nh岩质边坡楔形破坏

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1、requirements; three is ban sex terms and JI method not points, both and discipline disposition Ordinance repeat, and and criminal, legal provides repeat; four is clean theme not highlight, cannot for current exists of highlight problem, and applies object narrow, only for County at level above membe

2、rs leaders. Original Ordinance in 1997, the Communist Party disciplinary regulations (trial) revised on the basis of, was issued in December 2003, on strengthening party building has played an extremely important role. 2 the development of the situation, many of them have been unable to fully meet t

3、he needs of comprehensive practice of strictly administering the party. First, Jamie law, regardless, over half of their terms and State law such as criminal law . Makes it stick to the guidelines of self-discipline, adhere to the positive advocacy, for all members, highlight the critical few, empha

4、sizes self-discipline, focus on virtue, and for the vast number of party members to establish an ideological and moral standards. Revised regulations adhere to the discipline of law separately, JI, JI before the law stricter than the law, as a negative list, emphasizing his law, State regulation. Th

5、is one high and one low, one against, and achievements for the whole party, the whole practice of strictly administering the party to comply with the ethics and disciplinary requirements for the vast number of party members and cadres to provide a benchmark and ruler. Third, insist on problem-orient

6、ed. Focusing on the current outstanding problems of party discipline, party members and party cadres in probity and discipline problems to make specific provisions, particularly since the partys 18 strict political discipline and political rules, discipline and the implementation of the Central eigh

7、t rules and opposing the four winds and other requirements into disciplinary provisions. Not for one step, focusing on practical, pragmatic work. Three, and guidelines and Ordinance modified Hou of main changes and the need grasp of several focus problem (a) guidelines of main changes amendment Hou

8、of guidelines insisted according to rules rule party and to de rule party phase combined, for at this stage members leaders and members in clean self-discipline aspects exists of problems, proposed principles requirements and specification, show Communists noble moral pursuit, reflected at all times

9、 and moral specification from high not from low 5 of common requirements. A clasp is clean, removing provisions not directly related. Second, in the positive advocacy, 8 prohibiting 52 no relevant negative list contents synchronized into the amendments to the Ordinance. Third, for all the party memb

10、ers, expanded from party cadres will be applied to all the party members, fully reflect the full strictness requirement. Four is highlighting the critical few, hold the focus of party cadres, than ordinary party members put forward higher requirements. Five is shanfanjiujian, simple, hard to underst

11、and, and easy to remember. Revised guidelines, since the party first adhere to the positive advocacy, membership-oriented self-discipline norm, is issued to all members of the partys moral declarations and solemn promise to the people. Former Ministry of all 4 of the code of points, 18 more than, mo

12、re than 3,600 words. Revised guidelines for article 8, a total of 281 words, including lead, honesty and self-discipline of party members specifications and specification for party members and leading cadres honesty and self-discipline, part 3, the main第一章 绪论1.1 引言随着国民经济的发展，水利建设，交通运输和国防工程等建设工程中所遇到的岩

13、质边坡稳定性问题也相应地增多。由于工程建设的需要，往往在一定程度上破坏或扰动原来较为稳定或岩体而形成新的人工边坡，诱发新的地质灾害。地质灾害已经成为制约我国经济及社会可持续发展的一个重大问题。 岩质边坡滑坡作为地质灾害中一个十分突出的问题，给国民经济建设的各个部门带来了严重的干扰和损失。1993年三峡库区巫溪县南门岩体崩滑造成200余人丧生。2000年彭水县山体滑坡造成70余人丧生。2004年12月11日，雨台温高速公路柳市附近突发大面积山体滑坡事故。滑坡的山体高约100m、宽约70m.甫台温高速公路70余米的路段完全被滑落的大石封死，致使温州大桥白鹭屿至乐成镇一段的高速公路双向车道全部瘫痪。

14、地震作用诱发的边坡滑动和坍塌也是常见的灾害之一。特别是在山区和丘陵地带，地震诱发的滑坡往往分布广、数量多、危害大。我国是一个多地震的国家，西部地区又是地中海一喜玛拉雅地震带经过的地方，是亚欧大陆最主要的地震带，也是我国地震活动最活跃的地区，因地震而导致的滑坡灾害非常严重。大量崩塌与滑动主要发生在多震的西部地区，而这些地区正是我国的水电能源和各种矿产资源的主要蕴藏地。随着国家西部大开发战略的实施，将加速对西部地区水电、矿产资源开发、及公路、铁路等基础设施建设，愈来愈多的工程(如水电、矿山、能源、核废料储存及溶质运移)都建设在岩体之上，几乎所有的土木工程建设都涉及到边坡的动力稳定问题。在大多数岩体

15、力学问题的研究中，都假定岩体在外力作用下是静止的，所以，考虑问题的角度也一般是从静力学角度出发，其结果与实际情况不尽相符，往往对结果作一些折减。通常，在许多实际情况中，荷载常具有动力特性，如上所述的地震滑坡灾害等，沿用静力学的原理和方法来求解这类问题，结构的动载特性无法反应出来，这显然是不合适的。例如，在地震作用和影响下，岩质边坡的稳定;隧洞围岩和衬砌结构的安全;筑造在岩层中的导弹发射竖井能否继续使用;修建大型水库以后是否存在诱发地震的可能性，以及在诱发地震一旦发生时，大坝及库区岩质边坡的稳定等。在水利水电、露天采矿、能源及交通等工程领域岩质边坡出现得越来越多，这些岩质边坡往往是工程中的控制性

16、项目，关系工程进度、经济效益，甚至工程成败。因此，安全可靠、经济合理地分析岩质边坡的稳定性并进行边坡设计，其意义就越发显得突出。岩质边坡稳定分析作为设计的基础，更是重中之重。1.2 岩质边坡楔破坏定及边坡动力问题研究现状楔体理论（Wedge Theory）是石根华博士与R.E.Goodman于1982年通过研究块体理论提出来的。1985年，石根华博士与R.E.Goodman教授合著了块体理论及其在岩体工程中的应用（Block Theory And Its Application To Rock Engineering）一书。块体理论自提出以来一直受到国内外科研人员与工程技术人员的重视。楔形体破

17、坏在工程实践中经常发生。如高度为300m左右的大冶露天矿边坡，边坡岩体岩石坚硬，岩体结构基本上属于完整结构，稳定性理应较高，但由于受断层切割，局部形成了楔形块体，并出现破坏现象，三峡工程地下厂房尾水出口边坡在开挖过程中，设计人员先后确定了大量可能下滑的楔形岩块。这些由在片麻岩花岗岩内发育的几组节理组成的不稳定块体，楔体方量从几十方到几千方不等。Mononobe H A等最早从变形体的角度研究了土质边坡的动力特征，并第一次提出了一维剪切楔法的模型，开创了剪切楔法分析边坡地震反应分析的先河(Mononobe et al.,1936)。然而，直到20年后，由于Karnataka和Ambraseys的

18、工作，这个模型的意义才被人们重新认识并得到工程界的认可。后来的很多学者对一维剪切楔法进行了改进，把剪切楔法推广到二维三维。进入20世纪80年代，通过参数研究来阐明诸如峡谷集合几何变形，材料不均匀性等因数的重要性，进而产生了几种改进分析模型。一般认为，动力荷载对岩质边坡稳定性的影响主要是由于动荷载引起的惯性力和因循环退化引起的剪应力降低，导致边坡整体下滑力加大，降低了边坡的安全系数。因此将动荷载下边坡失稳分为：惯性失稳（Inenial Instability ）和衰减失稳（Weakelling Instability ) ，爆破造成边坡的失稳一般属于惯性失稳。目前边坡动力分析方法主要还是基于极限

19、平衡理论和应力变形分析。惯性失稳常采用的分析方法有：拟静力法（Pseudostatic Analysis ) , Newmark 滑块分析法( Newmark sliding Block Analysis ）、Makdisi seed 的简化分析法，地震边坡的概率分析方法及有限元方法。而衰减失稳常采用：流动破坏分析法（Flow Failur Analysis ）和变形破坏分析法(Deformation Failure Analysis)。王思敬( 1977 ）较早地研究岩质边坡动力特性问题，1987 年，王存玉在二滩拱坝动力模型试验中发现，岩石边坡对地震加速度不仅存在铅直向的放大作用，而且还存

20、在水平向的放大作用。何蕴龙等人（1998 ）通过动力有限元法发现了“岩石边坡的地震动力系数并不随坡高增高而单调增大”，并且得出了“坡高约100m 时坡顶最大动力系数达到最大值，坡高超过100m动力系数反而有所降低。但总的来说，岩石边坡动力系数对坡高的变化是不敏感的，在工程常见的坡高范围内边坡动力系数的变化是不大的”的结论，并基于此提出了岩质边坡地震作用的近似算法。薛守义博士（1989 ）较为系统地分析和总结了前人对岩体边坡动力稳定性所做的零星工作后结合岩体结构思想，并指出了各种情况下所需选用的动力分析方法，将岩体边坡稳定性分析模型归纳为岩体地质模型、力学模型和几何模型三类，并在振动模型研究的基

21、础上，分析了岩体振动的力学效应，发展推导了楔形体滑动机制下的地震滑动位移分析公式，并编制了相应计算程序，在振动单剪仪上，进行了小浪底原状泥化夹层的动力特性试验研究，取得了泥化夹层动特性比较可靠的直接资料。徐卫亚博士在其博士学位论文中采用振型迭加法对链子崖的动力时程响应也曾经进行过研究。另外，孙钧（l987 ）、孙进忠（2001 )、胡津贤（1989 ）等的著述中涉及到岩质边坡的动力响应的问题。1.3 本文主要内容研究针对岩土工程中的岩质边坡楔形破坏问题，并对边坡动力特性进行研究分析。主要内容有：（1）对岩质边坡楔形破坏理论学习，并对边坡楔体稳定性进行分析，并做出评述。（2）对特征岩质边坡楔体稳

22、定性分析基本方法、影响岩质边坡楔体破坏稳定性的因素等方面进行理论学习及分析；在总结前人研究成果的基础上，对如何计算分析楔体的稳定性进行研究。（3）通过对边坡岩体特征的分析和评价，建立边坡岩体整体模型，并结合国内外相关岩石（体）动力特性研究成果，研究边坡岩体的本构关系，进行岩质边坡的动力分析计算。（4）结合工程实例对边坡楔形破坏及边坡动力分析。第二章 研究区域边坡工程地质条件2.1自然地理概况研究区域位于贵州省黔东南州从江县，与广西壮族自治区接壤，东接广西三江侗族自治县，南邻广西融水苗族自治县和环江毛南族自治县，西连荔波、榕江两县，北靠黎平县，是重要的交通枢纽通道。 图2.1 贵州从江县地图2.

23、2区域地质环境概况2.2.1气候、水文贵州省从江县属亚热带季风温润湿热气候区，夏长冬短，冬温夏热，最高气温39.0，最低气温-6.0，多年平均气温18.4，多年平均降雨量12001500mm之间，雨量丰富，全年湿润，无霜期300天以上。地下水的赋存形式以上层滞水存在，其中以吸着水、毛细管水、孔隙水、裂隙水为主，水的补给源以稻田内的地表水和大气降水为主。边坡前缘约45m处发育一条四季常流河，该河为都柳江，系珠江水系，流量及水位受季节性影响较大，丰水期时流量变大，最大洪水水位标高:160.30m；枯水期时流量变小，水位标高：152.30m；常年水位标高：154.80m。 2.2.2地形、地貌研究区

24、位于缓陡剥蚀的中低山地貌区，场区高程在173.00283.00m，相对高差约110m，边坡后壁较陡，坡度角呈2040倾斜，边坡前部为陡坡，坡度角呈4553倾斜。实测边坡体后缘高程为283.70m，前缘高程173.30m，相对高差110.40m。2.2.3地质构造与地震本区在区域地质构造上属扬子准台地江南台隆（即江南古陆）北缘，主要由浅变质岩系组成，边缘分布震旦系和寒武系地层。由于地层经历多次构造运动，紧密线性褶皱及断裂构造发育，老构造经多次断裂活动的改造、复合已难以辨认，现以燕山期、加里东北区的构造最为显著。区内无大的断裂和构造经过，地层主要为上元古宇丹洲群拱洞组变质岩分布区，岩性主要为灰、灰

25、绿、淡黄、褐黄色粉砂质板岩，局部夹浅灰色凝灰岩，粉砂质板岩，地层产状10548，岩体内节理裂隙密集发育，共发育有“X”型共轭节理，其中以产状为35568（密度为46条/m2）、20579（密度为54条/m2）、1543（密度为51条/m2）及27048（密度为31条/m2）最为发育，节理密度23条/m2，裂隙面被粘土、铁锰质氧化膜充填，前两组裂隙具张拉性质，后两组裂隙具卸荷性质。裂隙将岩体切割成碎裂状、散体状，使岩体强度大大降低，且裂隙面于岩层面构成水解粘土化作用中水介质运移通道。 表2.1 边坡场区节理裂隙统计表倾向（）倾角（）测定节理数（条）特征描述355 6846裂隙宽1-15mm，间距

26、0.05-0.40m，延伸长度0.10-12.0m，切割深度0.10-1.20m，闭合度较差，张口大，连通性好，粘土充填。2057954裂隙宽1-15mm，间距0.05-0.30m，延伸长度0.10-14.0m，切割深度0.10-1.3m，闭合度较差，张口大，连通性好，粘土充填。154331裂隙宽1-8mm，间距0.05-0.40m，延伸长度0.10-0.80m，切割深度0.10-0.30m，闭合度好，张口小，连通性差，粘土充填。2704823裂隙宽1-15mm，间距0.05-0.40m，延伸长度0.10-0.80m，切割深度0.10-0.80m，闭合度好，张口小，连通性差，粘土充填。经查阅贵

27、州历史地震资料，本区最大地震震级为级，场区土体无地震液化的可能。取地震传递系数P=0.00g。2.3边坡工程地质条件2.3.1地质特征该地区分布土体为第四系人工回填层、耕植土层和残坡积层，岩体为上元古宇丹洲群拱洞组（Pt3g）粉砂质板岩，分述如下：耕植土层（Qpd）为淡黄色耕植土层，见植物根茎。厚度0.100.40m。回填土层（Qme）为杂色人工回填层，由碎块石、粘土及水泥凝结物，结构中密。厚度1.201.50m。残坡积层（Qel+dl）为淡黄色碎块石土，碎块石成分强至弱风化粉砂质板岩，粒径：0.2035.2cm，含量3845%，结构稍密。控制厚度4.1012.80m。岩体（Pt3g）场区岩体

28、为上元古宇丹洲群拱洞组粉砂质板岩。强风化层（Pt3g），为灰绿、淡黄、褐黄色粉砂质板岩，原岩组织结构大部分被破坏，尚存残余层理结构，风化作用强烈，岩石破碎，整体性差，厚度变化大。结构中密至密实。弱风化层（Pt3g）为灰、深灰色薄至中层状粉砂质板岩，节理裂隙发育，裂隙面被粘土、铁锰氧化膜充填，风化作用强烈，岩体较破碎，整体性较差，岩芯呈碎块状、短柱状及少量长柱状。2.3.2水文地质条件（1）地下水类型场区地下水以上层滞水类型存在，其中耕植土层和残坡积层以吸着水和孔隙水为主要形式赋存；人工回填层和岩层以孔隙水和裂隙水为主要形式赋存。（2）地下水的补给、径流、排泄条件地下水的补给源以大气降水和稻田内

29、地表水为主。因发生边坡，局部岩体破碎堵塞，排泄条件较差。（3）地下水水质类型及特征地下水水化类型为HCO3Ca型， PH值7.50。（4）地表水边坡前舌约45m处发育一条四季常流江，该江为都柳江，流向由西向东，江流向与边坡走向近平行，该河随季节变化而变化，枯水期时水位下降，流量变小；丰水期时水位下降，流量变大。2.3.3 边坡特征（1）边坡形态边坡由岩石和土层组成的，其安全等级为一级边坡，边坡坡向235，坡度角呈4556倾斜（平均53），边坡纵长127.3m，平面呈梨状，上窄下宽，表面积14152m2，坡向与岩层倾向相反。（2）变形破坏特征该边坡于2008年6月15日雨季产生局部过微小变形，在

30、边坡体中岩体后缘出现了不连续的拉张裂缝，造成部分排水沟及级以上的坡面防护垮塌变形破坏现象。（3）发展趋势边坡变形与大气降水有密切关系，降雨后边坡局部岩体变形明显，边坡处于不稳定状态，边坡变形速率与降雨量的大小有直接关系，降雨量越大，边坡变形局部岩体越明显，由此可判断该边坡体在雨季后会出现滑移的可能性极大。第三章 岩质边坡楔形破坏稳定性分析3.1概述 在岩质边坡的失稳模式中，楔体破坏是最常见的一种类型，在边坡失稳模式中占有重要位置。楔体是由两条或两条以上的结构面对岩体切割而形成的，滑体同时沿着这两个面发生滑移，故其滑移方向必然是沿着该两个结构面的组合交线方向，且该交线的倾角必定缓于边坡坡角，并在

31、坡面出露，由于滑体同时沿两个面滑动，其力学机理比较复杂。在边坡开挖过程中，边坡表面由于卸荷作用，掩体松弛，强度降低，加以坡面不平整，小块岩体极易具备临空条件，所以在开挖边坡表面，经常会发生小块岩体以平面或楔体形式的剥落现象，其体积有几立方米至几百立方米不等。影响楔体稳定的因数有滑体自身重力、低滑面得抗剪强度参数、滑面上的外水平压力和外荷载等。3.2楔体稳定的极限平衡分析法3.2.1 坐标系和物理量定义首先建立一个空间直角坐标系，设z轴与重力方向相反，x与y分别为正东和正北方向。图（3.1）为一楔体稳定性分析的示意图。某一结构面的地质产状（倾角和倾向）与这一结构面内法线方向的方向导数（角以、表示

32、）存在以下关系 （3.1） （3.2） （3.3）对于图3.1所示的左、右底滑面，其交棱线的矢量为 （3.4）式中：和分别为左、右底滑面内法线。上式所代表的交棱线是向下的那个矢量，其单位向量为j，与其方向相反的那个矢量为 （3.5）这里，我们引入一个符号，向量在向量上的投影可用该两向量的点积来代表。定义为 （3.6）图3.1 楔体稳定分析示意图图3.2 作用在与交线j垂直的剖面上的力3.2.2楔体稳定分析的极限平衡分析方法传统的极限平衡分析方法，假定楔体底滑动的剪切力平行于交棱线。左、右滑面均为受压力情况的楔体稳定分析。为了计算楔体底滑动的剪切力，需要知道有效法向反力的数值，用和表示。此时我们

33、引入一个假定，即作用于左、右两个平面上的剪切力均平行于交棱（见3.2）。这样，如果来考察一个与交棱线j垂直的剖面，将作用在该楔体的力投影到这个平面上，可得到以下两个方程。 （3.7） （3.8）从中可解出和： （3.9） （3.10）对作用于楔体上力的符号作如下规定： 楔体重量，单位方向量为， 平面上的有效法向反力，沿平面的内法线方向，单位向量为； 平面上的有效法向反力，沿平面的内法线方向，单位向量为； 平面上的水压力； 平面上的水压力； 拉裂缝的抗拉力和拉裂缝中水压力总和；单位向量为,外力，包括表面分布或集中荷载、地震力、锚固力以及拱推力，单位向量为沿着交棱线方向的下滑力，单位向量为。上式中

34、： （3.11） （3.12） （3.13） （3.14） （3.15） （3.16）沿交棱线（在此分析中标号为）向下作用的下滑力S由作用在楔体上的力通过在方向上的投影求出： （3.17）边坡的安全系数F由下式定义。 （3.18）式中：c和分别为滑面上的凝聚力和摩擦角。左、右滑面中有一个为受力情况。在楔体稳定分析中，还需要检查按式（3.19）和式（3.10）计算所得的和是否为负。如果和中的一个为负，说明楔体将沿该面脱开。此时，应按“单面滑动”重新复核该楔体的安全系数。Hoek和Bary建议此时应找出该滑面的“最速下降方向”，通过沿此方向的投影来求解。这里仍假定滑面上的剪切力与交棱线平行。如果为

35、负，则可按下式求得 （3.20）获得后，令，代入式（3.18）中，即可求得安全系数。对为负的情况，也可按类似方法处理。对于楔体稳定分析这样一个课题，作用在楔体上的重量和、这些已知的力可按类似方法处理。3.3楔体稳定分析的塑性力学上限解 使用虚功原理计算楔体稳定安全系数的另一种方法，由于在计算过程中，假定楔体在破坏时分别沿左右两个滑面以剪膨胀角和移动，故称为塑性力学上限解。本节采用前面已介绍的向量符号，对这一方法的求解过程再作一回顾。3.3.1、计算楔形体的绝对速度v 楔体稳定分析上限解假设该刚体以绝对速度V位移，其单位向量m与左、右两滑面的夹角分别为与（图3.3） m由下列方程唯一确定：图3.

36、3 楔体稳定分析的塑性力学上限解 （3.21） （3.22） 3.3.2、通过虚功原理求解安全系数 获得了m以后，通过下面的功能平衡方程式来求解安全系数。 （3.24）3.4楔体稳定分析的塑性力学广义解3.4.1引言 岩质边坡楔体稳定分析实际上是一个超静定的问题，若单纯通过静力平衡条件求解，所包含的的未知量的数目将超过可以建立的静力平衡方程的数目。（3.1介绍）即画面上的剪力与交棱线平行。本节的目的要建立一个求解安全系数广义解，其左、右底滑面的剪力与交棱线的夹角不等为零，而是任意值和。这一方法的求解过程是从设定楔体相对左、右剪胀角和开始的。为了便于数学处理，在开始求解前，需将有关的物理量用向量

37、形式来表示。图 3.4 岩质边坡楔体破坏3.4.2矢量的数学表达式 将一个矢量用几个线性无关的矢量组合来表示，将极大的简化本文的数学推导。本文中涉及的矢量有以下几个。（1）交棱线两个滑面交棱线的单位矢量用j表示（向下为正），与两个滑面的内法线和垂直。表达式为： （3.25） 式中，为的模，与得夹角用表示。因此，有以下关系式成立： （3.26） （3.27） （3.28） （3.29） （2）楔体位移矢量楔体的单位位移矢量用表示，可表示为矢量，的线性组合： （3.30） 与左、右两滑面的夹角分别为和参见图3.5.图3.5 滑面上的内力及塑性速度（3）左、右两滑面上的剪力的方向矢量一旦确定，左、右

38、两滑面上单位剪力的方向矢量和，就可根据“主应力轴和主应变重合”的原则确定。图3.6（a）为由、和组成的矢量直角三角形，因、处于同一平面，其模型为1，故直角三角形中的其他两边应分别为和，故有 （3.31） 图3.6 滑面上的剪力及塑性速度同理，对右滑坡面有 （3.32） （4）左、右滑面的“组合摩擦力”图3.7所示为矢量与两滑面上的法向力组成的平面。现将滑面上的内力分为两部分，第一部分为凝聚力，用（或）表示，其大小为（或）。这部分内力除包括未知量安全系数外，不包括其他未知数。第二部分内力用（或）表示，为法向力或（）与摩擦力的合力。显然，与与左、右两滑面的夹角分别为和。此力被定义为“组合摩擦力”。

39、图3.7 组合摩擦力矢量(a)左滑动面(b)右滑面在某一滑上“组合摩擦力”的单位矢量也可以用、和的线性组合表示。根据如图3.7（a）所示的矢量三角形，不难得出： （3.33） 式中线段CA的长度为1.因此左滑面上“组合摩擦力”的单位方向矢量为 （3.34） 同理，有 （3.35） （5）楔体的外力矢量 前面已经提到，斜体自重、外部荷载及作用在两滑面上的孔隙水压力的合力用W表示，其单位矢量用W表示。考虑到孔隙水压力为常数量，为简洁期间起见，没有与W分开。对一定的（，）集，单位外力矢量W可表示为 （3.36） 同理，“第二种方案”中使边坡进入极限状态的水平外力的单位矢量可表示为 （3.37） （6

40、）.一些基本关系式根据矢量分析理论，有以下关系： （3.38） 上述表达式会极大地简化下节中的数学推导。此外，还可建立有下列基本关系来确定前述公式中的各项系数：对矢量，由式（3.30）求得 （3.39） （3.40） （3.41） （3.42）其中与可表示为： （3.43） （3.44） 将是、式（3.43）与式（3.44）代入式（9.40）对矢量，有： （3.45） （3.46）式中与因与和无关，故事已知量。由式（3.45）（3.46）得 （3.47） （3.48）可由下式 （3.49）如果采用“第二方案”，相应Sarma法的外荷载单位矢量同样也可以用相同的方程表示。事实上，只需将式（3.4

41、7）至（3.48）中的“”用“”代替，就可以求出所相应的，。对未知量和(左、右底滑面剪力与交线的夹角)，根据式（3.32）与式（9.33），可以将其与和联系起来。在具体计算时，需要根据楔体的若干控制性几何参数计算楔体的重量以及左右滑面的面积等。第四章 边坡动力稳定性工程地质分析4.1边坡动力稳定性影响因素分析强烈地震导致的边坡失稳不仅取决于地震本身，包括地震的幅值、频率以及持时。而且也与边坡所处的地质背景、岩体结构类型、地层岩性组合、地形地貌条件以及水文地质条件密切相关。4.1.1地质背景影响边坡所处的地质背景主要是指边坡所处的大地结构单元以及区域性大断裂的发育情况。边坡所处的大地构造单元不仅

42、决定了边坡地质发育史的不同，从而控制了边坡岩体的地层结构以及强度，而且特别决定了边坡地质演化过程中新构造运动的活跃程度，边坡可能遭遇地震的频度与强度。区域性大断裂对边坡稳定性的影响表现为有利和不利两个方面。有利方面是断裂带对地震波动能量有屏蔽作用，从而降低了地震作用强度。不利方面是区域性大断裂往往是强震之源所在，同时断裂带岩体破碎，降低了边坡的自稳能力。由于断裂带对地震波动能量的屏蔽作用，那些与震源分居断裂带两侧的边坡所受地震作用将降低，从而其失稳的可能性也会减小。而那些与震源位于断裂带同一侧的边坡，特别是位于断裂带上的边坡，其失稳可能性会大大提高。此外，区域性大断裂等地质构造面作为地震波的反

43、射界面，会使与震源位于同侧的边坡受到更复杂的地震作用过程，从而大大增加了边坡失稳的概率。4.1.2结构类型影响对于岩质边坡来说，边坡并不是整体一块，而是由各种各样的结构面和结构体组合而成，形成不同的边坡岩体结构。常见的岩体结构类型可分为:块状结构;镶嵌结构;破碎结构;层状结构;层状碎裂结构;散体结构等。不同结构类型的岩体，对地震的反应是不同的。块状结构岩体，整体强度较高，在动力作用下的变形特征接近于弹性体，地震期间一般不会发生失稳破坏。对于镶嵌结构岩体，地震可能会造成局部的崩塌和落石，但不会造成大规模的失稳。碎裂结构岩体的地震反应比较强烈，强烈的地震会导致碎裂结构岩体松动，造成大量的崩塌、落石

44、以及小规模的滑动。层状结构的岩体受层面的控制，在地震作用下可能沿层面产生滑动。而对于散体结构的边坡，在地震作用下，不仅产生大量的崩塌和滑塌，而且有可能导致大规模的滑坡。土坡边坡可以看成散体结构，在地震作用下将会产生大量的变形、滑塌和滑坡。4.1.3岩性组合影响岩性对地震滑坡的影响主要反映为不同岩性的边坡产生滑坡的程度不同。由豁土、泥岩、页岩、泥灰岩以及它们的变质岩组成的岩体，或由上述软岩与一些硬岩互层组成的岩体，或由某些岩性软弱、易风化的岩浆岩(如凝灰岩)组成的岩体，具有以下特点:(1)抗风化能力差、风化产物中含有较多的黏性土质、泥钙质颗粒，具有很高的亲水性、膨胀性、崩解性等特征。(2)这些地

45、层的软岩及其风化产物一般抗剪性能差，遇水湿润后即产生表层软化和泥化。形成很薄黏力层，抗剪强度极低。(3)由于岩性、颗粒成分和矿物成分的差异，导致水文地质条件的差异。细颗粒的泥质、黏土质软层既是吸水层，又是相对的隔水层。(4)在干湿交替的情况下黏土的高收缩性，使岩土体中裂隙迅速发生并扩大，各种地表水很容易渗入坡体。上述这些特点容易导致滑坡的发育。通常把这类很容易发生滑坡的地层称为“易滑地层”。易滑地层不仅本身容易发生滑坡，而且它们的风化碎屑产物也极易滑动，甚至覆盖在它们之上的外来堆积层(冲积层、洪积层等)也容易发生沿着“易滑地层”或其风化碎屑物顶面滑动。不同的岩土性质对地震的反应不同。在一定的震

46、级下，不同土质的最大加速度和震动幅值都不同。根据调查研究，90%以上的滑坡产生在各种松散的堆积中，岩石滑坡较少。4.1.4地形地貌影响 边坡地形地貌条件(主要是边坡的高度、坡度和边坡坡形)对边坡动力稳定性有较大影响。4.1.5水文地质条件影响水文地质条件对边坡稳定性的影响主要表现在地下水位的埋深和边坡中地下水的补、径、排条件等方面。当地下水埋深较小时，地震会造成孔隙水压力增加及其累积效应，由此引起边坡产生永久位移，当这种永久位移达到一定程度时，可能导致边坡失稳。地下水的补、径、排条件对地震期间孔隙水压力的累积有重要的影响。如果地下水的排泄条件畅通，孔隙水压力不容易累积，则对边坡的动力稳定性影响

47、不大，反之，则极易产生滑动。4.2工程地质模型影响边坡工程地质模型的确定是边坡稳定性包括动力稳定性研究的基础。边坡工程地质模型确定的基本依据是边坡的工程地质条件。孙玉科等对于边坡工程地质模型的研究具有一定代表意义。1987年明确提出了边坡变形的常见五大模式:金川模式(反倾边坡)、盐池河模式(水平层状上硬下软)、葛洲坝模式(水平薄层状软硬相间)、白灰厂模式(水平厚层状软硬相间)以及塘岩光模式(顺倾薄层状结构)。这几种模式归纳起来也就是反倾边坡、水平层状边坡、顺倾层状边坡3种形式。对于边坡来说，这是3种常见的边坡工程地质模型，但是它们代表不了边坡工程地质模型的全部。但对边坡破坏实例的分析以及前人研

48、究工作的基础上，把边坡的工程地质类型归纳为两类。一类是有明显控制性结构面的边坡工程地质模型，一类是无明显控制性结构面的边坡工程地质模型。前者包括孙玉科所提出的5种边坡模式，同时包括了滑坡体及由基岩和厚的覆盖层(风化壳)组成的边坡;后者主要有均质土坡和无明显控制性结构面的岩质边坡。很显然，这两类边坡在动力作用下的变形稳定性情况将会有显著差异。4.3边坡动力破坏形式的确定根据边坡的工程地质模型，可以确定边坡变形破坏的形式。1980年李铁汉根据滑动面的形态、数目、组合特征以及边坡岩体破坏的力学性质，将边坡变形破坏划分为5类，每类中又分若干亚类:曲面滑动，又分为圆弧形滑动和非圆弧形滑动;平面滑动，又分

49、为无拉裂面平面滑动和有拉裂面滑动;双平面滑动，又分为异向双平面和同向双平面滑动;多平面滑动，又分为一般多平面滑动和阶梯状滑动;倾覆破坏。这五种形式实际上就是曲面滑动、平面滑动以及倾覆破坏三种，这种关于边坡变形破坏形式的分类主要是针对静力问题分析的，没有考虑边坡遭受动力荷载下变形破坏的特点。实际上，对于某些特殊边坡特别是坝坡和黄土边坡，在动荷载作用下由于孔隙水压力的累积作用，将会发生塑性流动和液化流滑。薛守义在考虑了动荷载作用特点的基础上，将边坡的变形破坏形式分为滑动型、崩塌型、塑性变形破坏、层体弯折四大类，各大类之下又分为若干亚类。但是，他却把塑性流动和液化流滑塑性变形破坏归纳在崩塌型大类之下

50、，这是不合适的。在薛守义的基础上，祁生文对边坡的变形破坏类型重新归纳，如表4-1所示。 表4.1变边坡破坏类型类型基本型岩体结构条件亚类动荷载作用下的特点滑动型变性破坏主要沿某滑动面进行。滑动后滑体受扰动较小，可视为刚体滑面往往是岩体中规模较大的结构面，特别是软弱的结构面曲面滑动平面滑动楔体滑动均为非蠕变型滑动，可沿多平面同时滑动，滑动可发生于很平缓的边坡崩塌型变性破坏不是沿某滑动面进行。变形体受到明显扰动，甚至分散到分离状可能发生于任何结构面类型的边坡，没有明显的整体滑动控制性结构面，但开裂变形明显受结构面控制落石型松动型崩落型动荷下，岩体开裂极为普遍，崩落多发生于坡度大于50的较陡斜坡上塑

51、性变形只产生较大的塑性变形，无明显滑动面。变形过渡时，可以整体滑动多发生于散体边坡或者被结构面严重切割而无明显控制性滑面的碎裂结构边坡中塑性流动液化流滑在动荷载作用下由于孔隙水压力的积累作用，导致发生塑性流动或者液化流动层体弯折岩层弯曲倾倒或折裂倾倒弯折溃屈弯折静荷载弯曲、倾倒等一般具有蠕变性根据岩体结构控制论的观点，边坡的工程地质模型控制了边坡变形破坏的形式。对于有明显控制性结构面的边坡工程地质模型，它们的变形破坏形式决定于结构面的形态产状及与边坡产状的组合关系。王存玉的振动模型实验表明:在动荷载作用下，顺层边坡的变形破坏形式主要表现为顺层面的滑动;反倾向边坡的变形破坏形式主要表现为岩层的倾

52、倒、弯曲和弯折;岩层水平边坡则主要在顶部和斜坡面附近的岩层产生拉开、拉裂和层间错动，首先是沿垂直于或斜交于层面的节理、裂隙等软弱部位岩层被拉开，其次是完好的岩层被拉断、开裂并产生层间错动。己经发生过滑坡的边坡以及由基岩和厚覆盖层组成的边坡，在动荷载作用下的破坏形式将表现为滑坡体沿既有滑面或者覆盖层沿基岩顶面的滑动，而且由于孔隙水压力的累积作用可能会导致塑性流动和液化流滑。对于那些无明显控制性结构面的边坡，例如，坝坡在动荷载作用下的变形破坏形式不仅有沿滑面(平面的或者圆弧形)的永久位移，也须考虑由于孔隙水压力的累积作用可能导致的塑性流动和液化流滑。对于那些节理裂隙发育，但没有明显控制性结构面发育

53、的岩质边坡，则需要利用空间精测线测量的方法，测量节理裂隙的产状，然后利用赤平极射投影的方法进行统计，作出节理裂隙的极点图和等密图，判读出该边坡发育的节理裂隙优势组数。在此基础上，对边坡的破坏形式可分下面4种情形进行判断。(1)结构面在极点图上近均匀分布，边坡岩体结构近乎散体结构，这种情形下，边坡的可能破坏形式为曲面形状。(2)只有一组优势结构面，结构面的倾向与边坡的倾向基本一致，倾角小于边坡角，则边坡的可能破坏形式为平面形状，数学表达式可写为式(2-1)的简单判据: （4.1）式中:为边坡坡脚;必为结构面的倾角;为结构面的内摩擦角(3)具有多组优势结构面，边坡的破坏形式可按J N Mankla

54、nd的方法进行简化判断。J N Mankland方法是基于一个简单的破坏条件:两组结构面组合交线的倾向与边坡面一致，楔形破坏体的组合交线在坡面出露，其倾角小于坡脚，结构面的抗剪强度只考虑内摩擦角，认为 小于组合交线的倾角时，边坡可能发生楔形体破坏。数学表达式可写为式(2-2 )的判据: （4.2）式中：为结构面组合交线的倾角。(4)只有一组优势结构面，但结构面的倾向与边坡的倾向相反，则边坡可能发生倾倒形式的破坏。由于式(4.1)、式(4.2)两式没有考虑结构面的内聚力C。，而且也没有考虑地震惯性力及其他因素的影响，因此它只是边坡发生平面破坏形式和楔形体破坏形式的岩体结构条件，具体的稳定性判断则

55、要进行定量分析。在考虑以上因素的基础上，可以把边坡的工程地质模型及其可能的变形破坏形式归纳为表4.2 。表4.2 边坡的工程地质模型及其可能的变形破坏形式边坡工程地质模型明显控制性结构面的边坡无明显控制结构面的边坡水平岩层边坡顺层边坡岩层改造边坡滑坡改造边坡基覆结构边坡均质土坡散体岩质边坡边坡变形主要破坏类型垂向拉裂和层间错动沿着层面错动倾倒弯曲弯折溃屈沿既有滑坡面滑动、塑性流动和液化流滑沿基覆界面滑动、塑性流动和液化流滑曲面或者平面滑动、塑性流动和液化流动曲面滑动、楔形体动、崩塌型4.4边坡动力失稳机制地震对边坡稳定性的影响表现为累积效应和触发效应两个方面。前者主要表现为地震作用引起边坡岩体

56、结构松动、破裂面、弱面错位和孔隙水压力累积上升等。后者则主要表现为地震的作用造成边坡中软弱层的触变液化以及使处于临界状态的边坡瞬间失稳。胡广韬提出了边坡动力失稳机制的坡体波动振荡加速效应假说。他认为自然界孕育、发生的地震所产生的地震波虽然强弱不同，作用不一，但对任何斜坡都有影响。当天然斜坡处于或接近于极限平衡状态时，地震产生的惯性力会激发滑坡体骤然而迅猛的下滑，出现启程剧动，产生“启程剧发速度”，并把这种效应称之为坡体振荡加速效应。但是他忽略了地震过程中导致的孔隙水压力增大以及累积作用所产生的巨大影响。实际上，在强烈的余震作用下边坡会产生两种作用:地震惯性力的作用;地震产生的超静孔隙水压力的迅

57、速增大和累积作用。这两种作用使得边坡沿着某一滑动面的下滑力增大，抗滑力减小。同时对于一些土质边坡，由于孔隙水压力的作用而出现液化流滑，产生很大的永久位移，导致边坡失稳。这就是说，地震惯性力的作用和地震产生的超静孔隙水压力作用是导致边坡动力失稳的根本原因，至于是这两个因素哪个起决定作用，则视具体条件而定。对于不同的边坡破环类型，导致边坡动力失稳的主导因素也不同，一般来讲，塑性流动失稳破坏是孔隙水压力的累积作用起主导作用引起，崩塌型、层体弯折型则是地震惯性力起决定作用，而对于滑动型破坏则一般是两种因素共同作用的结果。当地震在旱季或在雨季刚开始时发生，一般斜坡地区因坡体比较干燥，地下水位较低，地震时

58、受地下水的影响不大，滑坡产生的机制主要是地震惯性力的作用。雨季或融雪时发生的地震，由于斜坡土体饱水，地下水位较高，裂隙也可能被水充满，地震时在惯性力的作用下，孔隙水压力将会增大和累积，导致斜坡稳定性大幅度降低。1976年8月四川松潘一平武地震时，草原附近断层破碎带中的滑坡就是与孔隙水压力的累积上升有关。当地下水位埋藏很浅，斜坡坡脚出露饱水的松散砂层时，由于地面强烈振动，孔隙水压力急剧增加，砂层液化而导致上覆层滑动。这时可以认为滑坡的产生主要是孔隙水压力的增加、砂层液化、抗剪强度下降造成的。很多时候，边坡在地震期间并不发生失稳，而是在震后很长一段时间内边坡失稳，通常称之为后发型滑坡。后发型滑坡破

59、坏的根本原因在于强震过程中，由于边坡坡肩的端部效应，使得地震加速度在坡肩部位急剧放大，造成瞬时拉应力，在边坡的坡肩一定范围内产生弧形裂缝，这种裂缝虽然没有导致边坡的失稳破坏，但它导致了边坡稳定性的降低(地震的累积效应)。由于边坡土石松动开裂，为震后雨水的入渗创造了条件，从而可能导致边坡地下水径流发生变化，边坡岩体力学参数降低、震后水的软化作用以及孔隙水压力共同作用的结果。综上所述，地震边坡失稳的根本原因是地震惯性力和地震产生的超静孔隙水压力共同作用引起的。不同的边坡破坏类型，导致边坡动力失稳的主导因素也不同，一般来讲，塑性流动失稳破坏是孔隙水压力的累积作用起主导作用引起，崩塌型、层体弯折型则是地震惯性力起决定作用，而对于滑动型破坏则视具体条件而定。对于后发型边坡失稳，则是由于地震的累积效应导致边坡岩体力学参数的降低，最终导致了边坡的失稳破坏。第五章 边坡的稳定分析5.1工程概况研究区位于贵州省