边坡岩体应力分布特征.doc

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边坡岩体应力分布特征 ⑴边坡形成后应力状态的变化斜坡周围的主应力迹线发生明显的偏转（愈接近边坡，原为铅直方向的愈接近平行于斜坡临空面，而原为水平方向的则与斜坡临空面正交）在坡角与河谷谷底形成应力集中带在与差值最大区，相应形成一个最大剪应力区，最大剪应力迹线由原来的直线变为近似圆弧线，其凹面朝向临空面在坡顶和坡面靠近地表部位，形成一个拉应力带假设： ① 边坡岩体处于自重应力场的理想状况 ② 边坡岩体为均质岩体 ⑵ 影响边坡岩体应力分布的主要因素原始应力状态的影响在坡顶或坡面的靠近地表部位，由于水平应力显著降低，可成为拉应力，形成拉应力带原始水平剩余应力越高，越易形成拉应力区无侧向水平应力（）时，坡脚区切向应力的最大值约相当于原始水平应力的三倍（即：坡脚区切向应力）当时，坡脚切向应力可达7～9倍水平应力越高,坡脚处最大剪应力越大(因此,当岩体中存在较高水平剩余应力时,边坡更易遭受变形和破坏）坡形影响坡高越高，坡内拉应力越高坡角越大，拉应力范围越大，切向应力值越高基坑底宽时坡脚处随底宽的缩小而急剧增大时坡脚处τ基本不随底宽的变化而变化凹形坡有利于坡体稳定，凸形坡则相反岩体结构的影响当软弱结构面与坡体主压应力轴线平行时，将在软弱结构面的端点部位或应力阻滞部位出现拉应力集中和剪应力集中当软弱面与坡体主压应力轴线垂直时，将发生平行于软弱面的拉应力或于端点部位出现垂直软弱面的压应力当软弱面与坡体主压应力轴线斜交时，沿弱面主要为剪应力集中，并于端点部位或应力阻滞部位出现拉应力在软弱面交汇处,应力受到阻滞,压、拉应力强烈集中 ④ 滑坡的形成机制当滑动面受最大剪应力控制时的滑坡形成过程 a.破坏前无既定的软弱面 b. 当剪应力超过岩石的强度极限，大致沿着最大剪应力面而发生剪切滑动 c. 滑动面形状呈圆弧形并在斜坡上缘转为陡倾的拉裂面 d. 岩石的强度在此对边坡稳定起决定性作用 ⒉ 地下洞室位置选择的工程地质评价 ⑴ 地形条件洞室选线应注意山形完整（沿线尽可能无冲沟、山洼、滑坡、塌方）洞口地段应下陡上缓,无滑注意边坡整体稳定性注意傍山隧洞或地下厂房的山坡侧应有一定厚度的围岩（对水工隧洞尤为重要） ⑵ 岩性条件尽可能避开不良围岩软弱岩层破碎岩层松散岩层坚硬完整岩层中施工的好处安全度高掘进速度快 ⑶ 构造条件洞室轴线应尽量与岩层走向垂直围岩稳定，对高边墙稳定更为有利顺倾向开挖较反倾向有利若洞室轴线与岩层走向平行在水平或缓倾岩层中在倾斜岩层中不宜将软弱层作为边墙或底部褶皱的影响尽可能避开核部或转折端部位 ● 断层的影响坍塌（冒顶）大规模地下水涌入 ⑷ 地下水对地下工程可能产生的影响以静水压力的形式作用于洞室衬砌；以动水压力的形式作用于围岩体及衬砌；使粘土质岩石软化，降低其强度；使易溶岩类溶解，使膨胀岩类膨胀；突然的大量涌水造成人员伤亡、施工机械受损。 ⑸ 地应力对地下工程可能产生的影响洞室选线原则当岩体中水平主应力值较大时，洞室轴线最好平行最大水平主应力方向布置关于围岩稳定指：在一定时间内，在一定的地质力和工程力作用下岩体不产生破坏和失稳。 ⑵ 围岩变形破坏的特点坚硬完整岩体的脆性破裂岩爆块体滑移层状弯折和拱曲平缓岩层，层次薄或软硬相间时倾斜层状围岩弯曲折断滑动陡倾或直立层状围岩—— 凸邦弯曲碎裂岩体（结构面间距一般小于10cm）的松动解脱松软岩体 ⑶ 围岩的自稳时间指：未对洞壁采取任何支护措施，围岩由变形发展至破坏的时间 ⒍ 提高围岩稳定性的措施 ⑴ 尽量少扰动围岩采用先进的隧道工程设计和施工方法(NATM) 尽可能采用控制爆破和全断面隧道掘进机开挖(TBM) ⑵ 用连续支护（柔性支护）代替传统支护（刚性支护） ① 传统支护方法支撑木支撑钢支撑临时性支护措施衬砌砌砖浆砌条石混凝土或钢筋混凝土永久性支护措施缺点：支护措施未能全面地与围岩紧密而连续接触锚固：利用穿过软弱结构面、深入至完整岩体内一定深度的钻孔，插入钢筋、钢棒、钢索、预应力钢筋及回填混凝土借以提高岩体的磨擦阻力、整体性与抗剪强度的措施。锚杆：钻凿岩孔，然后在岩孔中灌入水泥沙浆并插入一根钢筋，当砂浆凝结硬化后钢筋便锚固在围岩中，借助于这种锚固在围岩中钢筋能有效地控制围岩或浅部岩体变形，防止其滑动和坍塌，这种插入岩孔，锚固在围岩中从而使围岩或上部岩体起到支护作用的钢筋称为“锚杆” 岩爆是指在高地应力区地下洞室开挖过程中,由于岩体应力释放导致岩块骤然以爆裂形式,从洞室周边岩体内飞射出岩块的现象。一般认为地温随深度的增加而增加，增加的幅度约为3℃/100m，此即为初始地温梯度。拱端推力 N 作用方向：斜向岸里偏下游分解为平行于拱端切线方向的轴向推力 H 沿半径方向的切向力 V 坝基岩体抗滑稳定计算及计算参数的选定参数不同 f 值是摩擦试验（抗剪试验）的结果 f′、c′是抗剪断试验的结果适用对象不同 K 的计算适用于光滑平整滑动面 K′的计算适用于混凝土与基岩的胶结面较完整的基岩 ② 地下水循环渗流条件主要表现在渗入的地下水对滑动面力学参数的降低上 ③ 不均匀岩土坝基的影响 . 面积加权法求平均的 f、c 值应力加权法求平均的f、c值变形一致原则求 f、c 值渗透水流对坝基岩体稳定性的作用渗透压力：渗透到坝基下的水流在上下游水头差的作用下对可能滑动岩体产生的水压力，其大小等于该作用点的水头高度乘以水的容重作用横切面上起到滑移的推动作用滑动面上起到抵消正应力从而降低抗滑力的作用工程地质勘察工程地质勘察是运用工程地质理论和各种勘察测试技术手段和方法，为解决工程建设中地质问题而进行的调查研究工。阶段划分预可行性勘察预可行性研究选址勘察可行性研究初步勘察初步设计详细勘察施工图设计施工勘察有特殊施工要求的重要建筑物地基工程地质勘探的主要方式钻探坑探物探现场原位测试在岩土层原来所处的位置基本保持的天然结构、天然含水量以及天然应力状态下，测定岩土的工程力学性质指标渗透系数K 达西定律：V=KI V —— 渗透速度 (m/d, cm/s) I —— 水力坡度 K —— 渗透系数 (m/d, cm/s) 达西定律适用范围：雷诺数≤10 雷诺数：表示惯性力与粘滞力之间关系的一个数，Re＝惯性力／粘滞力 K的确定方法 —— 抽水实验法主要用途岩土层透水性评价、描述、分类地下水出水量、流量计算透水率 q 指：1MPa压力下每米试段、每分钟压入岩层中的水量，单位：L／min（吕荣 Lu）确定方法 —— 压水实验法主要用途岩土层透水性评价、描述、分类防渗设计的依据之一防渗效果评价指标之一和单位吸水量ω的关系：1Lu≈0.01L／min · m · 104Pa K 与 q 的异同相同之处：都可作为岩土层透水性的评价指标不同之处测试方法不同测试的对象不同结果的精度不同结果的使用不同地下水与工程 1. 浮托作用指：地下水对水位以下的岩土体有静水压力的作用，并产生浮托力确定：可由阿基米德原理确定，即地下水位以下岩石、土颗粒以及水位以下建筑物体积的浮力 2. 潜蚀作用潜蚀：指岩土体中由于渗透水流的冲刷作用，将其中细小颗粒冲走带出的现象。潜蚀分类机械潜蚀指：由渗透水流的动水压力冲走细小颗粒产生条件单位动水压力≥潜蚀处的细小颗粒的浮重度渗透水流的水力坡度＞产生潜蚀的临界水力坡度化学潜蚀管涌形成过程渗流渗流力土颗粒被带走潜蚀发生岩土体渗透变形（结构变松、强度降低）渗流出口处侵蚀成孔洞渗透途径减短、水力梯度增大的水流向其集中孔洞不断溯源发展水流集中管道形成管涌形成流砂现象一般现象 — 粉细砂土层被水饱和后产生整体流动产生条件水力坡降＞临界水力坡降土的孔隙度越大，越易产生流砂现象渗透系数越小，排水性能越低，愈易形成流砂砂土液化与流砂现象的异同相同或相似处均容易发生在饱水的粉细砂土层中机理上均与土层的瞬时排水不畅有关结果上均造成了地基土层承载力的降低不同点迫使土层瞬时排水的原因不同形成临空面受到强烈振动现象发生时流体压力状态不同基坑突涌产生原因 —— 基坑下部有承压水一般现象 — 基坑开挖引起承压水头压力冲毁基坑底板库区渗漏发生渗漏的地貌条件对于山区水库：库水位高于邻谷谷底水位对于平原水库：有河曲发育或有古河床分水岭或河湾地带有岩溶通道宽大的断层破碎带、褶曲转折部位分水岭地区有古河道或冰河沉积的砂石砾层分布分水岭地带为潜水建库前，地下分水岭高于正常库水位，不漏低于时当库水的顶托作用明显，不漏低得太多，分水岭消失，漏低于原河水位，加剧漏为承压水—透水层在邻谷出露高程低于库水位,则可能渗漏活动性断层判定标志 ⑴ 最新沉积层被错断（Q3以来的地层直接测量数据） ⑵ 地形地貌标志（古建筑被错断山地、平原地貌突变等） ⑶ 断层物质绝对年龄测试结果常用地震烈度术语基本烈度： 50年期限内，一般场地土条件下，场区可能遭遇超越概率为10%的烈度值，即达到和超过《中国地震烈度区划图》上烈度值的概率为10%。 50年超越概率为10%的风险水平，是目前国际上一般建筑物普遍采用的抗震设防标准场地烈度：指某一地区或场区，根据其地区的地质条件的不同（如岩性、地质构造、地下水、地形地貌、自然地质特征），参照地区的基本烈度而加以修正的烈度。设计烈度：根据基本烈度或场地烈度，结合建筑物所在地的重要性、等级，以及结构物的特点，为保证建筑物的安全而修正的烈度。

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