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第七章岩石边坡工程
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本章内容:
§7-1边坡应力分布
§7-2边坡变形及破坏的基本类型
§7-3边坡稳定性分析
§7-4楔体破坏分析
§7-5边坡监测及加固
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1、前言
边坡危害:
2002年5月武隆,边坡坍第七章岩石边坡工程
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本章内容:
§7-1边坡应力分布
§7-2边坡变形及破坏的基本类型
§7-3边坡稳定性分析
§7-4楔体破坏分析
§7-5边坡监测及加固
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1、前言
边坡危害:
2002年5月武隆,边坡坍塌死79人
1972年6月香港,边坡坍塌死138人
滑坡危害:
1963年意大利,瓦依昂水库死2600人
1983年中国,东乡县洒勒黄土滑坡死227人
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一些滑坡实例
汉十高速公路滑坡
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三峡泄滩滑坡
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技术不成熟:
勘察搞不清,设计凭经验,资金花费大。
云南元磨高速公路147公里,30米以上高边坡370余个,修建时已滑177次以上。
边坡分类:
一般边坡:土坡、岩石边坡
高边坡:土坡(高于15米)
岩石边坡(高于30米)
成因:自然边坡,人工边坡
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a1=350,a2=360,H=400m
每公里长的坡段可减少剥离量415Mm3
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§7-1边坡应力分布
斜坡(slope)统指地表一切具有侧向临空面的地质体,包括天然斜坡和人工边坡。
天然斜坡(简称斜坡)是指自然地质作用形成未经人工改造的斜坡。
人工边坡(简称边坡)是指经人工开挖或改造形成的斜坡。
研究目的:研究边坡变形破坏的机理(包括应力分布及变形破坏特征)与稳定性,为边坡预测预报及整治提供岩体力学依据。其中稳定性计算是岩体边坡稳定性分析的核心。
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一应力分布特征
在岩体中进行开挖,形成人工边坡后,由于开挖卸荷,在近边坡面一定范围内的岩体中,发生应力重分布作用,使边坡岩体处于重分布应力状态。
边坡岩体为适应重分布应力状态,将发生变形和破坏。因此,研究边坡岩体重分布应力特征是进行稳定性分析的基础。
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边坡面附近的主应力迹线发生偏转。最大主应力与坡面近于平行,最小主应力与坡面近于正交,向坡体内逐渐恢复初始应力状态。
坡面上径向应力为零,为双向应力状态,向坡内逐渐转为三向应力状态。
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坡面附近产生应力集中带。在坡脚附近,最大剪应力增高,最易发生剪切破坏。在坡肩附近,常形成拉应力带。边坡愈陡,则此带范围愈大,因此,坡肩附近最易拉裂破坏。
最大剪应力迹线为凹向坡面的弧线。
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二、影响边坡应力分布的因素
(1)天然应力水平天然应力使坡体应力重分布作用加剧。
(2)坡形、坡高、坡角及坡底宽度
坡高不改变应力等值线的形状,但改变主应力的大小。
坡角影响边坡岩体应力分布图象。
坡底宽度对坡脚岩体应力有较大的影响。
坡面形状对重分布应力也有明显的影响。
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(3)岩体性质及结构特征
岩体变形模量对边坡应力影响不大,泊松比对边坡应力影响较大。这是由于泊松比的变化,可以使水平自重应力发生改变。
(4)结构面
结构面的存在使坡体中应力发生不连续分布,并在结构面周边或端点形成应力集中带或阻滞应力的传递,这种情况在坚硬岩体边坡中尤为明显。
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§7-2边坡变形及破坏的基本类型
岩体边坡的变形与破坏是边坡发展演化过程中两个不同的阶段,变形属量变阶段,而破坏则是质变阶段,它们形成一个累进性变形破坏过程。
一、边坡/岩体变形的基本类型
二、边坡破坏的基本类型
三、影响岩体边坡变形破坏的因素
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一边坡变形的基本类型
1、卸荷回弹
在成坡过程中,由于荷重不断减少,边坡岩体在减荷方向(临空面)产生伸长变形,即卸荷回弹。
天然应力越大,向临空方向的回弹变形量也越大。往往会伴随产生一系列的张性结构面
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2、蠕变变形
边坡岩体中的应力对于人类工程活动的有限时间来说,可以认为是保持不变的。在这种近似不变的应力作用下,边坡岩体的变形也将会随时间不断增加,这种变形称为蠕变变形。
当边坡内的应力未超过岩体的长期强度时,则这种变形所引起的破坏是局部的。反之,这种变形将导致边坡岩体的整体失稳。
这种破裂失稳是经过局部破裂逐渐产生的,几乎所有的岩体边坡失稳都要经历这种逐渐变形破坏过程
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二、边坡破坏的基本类型
单平面滑动
双平面滑动
多平面滑动
边坡破坏的基本类型
楔形状滑动
圆弧形滑动
平面滑动
滑坡
倾倒破坏
崩塌
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崩塌:斜坡岩土体被结构面分割的块体,突然脱离母体以垂直运动为主、翻滚跌跃而下的现象与过程
滑坡:斜坡岩土体沿着贯通的剪切破坏面(带),产生以水平运动为主的现象,称为滑坡。
倾倒破坏:由陡