怎么判断滑坡稳定,滑坡分析方法

首页 > 实用技巧 > 作者:YD1662024-02-20 09:20:38

坡肩:边坡与坡顶面相交的部位称。

坡脚:边坡与坡底面相交的部位。 

坡面角:坡与水平面的夹角。

坡高:坡肩与坡脚间的高差。

边坡的分类;

边坡按成因分类:

自然边坡是在地壳隆起或下陷过程中逐渐形成的,这类运动今天可能还在继续。然而,只要边坡位于侵蚀基准面以上,不论成因如何,它们就处于受剥蚀的环境之中,开始了风化、解体以至滑塌的过程,较大规模的破坏就是自然滑坡。

挖方形成的边坡称为开挖边坡,填方形成的边坡称为填筑边坡,水力水电工程中还称为坝坡,这类边坡的几何参数可以人为控制。

边坡按组成物质分类:

土质边坡和岩质边坡

土体和岩石的物质构成并无本质的差别,差别在于结构,它们的工程地质和水文地质特征及力学特征差异显著,使得岩质边坡和土质边坡的力学性能很不相同,其边坡破坏模式的差别也十分显著。

露天矿边坡特点:

露天矿边坡与其他岩土工程边坡相比,具有如下特点:

1)露天矿边坡的规模较大,边坡高度一般为200~300m,最高可达500~700m,边坡走向延伸可达数公里,因而边坡揭露地层多,边坡各部分的地质条件差异大,变化复杂。

2)露天矿边坡一般不维护,故易受风化作用的影响。

3)露天矿场频繁的爆破作业和车辆运行,使边坡经常受到动荷载的作用。同时随着采掘、运输及其他设备日益大型化,边坡台阶的负荷有日益增大的趋势。

4)露天矿的最终边坡由上至下逐渐形成,上部边坡服务期长,下部边坡服务期则相对较短。

5)露天矿边坡的不同地段要求有不同的稳定程度。边坡上部地表有重要建筑物不允许变形时,要求的稳定程度高。边坡上有站场、运输线路,下部有采矿作业时,要求的稳定程度较高。对生产影响不大的地段,稳定程度可要求低一些。

露天矿边坡稳定性分析与维护涉及岩体工程地质、岩体力学性质试验、边坡稳定性分析与计算、边坡治理和监测、维护等工作。

怎么判断滑坡稳定,滑坡分析方法(9)

2、影响露天矿边坡稳定性的主要因素和边坡破坏形式

2.1 影响露天矿边坡稳定性的主要因素

影响露天矿边坡稳定的因素较多,其中岩体的岩石组成、岩体构造和地下水是最主要的因素,此外,爆破和地震、边坡形状等也有一定影响。现将其主要影响因素介绍如下:

1)岩石的组成

岩石的矿物成分和结构构造对岩石的工程地质性质起主要作用,通常,强度高的岩石边坡稳定性也高,片理、层理发育的岩石边坡稳定性相对较差。

2)岩体结构

边坡岩体的破坏主要受岩体中不连续面(结构面)的控制。影响边坡稳定的岩体结构因素主要包括下列几方面:

结构面的倾向和倾角:

一般来说,同向缓倾边坡(结构面倾向和边坡坡面倾向一致, 倾角小于坡角)的稳定性较反向坡差。同向缓倾坡中,岩层倾角愈陡,稳定性愈差;水平岩层稳定性较好。

结构面的走向:

当倾向不利的结构面走向和坡面平行时,整个坡面都具有临空自由滑动的条件,对边坡的稳定不利。结构面走向与坡面走向夹角愈大,对边坡的稳定愈有利。

结构面的组数和数量:

当边坡受多组相交的结构面切割时,整个边坡岩体自由变形的余地大,切割面、滑动面和临空面多,易于形成滑动的块体,而且为地下水活动提供了较好的条件,对边坡稳定不利。其次,结构面的数量直接影响到被切割的岩块的大小,它不仅影响边坡的稳定性,也影响边坡变形破坏的形式。岩体严重破碎的边坡,甚至会出现类似土质边坡那样的圆弧形滑动破坏。

结构面的不连续性:

在边坡稳定计算中,通常假定结构面是连续的,实际并非如此。因此,在解决实际工程问题时,认真研究结构面的不连续性,具有现实意义。

结构面的起伏差和表面性质:

结构面的光滑程度对结构面的力学性质影响极大。边坡岩体沿起伏不平的结构面滑动时,可能出现两种情况;如果上覆压力不大,则除了要克服面上的摩擦阻力外,还必须克服因表面起伏所带来的爬坡角的阻力,因此,在低正应力情况下,起伏差将使有效摩擦角增大。另一种情况是当结构面上的正应力过大,在滑动过程中不允许因为爬坡而产生岩体的隆胀时,则出现滑动的条件必须是剪断结构面上互相咬合的起伏岩石,因而结构面的抗剪性能大为提高。如果结构面上充填的软弱物质的厚度大于起伏差的高度时,就应当以软弱充填物的抗剪强度为计算依据,不应再把起伏差的影响考虑在内。

3)地下水

露天矿的滑坡多发生在雨季或解冻期间,说明地下水对边坡稳定性的影响是很显著的。在边坡稳定性研究中,对岩体中地下水的赋存情况、动态变化、对边坡稳定性的影响,以及防治措施等都要进行详细研究并做出定量评价。

地下水对边坡稳定性的影响主要表现在以下几方面:

静水压力和浮托力

当地下水赋存于岩石裂隙中时,水对裂隙两壁产生静水压力,如下图所示。

动水压力(或渗透力)

当地下水在土体或碎裂岩体中流动时,受到土颗粒或岩石碎块的阻力,水要流动就得对它们施加作用力以克服它们对水的阻力,这种作用力称为动水压力或渗透力。动水压力作用方向与渗透方向一致。动水压力用D表示:

怎么判断滑坡稳定,滑坡分析方法(10)

动水压力是一种体积力,其方向与水流方向一致。在计算土边坡和散体结构的岩石边坡时,要考虑动水压力的作用。

水对某些岩石的软化作用:

某些粘土质岩石浸水后发生软化作用,岩石强度显著降低,如含有大量蒙脱石粘土矿物岩体或边坡中的泥质软弱夹层等。对于主要是由坚硬的岩浆岩、变质岩构成的边坡岩体,水的软化作用一般不显著,但这些边坡的断层破碎带中常有大量粘十质充填物存在,在研究这些断裂而的强度和稳定性时,要特别注意水对这些岩石的软化作用。

4)爆破震动

露天矿爆*生的地震波,给潜在破坏面施以额外的动应力,可使岩石节理面张开,甚至使岩石破碎,促使边坡破坏,在边坡稳定分析中必须考虑此附加外应力。

专门研究表明,爆破震动对岩体造成的损害取决于岩体质点振动速度的大小。质点振动速度的影响可用下列临界速度估计:

≤25.4cm/s——完整岩体不破坏

25.4~2~61cm/s——岩体出现少量剥落

61~254cm/s——发牛强烈拉伸和径向裂隙

>254cm/s——岩体完全破碎

5)其他因素

边坡几何形状

当边坡向采场凸出时,岩体侧向受拉力,由于岩体抗拉能力淮低,此时边坡稳定条件差;当边坡向采场凹进时,边坡岩体侧向受压,边坡比较稳定。

风化作用

风化作用可使边坡岩体随时间推移不断产生破坏而失稳。通常,风化速度与岩石本身的矿物成分、结构构造和后期蚀变有关,同时也与湿度、温度、降雨、地下水以及爆破震动等因素有关。

人为因素

由于对影响边坡稳定的因素认识不足,在生产中往往人为地促使边坡破坏。如在边坡上堆积废石和设备以及建筑房屋等,加大了边坡上的承重,增加了岩体的下滑力;或挖掘坡脚,减小了岩体的抗滑力,这些都会使边坡稳定条件恶化,甚至导致边坡破坏。

2.2 边坡破坏类型

边坡破坏类型,主要是受岩体的工程地质条件特别是岩体结构面的控制。常见的破坏形式有以下四种:

平面破坏

边坡沿一主要结构面如层面、节理、断层或层间错动面发生滑动(下图a)。边坡中如有一组结构面与边坡倾向相近,且其倾角小于边坡角而大于其摩擦角时,容易发生这类破坏。

楔体破坏

一般发生在边坡中有两组结构面与边坡斜交,且相互交成楔形休。当两结构面的组合交线倾向与边坡倾向相近,倾角小于坡面角而大于其摩擦角时,容易发生这类破坏(下图 b)。坚硬岩体中露天矿台阶大多是以这种形式破坏的。

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圆弧形破坏

滑动面为圆弧形。土体滑坡一般是此种形式,散体结构岩体或坡高很大的碎裂岩体边坡也可以此种形式破坏(下图c)。

以上三种形式破坏的机理主要是剪切破坏。

倾倒破坏

当岩体中结构面或层面很陡时,岩体发生倾倒破坏(下图d)。其破坏机理与以上三种不同,它是在重力作用下岩块向外向下弯曲塌落。

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