、楔形体破坏、抗滑桩。2．结构面的规模、形态、延展性、密集程度、张开度和填充情况等特征如何来描述 ?3．结构面的类型及主要特征4．岩体变形有哪些？影响岩体变形的因素有哪些？岩体的强度特性有哪些？

作业及思考题

5．边坡岩体变形破坏的基本形式有哪些 ?6．岩体稳定性被破坏必须具备的边界条件有哪些 ?7．试述岩质边坡的破坏类型。8．简述工程地质类比法的要点。