文档介绍：岩石高边坡稳定性及其控制
5/18/2018
边坡稳定性分析李建中
大量事例表明,人工边坡在开挖过程中的变形破裂响应与自然边坡在河谷下切过程中所发生的响应具有相似形,均属于“卸荷”响应。从变形破坏的地质-力学行表现上,这种变形具有两种基本性质:
一是“表生改造型”的变形和破裂:即岩质高边坡形成过程中,伴随河谷的下切或边坡的开挖,边坡应力释放,从而驱动边坡岩体产生变形和破裂,以适应新的平衡状态,这个过程我们称之为表生改造。这个阶段驱动边坡变形和破裂的动力是边坡开挖引起的内部应力释放,可以称为“释放应力”。
1 开挖过程中高边坡变形破坏响应
5/18/2018
边坡稳定性分析李建中
二是“时效性质的变形”。当边坡完成表生改造而形成新的应力场体系后,边坡的应力场将转为以自重应力场为主的状态。这时,边坡可能有两种走向,一是由于没有进一步变形的条件从而形成新的稳定结构而处于平衡状态;另一种走向就是边坡内存在不良的地质结构,边坡将在自重应力场的驱动下,继续发生随时间的变形破裂过程,这个过程我们称之为时效变形。显然,这个阶段驱动边坡变形、破裂甚至破坏的“动力”是边坡的自重。
最后,随着“时效变形”的发展,边坡将进入以潜在滑动面累进性破坏、滑动面贯穿、滑面形成为特征的破坏阶段。
1 开挖过程中高边坡变形破坏响应
5/18/2018
边坡稳定性分析李建中
(1)强烈变形及破坏区
(2)时效变形区
(3)表生改造区
(4)应力约束区
破坏区
时效变形区
表生改造区
应力约束区
1 开挖过程中高边坡变形破坏响应
5/18/2018
边坡稳定性分析李建中
边坡岩体的“表生改造”和“时效变形”是边坡稳定性地质-力学行为的两个重要方面。理论上,在卸荷条件下任何高边坡都是在经历表生改造以后,才进入后续的时效变形阶段;也只有通过时效变形,潜在滑动面才得以充分发育并最终贯穿,从而导致边坡的最终失稳。
边坡经表生改造进入时效变形,再由时效变形进入最终的破坏阶段,严格说来,这是任何一个边坡演化都将经历的三个阶段。
1 开挖过程中高边坡变形破坏响应
5/18/2018
边坡稳定性分析李建中
(1) 性质和特点
表生改造是与坡体开挖过程相伴生的地质-力学行为,是卸荷回弹性质的变形。有以下特点:
表生改造的变形与边坡的开挖卸荷有很好的对应关系,是一种开挖坡体由于卸荷作用产生的回弹变形,
这种变形性质宏观上是“弹性”的,随着开挖的进行,卸荷的过程而产生,一旦开挖过程结束,变形很快就停止,几乎没有后续的变形。
变形的方向也是指向与临空面垂直方向的;
会产生与变形相对应的卸荷破裂,但方向是平行临空面的。
表生改造一方面起到释放坡体应力,促进边坡应力场形成的作用;另一方面,这个过程的发生形成了边坡浅表部的“卸荷松弛带”,从而劣化了岩体的工程地质条件,主要表现在:卸荷松弛带破坏了边坡的岩体结构,导致岩体宏观强度和结构面强度的降低,形成边坡继续变形的几何和力学边界条件等。
关于表生改造变形
5/18/2018
边坡稳定性分析李建中
有的边坡表生改造完成后,就会处于稳定状态,不会产生随时间的变形,即进入不了“时效变形”阶段。反映在监测曲线上就是变形随开挖过程而发展,尽管开挖过程中还可能出现较大的变形速率(高应力、快速开挖情形),但开挖结束后,位移速率将迅速降低,并趋于平缓,两者基本同步(“同步型”);边坡进入不了时效变形,进而也没有整体失稳破坏的可能。因此,这类边坡通常整体是稳定的。
(2) 条件
那么,什么样的边坡只产生表生改造变形呢?显然识别这类边坡是很重要的!
边坡内没有特定的不利结构面或结构面组合!
关于表生改造变形
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边坡稳定性分析李建中
三峡船闸高边坡
(整体块状结构岩体的边坡)
5/18/2018
边坡稳定性分析李建中
TP21GP02测点(右线南坡15571,高程200m)
变形过程线(据[28])
变形监测情况
外观点变形
5/18/2018
边坡稳定性分析李建中
开挖引起的卸荷
5/18/2018
边坡稳定性分析李建中