岩石力学
第六章：岩石边坡工程
6.1概述
p 1、边坡分类
按照成因分：自然边坡、人工边坡；
按照组成物质：岩质边坡、土质边坡；岩质边坡滑动面稳
定，和坡体内部结构面产状和性质有巨大关系。
p 2、边坡组成
6.2岩石边坡破坏-1
p 1、岩石边坡的破坏类型
岩石边坡从破坏类型上来说有：崩塌和滑坡两种形态；
崩塌：岩块分离，向前翻滚而下；
6.2岩石边坡破坏-2
p 1、岩石边坡的破坏类型
滑坡：重力作用下，沿破内软弱结构面产生滑动；
6.2岩石边坡破坏-3
p 2、边坡稳定的影响因素
①结构面在边坡中的作用
②边坡外形改变对边坡稳定性的影响
③岩体力学性质的改变对边坡稳定性的影响
④各种外力直接作用对边坡稳定性的影响
6.3岩石边坡稳定性分析-1
分析岩坡稳定前首先要查明岩坡可能的滑动类型，岩坡滑
动多属空间问题，可按照莫尔-库伦准则进行稳定验算。
目前比较成熟的分析方法是刚体极限平衡法。
p 1、圆弧法岩坡稳定分析
岩坡安全系数为：
可改写为：
R
s
S
MF
M
= =
抗滑力矩
滑动力矩
1 1
1
tan
n n
i i i i
i i
s n
i
i
c l N
F
T
j
= =
=
+
=
å å
å
6.3岩石边坡稳定性分析-2
p 1、圆弧法岩坡稳定分析
①计算垂直边坡的极限高度；
②已知坡角求坡高；
③已知坡高求坡角；
90
2 tan 45
2
cH j
g
æ ö= +ç ÷
è ø
o
90H H H¢=
90
HH
H
¢ =
6.3岩石边坡稳定性分析-3
p 2、平面滑动岩坡稳定分析
岩坡产生平面滑动的一般条件：
a、滑动面走向与边坡相近；
b、滑动面倾角小于坡角；
c、滑动面倾角大于滑面摩擦角；
d、岩体必须被分离；
e、滑动面与张裂隙平行；
f、张裂隙垂直；
g、水沿张裂隙进入滑动面；
h、几个力均作用于重心处。
6.3岩石边坡稳定性分析-4
p 2、平面滑动岩坡稳定分析
潜在滑面上的安全系数可按照极限平衡条件给出，此时的
安全系数为总抗滑力和总滑动力之比：
当需要对不同的边坡几何要素、水深、不同抗剪强度的影
响进行比较时，为简化起见可将上式调整为无量纲式：
( )cos sin tan
sin cosS
cL W U V
F
W V
b b j
b b
+ - -
=
+
( ) ( )1
1
2 tan tan
tanS
c H P Q R P S
F
Q RS
g b j
b
-
-
é ù+ - +ë û=
+
6.3岩石边坡稳定性分析-5
p 3、双平面滑动岩坡稳定性分析
岩坡内的两条相交结构面如图，上部岩块不稳定，下部岩
块稳定，在重力作用下可能滑动，需支撑力为：
为简单起见，假设所有滑动面摩擦角
相等，为保持坡体稳定所需的摩擦角
为 ，实际结构面上的
内摩擦角为 。则岩坡安全系数可运用下式计算：
( ) ( ) ( )
( ) ( )
1 1 1 2 2 3 2 2 2 1 1 3
2 2 1 1 3
sin( )cos sin cos
cos cosb
W W
F
a j a j j a j a j j
a j q a j j
- - - + - - -
=
- + - -
j需要
j
实际
tan
tanS
F
j
j
= 实际
需要
6.3岩石边坡稳定性分析-6
p 4、力多边形法岩坡稳定性分析
具有两个或多个滑动面的滑坡，都可按照极限平衡条件下
的多边形法来进行分析。
6.3岩石边坡稳定性分析-7
p 5、力的代数叠加法岩坡稳定性分析
若岩坡的坡角小于45°，采用垂直线将滑坡划分成条带，
假设各分条块上的反力方向与其下条块的滑面一致。
当 角减小时，上式中分母就趋近于1。
由此当 或
时，边坡处于极限平衡状态。
( ) 1 1sin cos tan
cos sin tan
i i i i
i
i i
W cl E
E
q q j
q q j
-- - +=
D + D
iqD
0nE =
( )
1 1
sin cos tan 0
n n
i i i i
i i
W clq q j
= =
- - =å å
6.3岩石边坡稳定性分析-8
p 6、楔形滑动岩坡稳定性分析
根据空间受力分析，楔形体对滑动的安全系数为：
忽略两个滑动面上的粘滞力，并认为其摩擦角相同，则有
1 1 2 2 1 1 2 2tan tan
sins s
N N c A c AF
W
j j
b
+ + +
=
( )
( )
2 1
2 1
cos ( ) 2 tan
sin ( ) 2 tan
j
s
s
F
v v j
v v b
-
=
+
6.3岩石边坡稳定性分析-9
p 6、倾倒破坏岩坡稳定性分析
在不考虑岩体结构面粘聚力的条件下，当 时，
岩块会发生倾倒。当结构面摩擦角大于岩层倾角时，岩块
仅发生倾倒；反之则岩块既滑动又倾倒。
按照倾倒的破坏形式可分为：弯曲式倾倒、岩块式倾倒和
岩块弯曲复合式倾倒。
tanb h a<
6.4岩石边坡加固-1
p 1、注浆、填塞加固
对于裂隙比较发育但仍然
稳定的岩体，应对岩体裂
隙进行注浆、勾缝和填塞
等方法处理。
处理前应将断裂部分泥质
清洗干净，这样混凝土可
以和岩石更好的结合，有
时还要对断裂部分进行加
宽填塞。
6.4岩石边坡加固-2
p 2、锚杆、预应力锚索加固
一些岩质边坡深部岩体较坚硬，不受风化影响，浅层风化
强烈，对此可采取锚杆或预应力锚索进行岩体加固。
通过布置垂直滑面或与滑面呈一定倾角的锚杆进行支护。
6.4岩石边坡加固-3
p 3、混凝土挡墙或支墩加固
此种防护可以避免岩石滑塌，费用比较经济。
6.4岩石边坡加固-4
p 3、挡墙与锚杆组合加固
多数情况下对于岩质边坡采用挡墙与锚杆组合加固的办
法，锚杆可以是预应力的或普通锚杆。
6.4岩石边坡加固-5
6.4岩石边坡加固-6
6.4岩石边坡加固-7
6.4岩石边坡加固-7
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