文档介绍：岩质边坡稳定性分析方法研究
摘要:影响岩质边坡稳定性的因素是多方面的,包括岩性、岩体结构、水文地质条件、地震、地貌、分化作用以及人类工程活动等因素。其中,岩体中的控制性结构面很大程度上起决定性作用。因此,合理的对岩体结构进行分类,是分析判断岩质边坡稳定性的前提条件。岩质边坡的破坏形式多种多样,这也决定了其稳定性分析评判方法有许多种。选用合理的分析方法以评判实际边坡的稳定性是极其重要的。
本文首先回顾了岩质边坡的分类方法和破坏模式,并简单的分析了影响边坡稳定性的因素,然后总结了目前常用的边坡稳定性分析理论方法,最后介绍了其中几种有代表性的理论方法。
关键词:岩质边坡;稳定性分析;刚体极限平衡法;有限单元法;神经网络法
引言
岩体是一种极其复杂的不连续介质,岩质边坡受岩石材料、岩体结构、地下水、地应力、人工环境等多种因素作用易发生滑动、崩塌、倾倒、溃屈等多种破坏形式。合理地分析评判岩质边坡的稳定性是边坡工程设计的基础。
由于岩质边坡的复杂性,为充分发展边坡工程理论和完善边坡工程设计,工程界提出了许多关于岩质边坡的分类方法。按岩石类别可分为岩浆岩边坡、沉积岩边坡、变质岩边坡;按岩体结构分类可分为块状结构边坡、层状结构边坡、碎裂结构边坡及散体结构边坡;根据岩层与坡面的空间关系可分为顺向坡、斜向破及反向坡等;根据边坡稳定性又可分为稳定边坡、不稳定边坡及已失稳边坡。
岩质边坡有多种失稳模式,不同类型的边坡的失稳模式不一样,同种边坡类型,在不同的条件下,其失稳模式也大相庭径。岩质边坡的失稳模式有滑动破坏、倾倒破坏及溃屈破坏,其中滑动破坏有可分为平面破坏、弧形破坏及楔形破坏。
近些年来,国家投入了大量的资金用于基础建设,各类工程建设在如火如荼的进行中,但同时也出现了各种工程事故,其中最为严重的是全球三大自然灾害之一的边坡失稳破坏。因此,减少该类事故的发生是一项紧迫又艰巨的任务。造成边坡失稳破坏的原因包括自然因素和人为因素。自然因素在一定程度上不为人类所控制,包括岩性、岩体结构、地下水、地震及边坡形状类型等;人为因素是受我们人类所控制的,包括人类工程活动、生活方式及人类对边坡工程的认识程度等。因此,应充分认识各类因素对边坡稳定性的影响,最大限度的减小人类活动对边坡带来的不利影响。
造成边坡失稳事故的部分原因是因为未能对边坡稳定性做出正确的评判。因此,恰当的分析边坡稳定性显得尤为重要。目前,常见的边坡稳定性分析方法有定性分析方法、定量分析方法、半定量分析方法及不确定方法等,每种方法都有各自的优点、缺点及适用范围等,选用合理的分析方法以评判实际边坡的稳定性是极其重要的。
岩质边坡的分类
岩体结构的分类,主要是以岩石强度、岩体完整性(岩体被结构面切割的程度)以及岩体的各种结构特征为基础的,能较好的反映岩体的质量。目前,在我国工程地质界应用较为广泛的岩体结构划分标准,是谷德振先生首先提出的。分为:整体块状结构、层状结构、碎裂结构和散体结构四大类,其中又可分为若干亚类。详见表2-1【1】。
表2-1 岩质边坡分类表
序号
岩体结构
岩石类型
岩体特征
边坡稳定性特征
类型
亚类
1
块状结构
岩浆岩、中深变质岩、厚层沉积岩
岩体呈块状或厚层状,结构面不发育,间距在50一l00cm以上,多为刚性结构面,贯穿性软弱结构面少见。Kv=1-;RQD>50%
边坡稳定条件好,易形成高陡边坡,失稳形态多沿某一组结构面崩塌或沿复合结构面滑动。滑动稳定性受结构面抗剪强度与岩石抗剪强度控制
2
层状结构
层状同向结构
各种厚度的沉积岩、层状变质岩和复杂多次喷发的火山岩
边坡与层面同向,岩层倾向与边坡倾向基本相同,夹角小于
层面或软弱夹层形成滑动面,坡脚切断后易产生溃屈或倾倒。稳定性受岩层走向夹角大小、坡角与岩层倾角组合关系、顺坡向软弱结构面的发育程度及强度所控制
30o,岩体多呈互层状,结构面发育,软弱夹层和层间错动带常为贯穿性软弱结构面。Kv=-; RQD=25%-80%
层状反向结构
岩层倾向与边坡倾向基本相反,其夹角应大于150 o岩体呈层状或二元结构,结构面发育。Kv=-;RQD=25%-80%
岩层较陡时易产生倾倒弯曲松动变形,坡角有软层时上部易拉裂,局部崩塌滑动。稳定性受坡角与岩层倾角组合、岩层厚度、层间结合能力及反倾结构面发育与否所决定
层状斜向结构
层状岩石组成的边坡,岩层倾向与边坡倾向斜交,其夹角在30 o-150 o之间。Kv=-;RQD=25%-80%
边坡稳定性好,不受层面及夹层控制
3
碎裂结构
各种岩石的构造影响带、破碎带、蚀变带或风化破碎岩体
岩体结构面发育,多短小无规则地分布,岩块存在咬合力。Kv=-;