边坡稳定性分析第 9章岩石力学课程组华北水利水电学院学习指导：
本章介绍了边坡的破坏类型，即：岩崩和岩滑；着重介绍了边坡稳定性分析与评价基本方法，包括圆弧法岩坡稳定分析、平面滑动法岩坡稳定分析、双平面滑动岩坡稳定分析、力多边形法岩坡稳定分析及近代理论计算法；介绍了岩坡处理的措施。
学习重点
边坡的变形与破坏类型；
影响边坡稳定性的因素；
边坡稳定性分析与评价。
9.1 边坡的变形与破坏类型
9.1.1 概述
9.1.2 岩坡的破坏类型
岩崩
岩滑岩滑
岩坡的滑动过程一般为三个阶段。
初期蠕动变形阶段
第二阶段滑动破坏阶段
最后逐渐稳定阶段
岩滑是指一部分岩体沿着岩体较深处某种面的滑动。
岩滑可分为平面滑动、
楔形滑动以及旋转滑动。
岩滑的典型案例
意大利瓦依昂 (Vajont)水库岩坡滑动而造成的事故是闻名于全世界的。
1963年 10月 9日夜晚，岸坡发生骤然的崩坍，在一分多钟时间内大约有 2.5亿立方米的岩石崩入水库，顿时造成高达 150米到
250米的水浪，洪水漫过 270米高的拱坝，致使下游的郎加朗市镇遭到了毁灭性的破坏，
2400多人死亡。
右图为山坡的两个断面图。
河谷岩崩的典型案例
康德斯特格 (Kandersteg)隧洞由于渗水作用岩坡山崩而失事 。
隧洞原来设计为无压隧洞，
但后来却成为有压隧洞。中等程度的水压力使衬砌造成裂缝。隧洞中的水从裂缝中渗出，流过透水层最后聚集在不透水岩层的顶部 (图 9-4)。
在山坡底部流出一股泉水，
渗水使岩石性质恶化，山坡变为不稳定而造成山体崩滑，
使附近居民的生命财产受到很大的损失。
图 9-4 康德斯特格隧洞
1-山崩 ;2-压力隧洞 ;3-渗水 ;4-泉水 ;5-透水岩石 ;6-
不透水岩石
9.2 影响边坡稳定性的因素
内在因素,地貌特征、岩土体的性质、地质构造、岩土体结构、岩体初始应力 。
外在因素,水的作用、地震、岩体风化程度、工程荷载条件及人为因素。
内在因素对边坡的稳定性起控制作用，外部因素起诱发破坏作用。
1)岩土性质和类型
岩性对边坡的稳定及其边坡的坡高和坡角起重要的控制作用。
2)地质构造和岩体结构的影响
在区域构造比较复杂，褶皱比较强烈，新构造运动比较活动的地区，边坡稳定性差。
断层带岩石破碎，风化严重，又是地下水最丰富和活动的地区极易发生滑坡。
3)水的作用
地表水和地下水是影响边坡稳定性的重要因素。
(1) 静水压力
ww HLP?2
1?
式中,H － 裂隙水的水头；
L － 裂隙充水的长度；
γ － 水的块体密度。
裂隙静水压力
1 1
裂隙静水压力分布的不同情况
1— 出口节理敞开； 2— 出口节理闭合
(3)动水压力
IVD w
V － 流动水体体积；
γ－ 水的块体密度；
I － 水力梯度。
4) 工程荷载
在水利水电工程中，工程荷载的作用影响边坡的稳定性。
5）地震作用
地震对边坡稳定性的影响表现为累积和触发 (诱发 )等两方面效应。
9.3 边坡稳定分析与评价
边坡稳定性分析与评价的目的：
一是对与工程有关的天然边坡稳定性作出定性和定量评价；
二是要为合理地设计人工边坡和边坡变形破坏的防治措施提供依据。
边坡稳定性分析评价的方法主要有：
地质分析法 (历史成因分析法 )、力学计算法、
工程地质类比法、过程机制分析法、理论体边坡已有的变形迹象，阐明其形成演变机制。
9.3.1 边坡稳定性分析方法简介
1）定性分析方法
（ 1） 地质分析法（历史成因分析法）
（ 2） 工程地质类比法
（ 3）图解法
（ 4）边坡稳定专家系统
2） 定量评价方法
（ 1） 极限平衡法
（ 2） 数值分析方法
9.3.2 圆弧法岩坡稳定分析
S
R
s M
M
F
滑动力矩抗滑力矩如果,Fs>1则沿着这个计算滑动面是稳定的；
如果 Fs≤1，则是不稳定的；如果，则说明这个计算滑动面处于极限平衡状态。
9.3.3 平面滑动稳定分析方法
1）平面滑动的一般条件
（ 1）滑动面的走向必须与坡面平行或接近平行 (约在的范围内 )；
（ 2）滑动面必须在边坡面露出，即滑动面的倾角必小于坡面的倾角，即；
（ 3）滑动面的倾角必大于该平面的摩擦角，即；
（ 4）岩体中必须存在对于滑动阻力很小的分离面，以定出滑动的侧面边界。
9.3.3 平面滑动稳定分析方法
2）平面滑动分析
α
β
c o ss i n
s i nc o s
VW
tgVUWLc
F jis
sin
ZHL LZU
2
1?
221 ZV?
9.3.4 双平面滑动岩坡稳定分析
θ
α 2
α 1
31122 3112322111 c o sc o s
s i nc o ss i n
WWF
b
9.3.5 力多边形法岩坡稳定分析
''
1
1
1
1
s
s
F
c
c
F
tg
tg
9.3.6 近代理论计算法
(1)力学模型和数学模型
(2)主导因素和敏感因素
(3)计算参数的选取
(4)计算方法的选择
9.4 边坡的处理措施
9.4.1 边坡的防治措施
1)防治原则边坡的治理应根据工程措施的技术可能性和必要性、
工程措施的经济合理性、工程措施的社会环境特征与效应，并考虑工程的重要性及社会效应来制定具体的整治方案。防治原则应以防为主，及时治理。
2)防治措施
9.4.2 边坡处理的一般方法
(1)用混凝土填塞岩石断裂部分
(2)锚栓或预应力锚索加固
(3)用混凝土挡墙或支墩加固
(4)挡墙与锚栓相结合的加固
本章介绍了边坡的破坏类型，即：岩崩和岩滑；着重介绍了边坡稳定性分析与评价基本方法，包括圆弧法岩坡稳定分析、平面滑动法岩坡稳定分析、双平面滑动岩坡稳定分析、力多边形法岩坡稳定分析及近代理论计算法；介绍了岩坡处理的措施。
学习重点
边坡的变形与破坏类型；
影响边坡稳定性的因素；
边坡稳定性分析与评价。
9.1 边坡的变形与破坏类型
9.1.1 概述
9.1.2 岩坡的破坏类型
岩崩
岩滑岩滑
岩坡的滑动过程一般为三个阶段。
初期蠕动变形阶段
第二阶段滑动破坏阶段
最后逐渐稳定阶段
岩滑是指一部分岩体沿着岩体较深处某种面的滑动。
岩滑可分为平面滑动、
楔形滑动以及旋转滑动。
岩滑的典型案例
意大利瓦依昂 (Vajont)水库岩坡滑动而造成的事故是闻名于全世界的。
1963年 10月 9日夜晚，岸坡发生骤然的崩坍，在一分多钟时间内大约有 2.5亿立方米的岩石崩入水库，顿时造成高达 150米到
250米的水浪，洪水漫过 270米高的拱坝，致使下游的郎加朗市镇遭到了毁灭性的破坏，
2400多人死亡。
右图为山坡的两个断面图。
河谷岩崩的典型案例
康德斯特格 (Kandersteg)隧洞由于渗水作用岩坡山崩而失事 。
隧洞原来设计为无压隧洞，
但后来却成为有压隧洞。中等程度的水压力使衬砌造成裂缝。隧洞中的水从裂缝中渗出，流过透水层最后聚集在不透水岩层的顶部 (图 9-4)。
在山坡底部流出一股泉水，
渗水使岩石性质恶化，山坡变为不稳定而造成山体崩滑，
使附近居民的生命财产受到很大的损失。
图 9-4 康德斯特格隧洞
1-山崩 ;2-压力隧洞 ;3-渗水 ;4-泉水 ;5-透水岩石 ;6-
不透水岩石
9.2 影响边坡稳定性的因素
内在因素,地貌特征、岩土体的性质、地质构造、岩土体结构、岩体初始应力 。
外在因素,水的作用、地震、岩体风化程度、工程荷载条件及人为因素。
内在因素对边坡的稳定性起控制作用，外部因素起诱发破坏作用。
1)岩土性质和类型
岩性对边坡的稳定及其边坡的坡高和坡角起重要的控制作用。
2)地质构造和岩体结构的影响
在区域构造比较复杂，褶皱比较强烈，新构造运动比较活动的地区，边坡稳定性差。
断层带岩石破碎，风化严重，又是地下水最丰富和活动的地区极易发生滑坡。
3)水的作用
地表水和地下水是影响边坡稳定性的重要因素。
(1) 静水压力
ww HLP?2
1?
式中,H － 裂隙水的水头；
L － 裂隙充水的长度；
γ － 水的块体密度。
裂隙静水压力
1 1
裂隙静水压力分布的不同情况
1— 出口节理敞开； 2— 出口节理闭合
(3)动水压力
IVD w
V － 流动水体体积；
γ－ 水的块体密度；
I － 水力梯度。
4) 工程荷载
在水利水电工程中，工程荷载的作用影响边坡的稳定性。
5）地震作用
地震对边坡稳定性的影响表现为累积和触发 (诱发 )等两方面效应。
9.3 边坡稳定分析与评价
边坡稳定性分析与评价的目的：
一是对与工程有关的天然边坡稳定性作出定性和定量评价；
二是要为合理地设计人工边坡和边坡变形破坏的防治措施提供依据。
边坡稳定性分析评价的方法主要有：
地质分析法 (历史成因分析法 )、力学计算法、
工程地质类比法、过程机制分析法、理论体边坡已有的变形迹象，阐明其形成演变机制。
9.3.1 边坡稳定性分析方法简介
1）定性分析方法
（ 1） 地质分析法（历史成因分析法）
（ 2） 工程地质类比法
（ 3）图解法
（ 4）边坡稳定专家系统
2） 定量评价方法
（ 1） 极限平衡法
（ 2） 数值分析方法
9.3.2 圆弧法岩坡稳定分析
S
R
s M
M
F
滑动力矩抗滑力矩如果,Fs>1则沿着这个计算滑动面是稳定的；
如果 Fs≤1，则是不稳定的；如果，则说明这个计算滑动面处于极限平衡状态。
9.3.3 平面滑动稳定分析方法
1）平面滑动的一般条件
（ 1）滑动面的走向必须与坡面平行或接近平行 (约在的范围内 )；
（ 2）滑动面必须在边坡面露出，即滑动面的倾角必小于坡面的倾角，即；
（ 3）滑动面的倾角必大于该平面的摩擦角，即；
（ 4）岩体中必须存在对于滑动阻力很小的分离面，以定出滑动的侧面边界。
9.3.3 平面滑动稳定分析方法
2）平面滑动分析
α
β
c o ss i n
s i nc o s
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ZHL LZU
2
1?
221 ZV?
9.3.4 双平面滑动岩坡稳定分析
θ
α 2
α 1
31122 3112322111 c o sc o s
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WWF
b
9.3.5 力多边形法岩坡稳定分析
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F
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tg
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9.3.6 近代理论计算法
(1)力学模型和数学模型
(2)主导因素和敏感因素
(3)计算参数的选取
(4)计算方法的选择
9.4 边坡的处理措施
9.4.1 边坡的防治措施
1)防治原则边坡的治理应根据工程措施的技术可能性和必要性、
工程措施的经济合理性、工程措施的社会环境特征与效应，并考虑工程的重要性及社会效应来制定具体的整治方案。防治原则应以防为主，及时治理。
2)防治措施
9.4.2 边坡处理的一般方法
(1)用混凝土填塞岩石断裂部分
(2)锚栓或预应力锚索加固
(3)用混凝土挡墙或支墩加固
(4)挡墙与锚栓相结合的加固
