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边坡监测技术规范要求.doc 10页
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边坡监测技术规范要求
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边坡监测技术规范书
华电国际电力股份有限公司
奉节发电厂工程技术部
二0一五年七月
监测技术要求
监测方案要求
监测工作内容与质量要求
工程名称：华电奉节电厂新建工程
本工程采用方案招标形式，投标人根据招标人提供的图纸和现场踏勘了解到的招标单位的实际要求，自行作出监测方案，并以方案确定工程量，作出投标报价。本次监测工作范围为厂区边坡(含西侧自然边坡)、挡土墙。对不同地段边坡安全监测项目
边坡地段 监测项目
主厂区 特种材料库北侧挡墙 坡顶位移、地表裂缝等监测
2#锅炉西、北侧边坡 坡体位移、地表裂缝等监测
事故油池北侧挡墙 水平位移和垂直位移
升压站北侧挡墙 水平位移和垂直位移
冷却塔北侧边坡、挡墙 坡顶位移、地表裂缝等监测
冷却塔东侧边坡、锚喷 坡体位移、地表裂缝等监测
冷却塔南侧边坡、挡墙及锚喷 水平位移和垂直位移
烟囱南侧挡墙 水平位移和垂直位移
烟囱西侧边坡 坡体位移、地表裂缝等监测
2#电除尘、1#主变 地下水位观测
煤场 3#转运站西南侧边坡、挡墙 水平位移和垂直位移
煤场南侧边坡、挡墙 水平位移和垂直位移
煤场西侧原老厂挡墙 水平位移和垂直位移
厂外 施工区西侧边坡 坡体位移、地表裂缝等监测
施工区南侧边坡 坡体位移、地表裂缝等监测
厂前区 东侧边坡、挡墙 水平位移、坡顶位移、地表裂缝等监测
南侧边坡、挡墙及锚喷 水平位移、坡顶位移、地表裂缝等监测
1.3场地条件
华电奉节电厂“上大压小”新建工程厂区位于奉节新县城以北10km的康乐镇横路村。通过乡村公路或梅溪河水路可到达，交通较方便。
厂支流梅溪河场地东、南、西三面被长江支流——梅溪河环绕，现为三峡库区最高蓄水位175m。及周围地貌单元为构造、剥蚀的低山、丘陵地貌总的地势东北高、西南低，海拔高程180～29，
边坡挡墙主要位于主厂区所在构造剥蚀丘陵四周阶梯状斜坡上，整体坡度为15°～～
施工区坝址位于主厂区西北侧的搭骡子湾冲沟中，紧靠现有公路下游涵洞出口处。坝址两侧地形坡度较陡，约35°～40°190.40～205.35m15°~20°，地面标高为237.75～2m。
根据重庆市地震工程研究所2010年月2×600MW 火电项目工程建设场地地震安全性评价报告》，拟建场地50 年超越概率10%基岩水平向地震动峰值加速度为0.0g（烟囱地段）、0.0456g（非烟囱地段）。50 年超越概率10%基岩地震动反应谱周期为0.5s。
层层侏罗系下统珍珠冲组（J1z）层①层填土。
厂区地表水类型主要为梅溪河地表径流和大气降水所形成的临时性地表流水。厂区有梅溪河流过，常年保持一定的地表河道径流，区内流向自西向东
场地地下水类型主要为松散层孔隙水及基岩裂隙水。
场地在大部分斜坡地带浅层基岩裂隙水贫乏，但在沟谷底部及其南侧斜坡中部见有地下水。沟谷地段地下水埋深为1.30~5.80m，对应标高为184.60~201.91m；南侧斜坡中部地下水埋深为2.60~18.1m，对应标高为262.37~232.12m。孔隙水赋存于第四系残坡积土及填土层中。主要接受大气降雨和生活污水补给，向就近低洼处排泄，水量受季节性影响明显。
主厂房区域四周的自然边坡稳定。包
1.4 执行的标准（规范、规程和有关技术文件）
⑴《建筑边坡工程技术规范》（GB 5）
⑵《岩土工程监测规范》（YS5229－96）
⑶《工程测量规范
⑷《建筑变形测量规范》（JGJ 8－2007）
⑸《国家一﹑二等水准测量规范》（GB）
2 监测技术要求
2.1 监测必要性
根据《建筑边坡工程技术规范》GB 第19.1.1条强制性条文规定：边坡垮塌区有重要建（构）筑物的一级边坡工程施工时必须对坡顶水平位移、垂直位移、地表裂缝和坡顶建（构）筑物变形进行监测。
《建筑边坡工程技术规范》第19.1.8条规定：对地质条件特别复杂的采用新技术治理的一级边坡工程，应建立边坡工程长期监测系统。
本工程《主厂房区域挡土墙施工图》50-F2301S-T0109总说明：本工程边坡工程安全等级为一级。请根据《建筑边坡工程技术规范》对挡墙位移进行监测。监测时间为边坡工程竣工后二年。
鉴于本工程地质条件特别复杂，主厂房、锅炉房、烟囱等重要建筑物基坑开挖过程中已发现岩体裂缝、错落变形迹象，十分必要立即实施边坡监
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水力作用下顺倾岩质边坡稳定性及开挖变形研究 (1)
学校代号 分类号ｌＱ５圣互 坠垒ｉ鱼卫沙理歹文学硕士学位论文 水力作用下顺倾岩质边坡稳定性及 开挖变形研究学位申请人姓名 培养 单位一奎拯在 拯过堡王太堂 曾胜（熬援２ 道路量继道王程．导师姓名及职称 学 研 科专 究 方 业 向一路基路面王程２Ｑ！！生垒且５目论文提交Ｅｔ期
学校代号：１０５３６ 学 密号：０８１０１０３０３１级：公开长沙理工大学硕士学位论文水力作用下顺倾岩质边坡稳定性及 开挖变形研究学位申请人姓名 导师姓名及职称 培养单位 专业名称 论文提交日期 论文答辩日期 答辩委员会主席奎握在 萱胜（教援≥ 蓬泣理王太堂 道路与迭道工程２Ｑ！！ ２Ｑｌ！生垒且 生５目矍童武
Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ｅｘｃａｖａｔｉｎｇ Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ＣｏｎｓｅｑｕｅｎｔＢｅｄｄｉｎｇ Ｒｏｃｋ Ｓｌｏｐｅ Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ａｃｔｉｏｎｂｙ ＬＩ ＺｈｅｎＣｕｎＢ．Ｅ．（ＣｈａｎｇｓｈａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）２００８Ａ ｔｈｅｓｉｓ ｓｕｂｍｉｔｔｅｄ ｉｎ Ｐａｒｔｉａｌ ｓａｔｉｓｆａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆＭａｓｔｅｒ ｏｆ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｌｎＤｉｓｃｉｐｌｉｎｅ ｏｆ Ｒｏａｄ ａｎｄ Ｒａｉｌｗａｙ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｌｎＣｈａｎｇｓｈａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ Ｚｅｎｇ Ｓｈｅｎｇ Ａｐｒｉｌ，２０１ １
长沙理工大学 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的 研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：≥移／／年ｊ７月号７日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 ｆｌｔｊ字向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于１、保密口，在――年解密后适用本授权书。２、不保密回。 （请在以上相应方框内打“√’’）储签名：乃枷导师签名日期：扣７／年厂月≥／日日期：曲／／年丁月弓／日
摘要近年来，随着我国高速公路、铁路不断向西部山区发展，工程建设中出现了 越来越多的边坡垮塌事故，给工程建设、经济建设及人民群众生命财产安全造成 了很大的危害。作为岩质边坡的一种，顺倾岩质边坡在我国广泛分布，其具有工 程地质条件脆弱、稳定性差等特点，在降雨、爆破、地震等外界因素作用下，很 容易发生变形破坏，已成为困扰岩土工程界一个多年的难题。目前，顺倾岩质边 坡在水作用下的破坏机理还不是很清楚，而对顺倾岩质边坡开挖变形的研究更是 少之又少，造成边坡的设计在很大程度上依赖于设计者的经验，给边坡的安全埋 下了隐患。因此，开展水力作用下顺倾岩质边坡稳定性及开挖变形研究，对优化 边坡设计、提高边坡稳定性具有重要意义。 本文以炎汝高速公路为工程依托，通过现场工程地质调研，从顺倾岩质边坡 变形破坏的力学机理上，将其破坏模式划分为八种。通过室内试验，研究了岩体 及结构面在水作用下力学参数的衰减规律，为顺倾岩质边坡稳定性评价提供了可 靠的依据。以达西定律为理论基础，研究了降雨入渗对边坡稳定性的影响，推导 了水对岩体渗透力及裂隙壁面拖拽力的计算公式。详细分析了顺层滑移破坏的力 学机理，并对其失稳破坏判据进行了研究。对顺倾岩质边坡开挖变形机理进行了 分析，详细介绍了卸荷岩体的力学特性，并以弹性力学及能量守恒定律为基础， 对边坡开挖引起的岩体卸荷回弹变形及顺层滑移变形的计算进行了推导。通过大 型有限元软件ＡＤＩＮＡ，对边坡开挖变形进行了计算；采用二维极限平衡程序Ｓｌｉｄｅ， 对边坡天然状态及浸泡状态下的安全系数进行了计算；最后采用测斜仪对边坡进 行开挖变形监测，测得水平位移随边坡开挖的变形规律，并对有限元计算结果进 行了验证。结果表明，以卸荷岩体力学为基础对边坡开挖进行有限元数值模拟是 可行的。 本文的研究成果，进一步揭示了水力作用下顺倾岩质边坡的变形破坏机理， 对以后边坡的设计、施工及加固等都具有重要的指导意义。关键词：水力作用；顺倾岩质边坡；稳定性分析；开挖变形；破坏模式；数 值模拟
ＡＢＳＴＲＡＣＴＲｅｃｅｎｔｌｙ，ａｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ａｎｄ ｒａｉｌｗａｙ ｉｎ ｗｅｓｔｅｒｎ ｍｏｕｎｔａｉｎａｒｅａｏｆ Ｃｈｉｎａ，ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｄｉｓａｓｔｅｒｓｔｏａｒｅａｐｐｅａｒｅｄ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ａｎｄ ｉｔ’Ｓ ｃａｕｓｅｄ ｇｒｅａｔ ｈａｒｍｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｅｃｏｎｏｍｉｃｏｎｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｐｅｏｐｌｅ’Ｓ ｌｉｖｅｓ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｙ．Ａｓｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔ ｂｅｄｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｓｌｏｐｅｓａｒｅｋｉｎｄ ｏｆ ｒｅｅｋ ｓｌｏｐｅ，ｗｉｄｅｌｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｉｎ Ｃｈｉｎａ．Ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔ ｂｅｄｄｉｎｇｒｏｃｋ ｓｌｏｐｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｆｒａｇｉｌｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄｐｏｏｒ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｉｔ’Ｓ ｖｅｒｙ ｉｎｃｉｄｅｎｔａｌ ｔｏ ｂｅ ｄｅｓｔｒｏｙｅｄ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ａｃｔｉｏｎｏｆ ｒａｉｎｆａｌｌ，ｂｌａｓｔｉｎｇ，ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ａｎｄＳＯｏｎ．Ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔ ｂｅｄｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｓｌｏｐｅｓ ｈａｖｅｂｅｅｎ ｐｌａｇｕｅｄ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｆｏｒ ｍａｎｙ ｙｅａｒｓ．Ｎｏｗ，ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔ ｂｅｄｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｓｌｏｐｅｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ａｃｔｉｏｎ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｎ ａｒｅ ａｒｅｕｎｃｌｅａｒａｎｄ ｔｈｅｅｅｃａｖａｔｉｏｎａｒｅｓｅｌｄｏｍ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｏａｇｒｅａｔ ｅｘｔｅｎｔ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｌｏｐｅｓａｄｅｐｏｎｄｏｎｔｈｅ ｄｅｓｉｎｇｅｒ’Ｓ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ，ｗｈｉｃｈ ｓｅｔ ｕｐｇｒｅａｔｅｒ ｒｉｓｋ ｆｏｒ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｓｏ，ｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｅｘｃａｖａｔｉｎｇ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔ ｂｅｄｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｓｌｏｐｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ａｃｔｉｏｎ ｈａｓ ｇｒｅａｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ ｏｆ ｓｌｏｐｅ． Ｂａｓｅｄｏｎｄｅｓｉｇｎａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｔｈｅ Ｙａｈ Ｒｕ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｇｅｏｌｏｇｙ ｒｅｓｅａｒｃｈ，ｔｈｅｆａｉｌｕｒｅ ｍｏｄｅｓ ｏｆ ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔ ｂｅｄｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｓｌｏｐｅ ｉｓ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｅｉｇｈｔ ｋｉｎｄｓ ｂｙ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｏｆ ｆａｉｌｕｒｅ．Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｃｔｉｏｎａｒｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｓｔｕｄｉｅｄａｔｔｅｎｕａｔｅｄ ｌａｗｏｆｒｏｃｋａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｔｈｒｏｕｇｈｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ａｎｄｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔ ｂｅｄｄｉｎｇ ｒｏｃｋｒｅｌｉａｂｌｅ ｂａｓｉｓｏｎｆｏｒ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆｓｌｏｐｅ．ＢａｓｅｄＤａｒｃｙ’Ｓ ｌａｗ，ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｌｏｐｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｒａｉｎｆａｌｌｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｈａｕｌａｇｅ ｏｆ ｓｌｉｄｅ ｆａｃｅ ａｒｅ ｄｅｒｉｖｅｄ．Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｂｅｄｄｉｎｇ ｓｌｉｄｉｎｇ ｉｓ ａｎａｌｙｓｉｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｃｒｉｔｅｒｉｏｎ ｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ａｎａｌｙｓｅ ｔｈｅ ｅｘｃａｖａｔｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｂｅｄｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｓｌｏｐｅ ａｎｄ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｕｎｌｏａｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ． Ｂａｓｅｄｏｎｅｌａｓｔｉｃ ａｎｄ ｌａｗ ｏｆ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ，ｄｅｒｉｖａｔｅ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆｕｎｌｏａｄｉｎｇ ｒｅｂｏｕｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄ ｂｅｄｄｉｎｇ ｓｌｉｄｉｎｇ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｏｆ ｓｌｏｐｅ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｉｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ａｔ ｔｈｅｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅＡＤＩＮＡ，ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｂｙ ｔｈｅ ｔｗｏ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ ｌｉｍｉｔ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｓｌｉｄｅ，ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒ ｏｆ ｎａｔｕｒａｌ ｓｔａｔｅ ａｎｄ ｓｏａｋｉｎｇ ｓｔａｔｅａｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｓｌｏｐｅ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ，ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｌａｗ ｏｆ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｖｅｒｉｆｙｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｂｙ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅⅡ
ｅｌｅｍｅｎｔ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｗｈｉｃｈ ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅ ｕｎｌｏａｄｉｎｇ ｒｏｃｋｍａｓｓ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｉｓ ｆｅａｓｉｂｌｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａｎｎｏｕｎｃｅｄ ｆｕｒｔｈｅｒ ｔｈｅ ｅｘｃａｖａｔｉｎｇ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆａｉｌｕｒｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔ ｂｅｄｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｓｌｏｐｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ａｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｐｒｏｖｉｄｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｇｕｉｄａｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｏｆｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔ ｂｅｄｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｓｌｏｐｅ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ａｃｔｉｏｎ；ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔ ｂｅｄｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｓｌｏｐｅ：ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ； ｅｃｃａｖａｔｉｏｎｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅｓ：ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ１ＩＩ
目录摘要…………………………“…………………………………………………………ＩＡＢＳＴＲＡＣＴ…………………………………………………………………………………．ＩＩ第一章绪论１．１研究的背景与意义…………………………………………………………………。………．．１ １．２问题的提出………………………………………………………………………………．３１．３国内外研究现状……………………………………………………………．．３ １．４本文研究内容与技术路线……………………………………………………ｌＯ第二章顺倾高边坡变形破坏模式及影响因素分析２．１概述………………………………………………………………………………………………．．１ ３ ２．２顺倾岩质边坡常见病害………………………………………………………．１３２．３顺倾岩质边坡破坏模式．……………………………………………………１４ ２．４影响顺倾岩质边坡稳定性因素分析………………………………………．１９ ２．５顺倾岩质边坡设计准则及施工优化…………………………………………２３ ２．６本章小结……………………………………………………………………２４第三章水作用下岩体及结构面强度衰减研究３．１概述………………………………………………………………………………………………．．２７３．２水作用下完整岩体强度衰减试验…………………………………………一２７ ３．３水作用下岩石结构面抗剪强度试验………………………………………．．４ｌ３．４本章小结………………………………………………………………………．．４７第四章降雨入渗条件下顺倾岩质边坡稳定性分析４．１概述………………………………………………………………………………………………．．４９ ４．２渗流基本原理……………………………………………………………………４９ ４．３渗流作用下边坡力学分析…………………………………………………．５３４．４渗流作用下边坡稳定性分析………………………………………………５６４．５本章小结………………………………………………………………………５９第五章顺倾岩质边坡开挖卸荷变形研究５．１概述………………………………………………………………………………………………．．６ｌ５．２卸荷岩体力学特性……………………………………………………………６１ ５．３顺倾岩质边坡开挖变形类型………………………………………………．６５５．４顺倾岩质边坡开挖变形计算………………………………………………．．６５ ５．５本章小结………………………………………………………………………．６９
第六章顺倾岩质边坡开挖数值模拟６．１概述………………………………………………………………………………………………．．７ｌ６．２有限单元法的基本原理……………………………………………………．．７１６．３炎汝高速公路Ｋ１０９＋８８０～Ｋ１１０＋１００顺倾边坡开挖数值模拟……………７５ ６．４边坡开挖变形现场监测……………………………………………………．８５ ６．５本章小结…………………………………………………………………………………………８７第七章结论与展望７．１结论………………………………………………………………………………………………．．８９ ７．２展望………………………………………………………………………………９０参考文献…………………………………………………………………………．．９３致谢…………………………………………………………………………………………９９附录Ａ攻读硕士期间发表的论文…………………………………………．．１０１ 附录Ｂ攻读硕士期间参与的科研项目………………………………………．．１０３２
第一章１．１研究的背景与意义绪论随着我国改革开放进一步的深入，以及西部大开发、振兴东北老工业区及中 部崛起等一系列重大发展战略规划的实施，我国经济得到了快速、持久的发展。 在其刺激和带动下，我国高速公路的建设也得到了长足的发展。从１９８４年我国大陆地区第一条高速公路一沪嘉高速公路开工建设截止到２０１０年底，短短二十几年的时间，我国高速公路通车里程已经达到了７．４万公里，仅次子美国，踞世界第 二位，令世人瞩目。高速公路在交通运输体系中占有举足轻重的地位，已成为衡 量一个国家经济发展水平及社会现代化程度的重要标志。在现阶段，随着东部沿 海省份高速公路网的逐渐完善，高速公路的发展重心逐渐向中部及西部地区转移。 而我国是一个多山的国家，尤其是在广大西部及湖南、浙江、福建、广东等地区 更是广泛分布。在这些地方修建高速公路，工程地质条件更加复杂，不可避免会遇到大量岩质高边坡。例如北京一福州高速公路福建段２００余公里内高度在４０ｍ 以上的边坡有１８０多处；云南省元江一磨黑高速公路１４０多公里内高度在５０ｍ以上的边坡有１６０多处【ｌｌ。岩体由于其本身具有较高的强度，在自然条件下更容易 形成高大、陡峭的边坡，一旦出现失稳破坏，造成的危害会很大。岩质边坡稳定 性问题已成为土木行业工作者所关注的热点。 顺倾岩质边坡是指边坡走向与倾角同坡体内一组占绝对优势结构面的走向与 倾角一致的边坡。优势结构面一般为层面和软弱夹层或层间错动面，其次是节理 面，多属于原生结构面，所以褶皱作用强烈。因褶皱作用而产生的层间强烈错动， 使优势结构面的物理力学性质进一步弱化，甚至成为对岩体稳定起控制作用的泥 化夹层。顺倾岩质边坡在我国二十几个省、自治区、直辖市广泛分布，由于其特 殊的岩层结构，在边坡开挖中会形成顺倾的临空面，在降水、开挖卸荷、地震、 爆破震动等外力作用下，很容易沿软弱结构面剪出，造成边坡垮塌。轻则会阻碍 交通，延误工期，．增加投资成本；重则会造成重大安全事故，严重影响到施工及 运营期间的安全。 水是影响边坡稳定性的重要因素。“十个边坡九个水＂，研究表明，９０％的 人工边坡和自然边坡垮塌都与水有关【２ｌ，治坡先治水已成为广大土木工作者的共 识。水对边坡稳定性影响主要体现在两个方面：水对边坡岩体物理化学作用及水 对边坡的力学作用。水对边坡岩体物理化学作用主要体现在由于水的润滑作用， 岩土体颗粒间的摩阻系数及胶结能力降低，边坡潜在滑动面抗剪强度参数降低，进而降低了坡体的抗滑力；同时地下水渗流对坡体产生溶滤作用，坡体出现潜蚀 现象，坡体潜在滑动面出现微观或宏观上的孔穴，进一步降低了潜在滑动面的抗 剪强度。水对边坡的力学作用体现在水的作用下，边坡岩体的容重变大，使下滑 力增加。另外就是水对边坡的静水压力和渗透压力作用，其中静水压力又包括孔 隙水压力、裂隙水压力及浮托力。研究表明，水是边坡发生垮塌的重要诱因。 顺倾岩质边坡在其自身重力场、渗流场等不断调整以求趋于稳定的长期自然 演化过程中发生的边坡垮塌事故不胜枚举。２００１年５月１日重庆武隆县城发生山 体滑坡，滑坡体垂直高度４６．８ｍ，总量１．６万余ｍ３，一幢９层楼房被摧毁掩埋， 造成７９人死亡【３】；２００３年５月１１日，贵州省三穗县台烈镇三穗至凯里高速公路 正在施工的平溪特大桥３号桥墩附近发生山体滑坡，滑坡总量为２０余万ｍ３，施 工现场工棚被掩埋，造成３５人死亡【４１；２０１０年８月７日２２时许，甘南藏族自治 州舟曲县突降强暴雨，县城背面的罗家峪、三眼峪泥石流下泄，由北向南冲进县 城，造成沿河房屋被冲毁，泥石流阻断白龙江，形成堰塞湖，舟曲县城２／３的面 积被洪水淹没。此次特大泥石流灾害共造成１５００余人死亡，３００多人失踪，给人 民群众的生命和财产带来了重大损失。２０１０年９月，湖南炎汝高速公路Ｋ１７＋３８０ 顺倾边坡在开挖后未采取及时的防护措施，加上长时间的降雨，发生了比较严重 的边坡垮塌，所幸没有造成人员伤亡，但严重影响了工程的施工进度，坡垮塌后 的详细照片如图１．１所示。资料表明【５】，边坡问题已变成同地震和火山相并列的 全球性三大地质灾害（源）之一。图１．１炎汝高速公路Ｋ１７＋３８０顺倾边坡垮塌现场照片以上种种实例表明，岩质边坡垮塌事故在我国广泛分布，给人民群众的财产 和生命安全带来了很大的危害。随着我国高速公路、铁路等基础设施建设的进一 步发展，岩质边坡稳定性问题越来越显得突出。顺倾岩质边坡地质情况复杂，环 境背景脆弱，工程稳定性差，影响因素多，变形破坏机理同一般的边坡有很大的 区别，且人们对边坡工程的安全等级和技术要求逐年提高。针对以上特点，广大２土木工作者和众多的专家、学者，采用各种手段与方法进行了积极的探索，取得 了一定的成果，并成功解决了一部分工程实际问题。但由于顺倾岩质边坡工程地 质条件的复杂性，研究方法的局限性，到目前为止还没有形成一套成熟的稳定性 分析方法，其变形破坏机理、边坡稳定性影响因素及各种因素的敏感性还不是很 清楚，对顺倾岩质边坡稳定性分析及其加固处治还停留在半经验半理论分析的阶 段。从长远的角度来看，这种方法不仅是不科学的，更是不安全的。因此，加快 对顺倾岩质边坡变形破坏机理的研究，以指导施工，确保顺倾岩质边坡的稳定性 已显得非常必要和紧迫。１．２问题的提出岳阳至汝城高速公路是湖南省规划的“五纵七横”高速公路网中的第一纵，位 于湖南省的东部，贯穿岳阳的平江、长沙的浏阳、株洲的醴陵、茶陵、炎陵及郴 州的桂东、汝城等地。岳汝高速公路不仅是连接湘东八县（市）的区域经济干线， 同对也是湖南“一点一线一地区及湘东地区南下港澳北上武汉的快捷通道，是泛 珠三角经济区和中部崛起的重要南北通道。该高速公路的修建，对改善湘东地区 交通，完善湖南省高速公路网，促进湖南与港澳、珠江三角、武汉城市圈的经济 往来以及加速中部崛起都有重大的战略意义。 炎陵至汝城高速公路（以下简称“炎汝”高速公路）是岳阳至汝城高速公路 的重要组成部分。炎汝高速公路处在湘东南罗霄山脉的中段西侧与南岭北缘山区， 线路走廊带所处地形切割强度大，地势起伏大，山坡坡度一般较陡。地层岩性多 样，变化复杂，部分山体基岩裸露，风化程度较高，边坡稳定性差。据统计，炎 汝高速公路大于３０ｍ的高边坡有１００多个，相当一部分为顺倾岩质边坡，坡角大 部分处在强风化岩层中，对边坡稳定性很不利。该地区又属于亚热带季风湿润气 候，年降水量在１５００ｍｍ以上，且４～６月份经常会有暴雨。在雨水的作用下，顺 倾岩质边坡的稳定性已经严重影响了炎汝高速公路的施工进度及施工安全。因此 开展水力作用下顺倾岩质边坡稳定性分析对确保炎汝高速公路施工进度及安全、 提高投资经济效益都有重大现实意义。１．３国内外研究现状１．３．１岩质边坡破坏类型研究边坡的失稳与其地质力学环境和变形特性有很大的关系，边坡形成的地质环 境的不同，反映在边坡变形破坏的类型和机理上也不尽相同。弄清边坡是否具有 破坏的条件以及预测边坡破坏的模式，对边坡稳定性评价具有重要意义。 国外对岩质边坡变形破坏类型的划分有多种不同的方案，国际工程地质协会３（ＩＡＥＧ）滑坡委员会采用瓦恩斯（Ｄ．Ｖａｒｎｅｓ，１９７８）的滑坡分类作为国际标准 方案，即按滑坡的运动方式分为崩落、倾倒、滑动、倾向扩离和泥流等；按滑坡 活动空间扩展方式分为前进式、后退式、扩大式、减小式以及约束式等类型；按 活动状况分为活动的、暂停的、静止的、复活的等。美国夏普（Ｃ．Ｆ．Ｓ．Ｓｈａｒｅ） 等人把边坡岩土体顺坡向下的一切运动统称为滑坡，再按岩体的移动方式、相对 速度以及物质组成，将其分为缓慢流动类、快速流动类、滑动类和沉陷类等４大 类１２小类。捷克的扎留巴（Ｑ．Ｚａ．ｒｕｂａ）则按物质类别、滑面形状和移动类型， 将边坡变形分为地表堆积物斜坡移动、泥质岩滑坡、硬质岩层斜坡移动及特殊类 型斜坡移动等４大类１３小类。日本的渡正亮则按滑坡的发展阶段将滑坡分为幼年 期、青年期、壮年期和老年期。Ｅ．Ｈｏｋｅ【６】在专著《岩质边坡工程》中将边坡失 稳破坏归纳为平面破坏、楔体破坏、圆弧破坏、倾倒破坏四种类型，并系统地分 析了边坡破坏的基本力学行为和稳定性分析方法。Ｄｏｕｇｌａｓ．Ｓｔｅａｄ和 Ｅｒｉｋ．Ｅｂｅｒｈａｒｄｔ在总结露天高边坡的破坏机制时，将边坡失稳机制分为六类：（１） 双结构面破坏（Ｂｉｌｉｎｅａｒｓｌａｂｆａｉｌｕｒｅ）、（２）梨形破坏（Ｐｌｏｕｇｈｉｎｇ）、（３）弯折破坏（Ｂｕｃｋｌｉｎｇ）、（４）逐步破坏（Ｓｔｅｐ．ｐａｔｈ）、（５）平面型失稳（Ｐｌａｎｅｒ ｆａｉｌｕｒｅ）、（６） 旧有构筑失效（Ｏｌｄｗｏｒｋｉｎｇｃｏｌｌａｐｓｅ），这种分类方法简明易懂，直观反映了边坡失稳破坏的力学机制。另外，Ｒ．Ｅ．Ｇｏｏｄｍａｎ等通过对岩质特征的研究，对不同 类型岩质边坡的破坏机制进行了深入研究。 我国对岩质边坡破坏模式的研究起步比较晚，在相当长的一段时间内都是借 鉴发达国家的研究经验与成果。自１９８０年以来，随着我国基础建设步伐的加大， 我国边坡研究工作进入了一个新的时期，其主要特点是在我国大量滑坡治理的基 础上，建立我国岩体边坡变形破坏的典型地质模型，并提出了以岩体板裂结构理 论为基础的边坡岩体溃屈破坏模型。 王思敬根据顺倾岩质边坡的结构类型，将其分为薄层结构、夹层结构及互层 结构三类。孙玉科【｜７】根据边坡变形破坏特征，将其划分为水平剪切变形、顺层高 速滑动、倾倒变形破坏、追踪平推滑移及张裂顺层追踪等五种破坏模式。孙广忠 ＩＳ】将边坡破坏形式分为楔形体滑坡、圆弧滑面滑坡、顺层滑动面滑坡、倾倒变形 滑坡、溃屈破坏边坡、复合型滑面滑坡、斜坡开裂变形体、对基层滑坡及崩塌碎 屑流滑坡。中国水利水电科学研究院【９】根据滑坡的形成模式，将滑坡分为崩塌、 滑动、倾倒、溃屈、侧向扩展拉裂、流动及复合型七类。王兰生【ｌ ｏ】针对层状或含层状岩体组成的边坡变形机制提出了蠕滑一拉裂、滑移一压致拉裂、弯曲一拉裂、 塑流一拉裂、滑移一弯曲等五种破坏模式，比较直观地反映了滑坡发生时边界介质的应力和变形演变特征。宴同珍【ｌｌ】根据滑坡发生的初始条件以及滑动的原因和 方式，将滑坡概括为九大类，分别为流变倾倒滑坡、应力释放平移滑坡、震动崩落或液化滑坡、潜蚀陷落滑坡、地化悬浮一下陷滑坡、高势能飞越滑坡、孔隙水４压浮动滑坡、切蚀一加载滑坡及巨型高速远层滑坡。金德濂【１２】根据岩层倾角与开挖边坡坡角的关系以及岩层走向和边坡走向的关系，将层状岩质边坡划分为块状 结构边坡、层状同向缓倾结构边坡、层状同向陡倾结构边坡、层状反向结构边坡、 层状斜向结构边坡和破碎结构边坡等六类。陈志坚【１３】根据层状岩体的工程性质， 将其分为薄层软～硬岩互层状组合体、中厚层～厚层硬岩加中厚层软岩组合体等六 大类。李安红等【１４】根据岩层组合特征、层面的形态、岩层走向与倾角大小等，并 结合现场实际调查，将顺倾岩质边坡的开挖模式分为八类，并对其发生的基本条 件及破坏机制进行了详细的描述。 另外，陈祖煜、郑颖人等也对岩质边坡破坏模式进行了研究。１．３．２边坡稳定性分析方法研究在十八世纪中叶工业革命开始前，由于生产力水平比较低，人们改造自然的 能力低，表现在土木工程行业中就是在遇到较大边坡或工程地质复杂的路段时， 主要采取主动避让的方法，边坡垮塌事故较少。在这一阶段，人们对边坡稳定性 的关注程度较低，对边坡稳定性进行的研究也少。随着工业革命的开展，土木工 程也呈现出方兴未艾的势头，出现了大量的人为高边坡，发生了很多边坡垮塌事 故，有的甚至造成了灾难性的后果，人们对边坡稳定性的关注程度也逐渐提高， 边坡稳定性分析方法也得到了快速的发展。 全世界对边坡稳定性分析方法的研究大致可分为三个阶段。第一个阶段为２０ 世纪２０年代以前，主要以库仑土压力为基础，采用材料力学和土力学的方法进行 边坡稳定性分析。第二阶段为２０世纪５０年代，以均质体弹塑性理论和极限平衡 理论为基础，同时考虑岩体材料的特性及结构面对边坡稳定性影响的分析方法得 到了广泛应用。第三阶段为２０世纪６０年代以后，研究人员将岩体视为薄弹性、 弹塑性或具有裂隙的脆性介质，并展开了对岩体非均质、各向异性和非连续性的 研究，对岩体应力应变关系及岩体流变特性等时间效应的研究。 在边坡稳定性分析方法的发展过程中，大致可将其分为两种，一种为定性分 析方法，主要包括过程机制分析法和工程地质类比法；另一种为定量分析方法， 主要包括极限平衡法和数值分析法。 极限平衡法起源于１９１５年瑞典人Ｋ．Ｐｅｔｔｅｒｓｏｎ在分析矽＝０的粘性土时提出条分法，即瑞典条分法。１９２６年费勒纽斯（Ｆｅｌｌｅｎｉｕｓ）等提出了同时考虑摩擦力和粘聚力的瑞典条分法，它满足力矩平衡条件，但不满足力平衡条件；Ｂｉｓｈｏｐ［１５１于 １９５５年提出了修正的条分法，该方法也假定边坡滑动面为圆弧形，它满足力矩平 衡条件和垂直方向的力平衡条件，但不满足水平方向的力平衡条件。１９５６年 Ｊａｎｂｕ［１６】提出了更精细的条分法。Ｍｏｒｇｅｎｓｔｅｒｎ和Ｐｒｉｃｅ（１９５６）Ｄ７１又提出了一种新 的条分法，该方法不对边坡滑面性状做任何假设，它既满足力平衡条件又满足力５矩平衡条件，还容许条块间力的方向发生变化。后经Ｓｐｅｎｃｅｒ（１９６７）［１８】、Ｊａｎｂｕ （１９６８）Ｂ９】、Ｈｏｅｋ（１９７４）［２０】等不断发展，极限平衡法得到了进一步的完善。 Ｓａｒｍａ（１９７９）【２Ｉ】提出了“非垂直条分法”，他认为平面和圆弧面外，滑动体必须 先破裂成相互滑动的块体后才能滑动。由于岩质边坡通常存在一组陡倾角的层面 或节理，Ｓａｒｍａ法更适用于岩质边坡。尤其在２０世纪９０年代后半期，北京水科 院通过ＥＭＵ程序在小浪底、三峡等一系列工程中推广运用Ｓａｒｍａ法，并对其理 论基础和求解方法进行了完善，时期在岩质边坡稳定性分析中得到了广泛的应用。 另外我国学者潘家铮【２２１、陈祖煜【２３】等人也对极限平衡法的发展做出了贡献。 极限平衡法经过将近一个世纪的发展，日趋完善，已成为边坡稳定性分析的 主要方法。虽然极限平衡分析方法人为做了一些假定，将边坡受力状态进行了一 些简化，并不代表边坡的真实应力状态及滑动形状。但极限平衡分析方法计算简 单，发展历史长，就计算结果而言，其精度已可以满足土木工程中的要求。经过 各种极限分析方法对比发现，在参数相同的情况下，采取不同的假设，计算结果 差别并不是很大，尤其是对于土质边坡更是如此。但由于对滑坡的边界条件进行 了简化，计算中的参数往往是固定的或者线性变化的，虽然能解决一些实际工程 问题，但并不是客观的真实反映。 自从美国的Ｃｌｏｕｇｈ和Ｗｏｏｄｗａｒｄ首次在土坡稳定性分析中运用数值分析法以 来，数值分析方法得到了快速的发展【２４－３０１，并广泛应用于生产实践。目前主要的 数值分析方法有以下几种：有限元法（ＦＥＭ：ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ）、无限元法（ＩＥＭ：Ｉｎｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）、边界元法（ＢＥＭ：Ｂｏｕｄａｒｙ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ）、界面元法（ＩＳＥＭ：ＩｎｔｅｒｆａｃｅＳｔｒｅｓｓ ＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ）、快速拉格朗日法（ＦＬＡＣ：Ｆａｓｔ Ｌａｇｒａｎｇｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｃｏｎｔｉｎｕｅ）、刚体有限元法（ＲＦＥＭ：Ｒｉｇｉｄ Ｆｉｎｉｔｅ ＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ）、数值流行元法（ＮＭＭ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｍａｎｉｆｏｌｄ Ｍｅｔｈｏｄ）、离散元法（ＤＥＭ：Ｄｉｓｔｉｎｃｔ ＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ）、块体系统连续变形分析（ＤＤＡ：ＤｉｓｃｏｎｔｉｎｏｕｓＤｅｆｏｒｍａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄ）、无单元法（ＥＦＭ：Ｅｌｅｍｅｎｔ．ｆｒｅｅ Ｍｅｔｈｏｄ）等。数值分析方法一经传入中国，就显示出了其强大的生命力，在边坡稳定性分 析上得到了广泛的应用，并取得了巨大的成功。潘家铮【２２】对有限元强度折减法进 行了分析，指出了其合理性，使有限元强度折减法在边坡稳定性分析中得到了广泛的应用。张雄【３ｌ】根据刚体一弹塑性夹层模型，把结构离散成任意凸多边形刚性单元，刚性单元由分布在他们之间的弹塑性夹层相连，从而可以比较方便地考虑 岩体的不连续性以及节理和渗流对边坡稳定性的影响。郑颖人［３２】在有限元强度折 减法的基础上，运用极限有限元法对边坡稳定性进行计算，该方法能通过减低或 者荷载增加直接计算岩土工程的安全系数和滑动面，十分贴近工程设计。另外戚 国庆【３３］，刘建军【３４１，张国新【３５１等也对岩质边坡稳定性进行数值模拟，并取得了 一定成果。６数值分析法可以对边坡开挖、变形以及破坏的全过程进行模拟，可以形象、 直观地看到边坡内部应力场分布、边坡变形破坏的模式及部位，为揭示边坡变形 破坏的规律及采取加固措施提供了理论依据。近年来，随着一些大型数值模拟计 算软件的开发应用，如ＡＢＡＱＵＳ、ＡＤＩＮＡ、ＡＮＳＹＳ、ＧＥＯ．ＳＬＯＰＥ、ＰＨＡＳＥ２、 ＰＬＡＸＩＳ等，数值分析法在边坡稳定性分析中得到了越来越广泛的应用。然而， 由于边坡地质构造的复杂性，很多时候很难给出边坡的所有参数，尤其是进行复 杂的三维数值模拟，还存在前期处理工作量大，难度高，难以进行任意路径的开 裂计算，计算处理时间长，不收敛等问题。因此，数值分析方法也要在今后进行 不断地完善和发展。 随着科技的不断发展以及多学科多领域的科学不断相互交融，越来越多的新 理论如系统论方法、信息论方法、概率论、分形几何学、混沌理论、灰色理论、 神经网络理论和遗传算法理论等被引入到边坡稳定性分析中来，为定量分析开辟 了新途径。同时，依托计算机技术，形成集成式智能评价系统是未来边坡稳定性 分析的一种发展趋势。另外，利用边坡工程的失稳与稳定性案例建立系统，研究 开发基于案例推理的边坡稳定的综合集成式只能评价模型，将是未来发展的方向专一［３６１ ｏ √ｏ’１．３．３岩质边坡破坏机理研究顺倾岩质边坡的变形和破坏，与地层岩性、岩体结构、地质构造、地形地貌、 水文地址特征及人类工程活动密切相关。就目前来讲，岩质边坡的研究主要采用 宏观材料力学理论，而这些理论多半是唯理的，缺乏对破坏机制的研究，并造成 岩体力学判据争论很大【３７１。岩体破坏受岩体结构控制，由岩体结构破坏而引起的 失稳是岩体破坏的一个特点【３８】。 从上述中可以知道，尽管对顺倾岩质边坡的变形破坏类型分类有多种方法，且其变形破坏模型也多种多样，但最主要破坏模型有两种，即平面滑动一拉裂破 坏和压致一溃屈破坏。前者采用刚体滑移破坏模型以及有限元、离散元等方法进行其破坏机理分析比较成熟，而后者多采用结构力学模型及弹性压板理论进行分 析，但在实际工程运用中还有一定的难度。在平面滑动一拉裂破坏模型破坏机理方面，我国学者进行了大量的研究，并取得了一定的成果。柴贺军【”】采用刚体离散单元法模拟了顺倾岩质边坡开挖后的变形破坏特征，并对缓倾角顺倾边坡滑移一拉裂的变形破坏机理进行了研究。邓贵荣【４０】认为，对于坡角临空的顺倾岩质边坡，大多数情况下并不是沿某个层面呈 整体式的滑移破坏，而是岩体中的节理面在重力的作用下拉开，由上而下逐渐解 体滑动破坏，并采用刚体滑移理论对顺倾边坡平面破坏不稳定岩层的临界长度进 行了系统的分析。王根龙【４ｌ】根据极限分析发上限法原理，提出了考虑层间错动的７顺倾岩质边坡极限分析上限法，该方法将层间错动产生的内能消耗计入到虚功率 方程中，并推到了边坡稳定系数的计算公式。王根龙等【４２】基于极限分析上限定理， 依据岩质边坡沿滑裂面滑动时其内部产生沿陡倾角结构面剪断的现象，建立了岩 质边坡极限分析斜分条法的破坏模式，并推导了斜分条后岩质边坡的塑性极限分 析稳定系数的计算公式。房定旺【４３】将顺倾岩石边坡的一种破坏模式即滑体上段为 剪切下滑，下段被上段推挤后发生转倒破坏定义为滑劈破坏，采用刚体极限平衡 理论给出了其稳定性分析理论公式，并对其约束条件进行了讨论。在压致一溃屈破坏模型破坏机理方面的研究，也取得了一定的成效。王芝银ｍ】运用板梁结构理论，分析了顺倾边坡岩体结构变形的前屈服状态和后屈服状态 的分叉特征，并建立了岩层结构发生分叉变形破坏的判断依据。李云鹏【４５】基于岩 体位移理论，提出了用边坡上部的滑动变形量和下部未脱离的有效长度作为边坡 稳定性的判断依据，并提出了边坡溃屈破坏极限长度的计算公式。李树森【４６】将顺 倾岩质边坡简化为下端固定、上端铰支的板梁结构，建立了层状边坡溃屈破坏的 力学模型，并将其破坏划分为三个阶段：岩体沿层间挤压带弯曲变形、弯曲岩体 在流变作用下形成“Ｘ＂裂隙和张裂带、变形体沿“Ｘ＂裂隙和张裂带剪出形成滑 坡。朱晗迓【４７】依据多层层状岩质边坡的破坏模式，采用特殊函数理论和能量理论 对岩层溃屈破坏曲线进行了分析，提出了顺倾边坡溃屈破坏的临界长度和破坏位 置的数学解，探讨了岩石回弹模量、岩层结构面强度、岩层厚度以及倾角对其影 响。刘均【４¨９】在进行顺倾边坡溃屈破坏的力学分析时，重点考虑了岩层横向作用 力如岩层自重、地下水浮力以及地震的影响，并分类讨论了顺倾边坡发生溃屈破 坏的破坏机理及特征。曹兴松【５０】将顺倾岩质边坡的稳定问题简化为四边简支板的 稳定屈曲模型，将边坡沿走向视为长度有限的板，根据弹性受压板的稳定理论， 利用能量法对滑移一弯曲型边坡破坏模式进行了研究，推导了滑移一弯曲计算公 式和提出了一种新型的稳定性分析方法，并通过工程实例进行了验证。刘小丽【５１１ 根据弹性板的稳定理论，在考虑了边坡长度影响的前提下，利用能量法对缓倾角 倾层岩质边坡的弯曲失稳机理进行了探讨推导了相应的计算公式，并与用平面应 变问题的弹性梁分析得出的结果做了对比。黄洪波【５２】在研究多层层状岩质边坡溃 屈破坏模式时，将岩层简化为放置在斜坡上单位宽度的板梁，把岩层的变形转化 为平面变形来解决，建立相应的力学模型，并求出了挠曲曲线的精确解。 水是影响顺倾岩质边坡稳定性的一个重要因素，地下水及大气降水是绝大多 数边坡发生变形破坏的直接诱因。研究表明【５３】，边坡饱水后其稳定性系数比自然 边坡降低约７０％左右。近年来随着土木工程建设及大型水利工程建设的需要，越 来越多的专家学者致力于顺倾岩质边坡的水力特性研究，并取得了一定的成果。 目前比较典型的岩质边坡水力学模型是Ｅ．Ｈｏｅｋ＆Ｊ．Ｗ．Ｂｒａｙ［５３】针对岩边坡平 面破坏提出的。该模型认为，地下水在边坡控稳结构面即潜在滑动面对边坡产生水力作用，控稳结构面中的水力分布呈两段线性分布，其大小取决与结构面中的 水头高度。王辉【５４】通过对岩质边坡优势结构面水力分布的分析，探讨了顺倾岩质 边坡中优势结构面的水力作用机理，指出优势结构面的水头对边坡稳定性的影响 是非线性的，边坡稳定性系数随地下水头增大呈加速减小趋势。黄涛【５５】将地下水 对边坡的作用归纳为五个方面：软化边坡介质、静水压力、动水压力、增加边坡介质的含水量以及水一岩物理化学作用。通过模拟各种水力条件下进行模型研究，研究了边坡变形与地表水累计入渗量的关系。李文秀【５６】采用Ｆｕｚｚｙ数学理论中的 Ｆｕｚｚｙ测度理论，建立了在地下水影响下岩体移动变形预测分析的Ｆｕｚｚｙ测度模 型。指出利用该模型可以对边坡岩体移动参数进行反分析，进而对地下水影响下 岩质边坡总体稳定性和稳定程度进行预测。刘才华【５７】在分析顺倾边坡中地下水力 作用特性的基础上，将地下水在边坡中运动时对对边坡施加的力概括为三种：张 裂裂隙静水压力、潜在滑面扬压力和拖拽力，并通过分析张裂裂隙充水高度和降 雨强度的关系。姚爱军【５８１通过研究节理化的研究边坡指出，地下水的力学作用应 考虑地下水的浮力和地下水渗流引起的动水压力，对边坡自然条件下地下水浸润 线的计算模型进行了研究，并通过改进Ｓａｒｍａ法阐述透水介质边坡稳定性计算过 程。张卓【５９】在极限平衡理论和非饱和土抗剪强度理论基础上，引入了渗透力的概 念，利用有限单元法进行了降雨条件下岩质边坡稳定性分析。廖孟柯【６０ｌ基于中间 主应力对边坡滑移的影响，运用极限平衡理论与数值计算方法，研究了在不同内 聚力下孔隙水压力的影响程度与滑移辨别式。另外，刘建军等人，分别从不同的 角度研究了水对岩质边坡稳定性的影响，并取得了一定的成果【６卜６６】。．１．３．４岩质边坡开挖变形研究岩质边坡在开挖工程中，由于卸荷回弹及爆破震动等，会引起比较大的变形。 同时通过现场调查发现，边坡施工阶段是边坡发生垮塌事件的密集期，因此对边 坡开挖变形的研究具有很重要的意义。、边坡开挖是卸荷的过程，实践证明，用卸荷岩体力学进行边坡开挖变形研究 与工程实际吻合较好。就目前来讲，对岩质边坡开挖变形的研究比较多，并取得 了一定的成果。哈秋龄【６７而研对卸荷岩体的力学特性进行了研究，指出在卸荷作用 下岩体力学参数发生了劣化，强度降低。刘豆豆【６９】对卸围压下的岩体进行了强度 研究，发现在卸围压作用下，岩体达到破坏时需要的力比较小，岩体表现出较强 的脆性破坏。在卸荷岩体的基础上，很多学者采用了数值分析及现场监测的方法， 对岩体开挖变形进行了研究，取得了一定成果。冯学敏【７０】提出了将岩石的极限拉 应变作为卸荷松弛的准则，并提出了极限拉应变的取值原则，并通过实际证明这 种方法的合理性。杨学堂【７ｌ】以卸荷岩体力学为基础，用数值分析的方法研究了卸 荷作用下岩体的变形，并对比加载岩体力学的计算结果，揭示了边坡的卸荷变形９特性及加固效应。肖克强【．７２】通过模型试验，对边坡开挖卸荷过程中的变形机理及 雨水对边坡变形的影响进行了研究，分析了支挡结构在控制边坡变形方面的作用。 肖克强【Ｊ７３】对地震荷载作用下的顺倾岩质边坡的变形特性进行了研究，发现由地震 引起的永久性位移随坡高变化而逐渐增大，并和边坡的倾角有很大关系。邓桂荣 【７４】以渝怀铁路为实例，研究了顺倾边坡变形破坏的极限长度计算公式，并结合工 程实例进行验证。然而，就目前来讲，对岩质边坡开挖变形的研究已经比较多， 但所用的方法主要为数值模拟与现场监测，对顺倾边坡的开挖变形研究还比较少， 在位移量计算方面几乎还是一片空白。１．４本文研究内容与技术路线１．４．１研究内容本文以炎汝高速公路顺倾岩质高边坡为依托，考虑大气降水及地下水的影响，开展水力作用下顺倾岩质边坡稳定性及开挖变形研究，主要的研究内容如下： （１）顺倾岩质边坡变形破坏类型及边坡稳定性影响因素 顺倾岩质边坡的失稳与其地质力学环境和变形特性有很大的关系，边坡形成 的地质环境的不同，反映在边坡变形破坏的类型和机理上也是不尽相同的。而顺 倾岩质边坡由于工程地质复杂，其稳定性受到多种因素的影响，不同影响因素对 岩质边坡的影响程度及机理也是不尽相同的。因此开展顺倾岩质边坡变形破坏类 型及稳定性影响因素的研究，对分析其变形破坏机理具有重要的意义。 （２）水作用下岩体及结构面强度衰变研究 水是影响边坡稳定性的重要因素，其主要体现在水的物理化学作用下，岩石 体及结构面强度的衰减，造成边坡抗滑力降低，从而降低了边坡的稳定性。通过 室内试验，研究岩体及结构面在天然状态、干燥状态、饱和状态及干湿循环状态 下强度衰变规律。 （３）水作用下岩质边坡变形破坏机理研究 水对边坡稳定性影响的另一个方面就是水的力学作用。在水的作用下，岩体 容重变大，下滑力增大；另一方面就是水对边坡的静水压力和渗透压力，其中静 水压力又包括孔隙水压力、裂隙水压力及浮托力。在这些力的作用下，岩质边坡 的变形破坏机理与天然状况下有很大的不同，而这些机理目前还不是很明确，需 要进一步进行研究。 （４）边坡开挖变形研究 边坡在长 在边坡开挖的 将会进行重分面交界处等薄弱部分产生滑移蠕变，造成边坡发生变形。通过对边坡开挖变形机 理进行分析，对其变形规律进行研究，同时运用弹性力学知识及能量守恒对其变 形量计算公式进行推导。１．４．２技术路线本文以炎汝高速公路顺倾岩质高边坡为依托，通过查阅文献、现场调研、室 内试验、理论分析、数值模拟及现场监测等方法进行水力作用下顺倾岩质边坡变 形破坏机理研究，具体技术路线如下： （１）查阅相关文献，了解国内外最新研究现状 通过查阅大量文献，了解国内外顺倾岩质高边坡最新的研究状况，对课题接 下来要研究的方向和内容作一个总体规划，并为课题研究提供理论依据。 （２）现场实地调研 对依托工程进行工程地质、水文、气候条件等进行现场实地调研，并对边坡 稳定性及变形破坏模式进行初步判断，并选择ｌ一２个典型边坡作为研究对象。 （３）室内岩体及结构面力学试验 通过室内试验，研究岩石体及结构面在浸泡状态及干湿循环状态下抗剪强度、 抗劈裂强度衰变规律，为边坡稳定性计算及数值分析提供可靠的强度参数。 （４）大型有限元数值模拟分析 通过空间有限元模型的建立，模拟顺倾高边坡的力学条件和变形条件，分析 在水的作用下，边坡开挖卸荷后的变形规律及安全系数变化，为边坡的施工与加 固提供理论依据。 （５）边坡开挖变形现场监测 对依托工程进行开挖变形现场监测，记录在边坡开挖过程中，边坡水平位移 的变化规律，并对有限元计算结果进行验证。 具体的技术路线图如图１．２所示。图１．２本文详细技术路线图第二章２．Ｉ概述顺倾岩质边坡变形破坏模式及影响因素分析顺倾岩质高边坡工程地质脆弱，在开挖卸荷、自重、地震、．爆破等各种因素 的影响下，很容易发生变形破坏，严重影响施工及运营期间的安全。顺倾岩质高 边坡稳定性受多种因素影响，且各种因素的作用方式及敏感性又有很大的差别。 因此开展顺倾岩质高边坡变形破坏模式及影响因素分析，对边坡稳定性分析、变 形破坏模式的预判及支护结构的设计都有重要的意义。２．２顺倾岩质边坡常见病害顺倾岩体滑坡是一种常见的病害，在我国大部分地区广泛分布。经过现场实 地调研和文献［７５】研究表、明，顺倾岩质边坡存在多种病害，主要的病害有以下几 种： （１）顺层滑坡 …顺层滑坡是顺倾岩质高边坡一种最常见的病害，其主要原因是降雨入渗使岩 体的容重增加，边坡滑带抗滑能力降低、或破体前缘开挖形成临空面，在重力、 开挖卸荷等作用下，岩体沿软弱结构面发生整体滑移。和土质边相比，顺倾岩质 边坡顺层滑坡的滑动面一般为直线，而非曲线。 （２）崩塌 崩塌是指陡峭山坡上的岩体在重力作用下，突然脱离母体崩落、滚动、堆积 在坡脚或沟谷的地质现象。规模较大的崩塌一般称为山崩，规模较小的多称为塌 方。根据崩塌体的移动形式和速度，崩塌可划分为散落型崩塌、滑动型崩塌及流 动型崩塌。①散落型崩塌：在节理或断层发育的陡坡，或是软硬岩层相间的陡坡， 或是由松散沉积物组成的陡坡，常形成散落型崩塌；②滑动型崩塌：沿某一滑动 面发生崩塌，有时崩塌体保持了整体形态，但垂直移动距离往往大于水平移动距 离；③流动型崩塌：松散石屑、砂、黏土，受水浸湿后产生流动型崩塌。 （３）落石 自然界存在的岩体，在风化作用、自然与人为力作用下产生软弱面，使岩块 与原岩体分离，以单一或数个岩块的形式自陡坡高处崩离而向下运动，造成落石 现象。以落石的形态可将其分为滚石型和浮石型两种。①滚石型：含有卵石、砾 石、岩块等表层土，在坏境作用下岩块从表面浮出，并因周围土壤强度降低而失 去平衡落下；②浮石型：节理裂隙发育的岩石，在地下水、地表水渗流的作用下，结合能力减弱，再加上外界其它作用力的影响，使其节理扩大产生剥离而落下。 除此之外，在顺倾斜坡上，当坡面残积覆盖层较厚时，还可能出现坡面冲刷 和泥石流等病害。２．３顺倾岩质边坡破坏模式．顺倾岩质高边坡工程地质条件脆弱，在内外因素共同作用下容易发生变形破 坏，已成为制约土木工程发展的瓶颈之一。在顺倾岩质边坡治理的过程中，最关 键的问题就是要找到边坡失稳的主要原因，然后再根据其特征采取有效的治理措 施。而引起边坡失稳的因素往往有多种，且这些因素都是通过边坡不同的破坏形 式表现出来的。因此，根据工程地质资料，预判顺倾岩质边坡潜在的变形破坏模 式，对边坡的综合治理则显得尤为重要。 实践证明，边坡的破坏模式与其自身的岩土体结构及工程地质环境有着密切 的联系，对顺倾岩质边坡而言，变形破坏的表现形式更是多种多样。目前，国内 外的学者从不同的角度对其进行了大量的研究，并取得了丰硕的成果，对边坡的 治理起到了很大的推进作用。本文在总结前人研究成果的基础上，通过对炎汝高 速公路沿线顺倾岩质边坡的实地调研，从顺倾岩质边坡变形破坏的力学机理上， 对其破坏模式进行了划分，为顺倾岩质边坡稳定性评价及综合治理措施提供了可 靠的依据。２．３．１剪切一顺层滑移破坏剪切一顺层滑移破坏是顺倾岩质边坡变形破坏的常见类型，主要发生在边坡开挖倾角大于岩层倾角的陡倾或中等倾角的顺倾岩质边坡中，其主要表现形式为 岩体沿层间软弱滑动面发生整体滑移破坏，如图２．１所示。在边坡开挖过程中， 出现了临空面，软弱滑动面（图中ＢＣ所示）不足以提供足够的抗滑力，在重力 及其他外力的作用下，岩体ＡＢＣ沿着软弱滑动面发生滑移，变形到Ａ’Ｂ’Ｃ’所在的位置。在剪切一顺层滑移破坏过程中，主要是软弱滑动面发生的剪切破坏。２．３．２拉裂一顺层滑移破坏在开挖边坡坡角大于或等于岩层倾角的缓倾和中等倾角的顺倾边坡中，边坡 的开挖将原岩体结构的层理切断，出现了临空面，在重力等力的作用下，岩体有 沿软弱滑动面向下滑动的趋势。当下滑力超过软弱结构面极限抗剪强度及岩体极 限抗拉强度时，岩体就会沿软弱结构面滑动，同时岩体后缘及中部会出现多条张 拉裂隙。边坡变形破坏的过程一般为岩体先沿软弱滑动面缓慢蠕动，一旦后缘及中部出现张拉裂隙，岩体将会迅速滑落，发生破坏，如图２．２所示。在拉裂一顺层滑移破坏中，不仅有软弱滑动面的剪切破坏，同时还伴随有岩体的张拉破坏。图２．２拉裂一顺层滑移破坏示意图２．３．３滑移一压致拉裂破坏岩层平缓的顺倾岩质边坡，边坡开挖将岩层切断，形成了临空面，岩体在下 滑力的作用下向临空面产生缓慢的蠕变性滑移，造成滑移面抗剪强度逐渐遭到破 坏。在滑移面的锁固点附近，因拉应力集中，产生近似垂直于滑移面的张拉裂隙，裂隙向上逐渐发展，并转化为与最大主应力方向一致，如图２．３所示。滑移一压致拉裂变形破坏的过程一般可分为开挖卸荷回弹阶段、裂缝发展阶段及滑移面贯通 阶段。（１）开挖卸荷回弹阶段：开挖卸荷回弹，造成岩体内部应力重新分布，同 时造成开挖松弛范围内结构面抗剪强度降低，岩体沿结构面向坡前临空面方向产 生缓慢的蠕变性滑移；（２）裂缝发展阶段：岩体沿结构面的缓慢蠕动滑移，造成 了锁固点附近拉应力集中，产生了张拉裂隙，并随着滑移的进行，张拉裂隙由下 至上逐步发展；（３）滑移面贯通阶段：伴随着张拉裂隙进一步的发展，裂隙逐渐 贯通，并形成了完整的滑移面，边坡滑移速度加快，并最终导致破坏。１５图２．３滑移一压致拉裂破坏示意图２．３．４滑移一溃曲破坏滑移一溃曲破坏是陡倾顺倾岩质边坡中的一种常见破坏模式。对于陡倾顺倾岩质边坡，边坡开挖坡角与岩层倾角基本一致，未形成临空面，岩体下滑受阻， 造成坡脚附近岩层承受较大的纵向压应力。当压应力达到一定程度时，岩体发生弯曲变形，最后发展为溃曲破坏。在滑移一溃曲破坏中，滑移控制面倾角大于该 面的综合内摩擦角。滑移一溃曲破坏演变过程一般可分为两个阶段，如图２．４所示。图（ａ）为初始阶段，滑移岩层在下滑过程中，受到下方岩体的阻力，岩层发 生轻微的弯曲变形；图（ｂ）为剧烈发展阶段，开挖卸荷造成岩体抗剪强度降低， 岩体在纵向压力作用下失去稳定，滑移面贯通，岩层迅速弯曲变形，在变形最大地方发生溃曲破坏，岩体在坡脚附近剪出。在滑移一溃曲破坏中，主要为岩体的弯曲变形，同时还伴随有结构面的抗剪破坏。一般情况下，在进行力学分析时， 是将岩层简化为放置在斜坡上单位宽度的板梁，将岩层的变形转化为平面变形， 利用欧拉公式，建立相应的力学模型来进行求解。’２．３．５流塑 流塑一角及水平倾岩体滑移提空了空间。下层软岩基座在上层岩体重力的作用下发生塑性流动变形 并向临空面剪出，带动上层岩体向临空面滑动。在滑移面的锁固点附近，拉应力集中，造成岩体开裂、解体，并伴随有不均匀沉降，如图２．５所示。在流塑一拉裂变形破坏中，主要为软弱基座的流塑变形，同时还伴随有硬岩岩体的拉裂破坏。 软岩强度一般对水比较敏感，在水的作用下，软岩强度迅速降低，流塑性加大， 会大大加剧边坡的变形破坏。图２．５流塑一拉裂破坏示意图２．３．６弯拉一倾倒破坏在陡倾或反倾层状岩质边坡中，岩体可以近似被看做底部被锚固的悬臂梁。 在岩体自身重力的作用下，最外一层岩体前缘沿锚固点做悬臂梁弯曲，并逐渐向 边坡内部发展。同时伴随有岩层结构面的拉裂破坏。弯曲的岩层之间相互错动， 严重时岩体后缘出现弯拉裂缝，形成平行于边坡走向的反坡台阶和沟槽。在弯拉一倾倒破坏中，主要为岩层锚固点处的弯折破坏及岩层结构面的拉裂破坏，如图２．６所示。图２．６弯拉一倾倒破坏示意图２．３．７滑移一劈裂破坏滑动一劈裂破坏在顺倾岩质边坡中并不常见，主要是其形成需要具备以下工程地质条件：顺倾层状岩体中存在与边坡走向基本一致的软弱层节理面；边坡倾 角大于软弱层节理面的综合内摩擦角；存在一组或多组倾角大于边坡开挖倾角且１７走向与边坡一致的软弱结构面，此结构面会发展为挤劈面；一般在坡脚附近存在 一组与边坡倾角相反且基本垂直坡面的节理，此节理会在接下来发展为转体的断 裂面，且坡体内不存在与边坡同向且倾角小于边坡倾角的节理面，如图２．７（ａ） 所示。图２．７滑动一劈裂破坏示意图滑动一劈裂破坏体一般可以分为上下两部分：破坏体的上部分是主滑体，处于主动状态，其自重是破坏产生的主要动力源；下半部分处于被动状态，起抵制 滑坡产生的作用。其变形破坏机理为主滑体在自身重力及其他外力作用下，沿软 弱层面向下滑移，并在垂直于边坡节理处将破坏体挤劈撬开，使其绕坡脚处发生转动而发生破坏，如图２．７（ｂ）所示。在滑动一劈裂破坏中，上半部分的主滑段主要发生沿软弱结构面的剪切破坏，而下半部分为旋转失稳破坏。２．３．８水力驱动一滑移破坏在顺倾岩质边坡中，有一种比较特殊的顺层滑移破坏，因其发生破坏的动力源主要为水的驱动力，在此将其命名为水力驱动一滑移破坏。发生水力驱动一滑移破坏的顺倾边坡，其特征一般为坡体后缘存在张拉裂隙，并存在潜在的软弱层 面，如图２．８所示。水对边坡的影响主要表现为静水压力作用及水的渗透压力作用， 其中静水压力作用包括后缘张拉裂隙的静水压力及潜在滑动面上的扬压力，潜在滑带上的渗透压力作用最终表现为沿渗径方向的面力一拖拽力。岩体后缘张拉裂隙及潜在滑带上的静水压力可以根据Ｐ＝ｙ。，ｈ进行计算，而潜在滑带上的渗透力则 可根据渗流原理进行计算。地僦居燃／僦么 左 心心．／搠图２．８水力驱动一滑移破坏示意图２．４影响顺倾岩质边坡稳定性因素分析顺倾岩质边坡的稳定与否，对工程建设的成败具有重要意义。通过对顺倾岩 质高边坡的治理发现，弄清其稳定性影响因素，对边坡的治理可以起到事半功倍 的效果。研究表明，影响顺倾岩质边坡稳定性的因素主要有边坡高度与坡率、岩 层倾角、岩体及结构面强度、水力作用及开挖卸荷等。２．４．１边坡高度及坡率边坡开挖高度是影响顺倾岩质边坡稳定性的重要因素。研究表明，在边坡倾 角等其他因素不变的情况下，边坡稳定性与边坡开挖高度呈反比，即随着边坡开 挖高度的增加，边坡稳定性就越差，安全系数只降低。边坡开挖高度对边坡稳定 性影响主要体现在两个方面：（１）随着边坡开挖高度的增加，边坡开挖卸荷影响 的范围增大，边坡高度范围内岩体重力增大，直接增加了边坡滑动的动力源：（２） 随着边坡开挖高度增加，边坡高度范围内岩体内包含的断层、裂隙、节理等不良 地质因素增加，直接造成了边坡稳定性降低。 边坡开挖坡率也是影响顺倾岩质边坡稳定性的重要因素。边坡开挖坡角大于 岩层倾角时，会形成开挖临空面，抗滑力降低，并为岩体滑动提供了滑移空间。 另外，边坡坡率变大，会大大改变边坡的受力状态，张应力值及其分布范围会随 之增大，尤其是坡脚处的剪应力和变坡点处的水平应力，边坡很容易沿坡脚处发 生剪出破坏。蒋爵光【７６】等通过研究发现，随着边坡开挖坡率变大，边坡变坡点处 的水平应力及坡脚处的剪应力会增大很多，尤其在坡脚处，剪应力大幅提高，坡 体内部的应力状态也发生了很大变化，严重影响了边坡的稳定性。因此在进行边 坡施工时，一般要根据实际情况，尽量将边坡开挖倾角与岩层倾角保持一致，以 提高边坡的稳定性。１９２．４．２岩层倾角相对于其他边坡，岩层倾角对顺倾岩质边坡的稳定性影响比较显著。由于岩 层走向与边坡走向一致或基本一致，在路堑开挖后，岩层被切断，形成新的临空 面，抵抗力降低，为边坡变形破坏提供了空间与条件，当有软弱结构面在边坡开 挖高度范围内出露时，很容易形成沿软弱结构面顺倾滑动破坏。研究表明，当岩 层倾角小于１００时，由于岩层较平缓，不稳定岩体的下滑力比较小，除了因下伏软弱基岩在上部硬岩重力作用下发生流塑一拉裂变形破坏外，无论边坡开挖坡率大小，边坡基本上都比较稳定，发生变形破坏的几率较低。随着边坡岩层倾角的 不断增大，不稳定岩体的下滑力增大，当路堑边坡开挖坡脚大于岩层倾角时，就 会形成新的临空面，在下滑力的作用下很容易发生顺层滑移。一般而言，当岩层 倾角位于ｌＯｏ～４５０之间时，顺倾岩质边坡稳定性较差，易发生顺层滑移破坏。随 着岩层倾角继续增大，虽然边坡上部岩体下滑力增大，但由于边坡开挖坡角等于 或小于岩层倾角，并未形成新的临空面，下部岩体抵抗上部不稳定岩体下滑的能 力比较强，边坡整体上处于稳定状态。对于陡倾的顺倾岩质边坡，岩体主要承受 纵向压应力作用，在一定条件下，当纵向压应力超过岩体极限压应力时，就可能 发生溃曲破坏，但这种破坏发生的概率比顺层滑移破坏要小。因此，在顺倾岩质 边坡施工中，尤其是对于１００一４５０的缓一中等倾角的边坡，一定要加强边坡的变形 监测，以防发生边坡垮塌事故。２．４．３结构面强度结构面是指地质历史发展过程中，在岩体内形成的具有一定延伸方向和长度、 厚度相对较小的地质界面或带，包括物质分异面和不连续面，如层面、不整合面、 节理、断层、片理等，国际上多称其为不连续面（ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｉｅｓ）。国际岩石力学 学会（ＩＳＲＭ）将其定义为发育在岩体中的断层、软弱层面、大多数节理、软弱片 理和软弱带等各种力学成因的破裂面和破裂带。结构面在空间的分布状态与组合 形式构成了岩体的结构，是决定岩体工程地质特征和力学性质的关键因素。岩体 的变形、破坏特征受到岩体结构面的制约，岩体的质量也受到岩体结构特征的控 制。岩石结构面强度一般比岩体本身强度要小得多，是边坡稳定性的控制因素， 因此影响岩石结构面强度的因素，会对边坡稳定性产生较大的影响。通常来讲， 影响岩体结构面强度的因素主要有：结构面的形状、结构面的产状、结构面的间 距和密度、结构面壁面形态、结构面张开度及结构面的填充胶结情况。 王平【７７１等通过有限元强度折减法，研究了顺倾岩质边坡结构面强度对边坡稳 定性的。其方法是保持边坡其他因素条件不变，只改变结构面的粘聚力，变化范 围为０，－－６０ｋＰａ，得出了边坡安全系数只与内聚力ｃ的关系，如图２．９（ａ）所示； 采用同样的方法，改变结构面的内摩擦角，变化范围为Ｏ～７００，得出了边坡安全系数只与内摩擦角缈的关系，如图２．９（ｂ）所示。 从图２．９中可以看出，顺倾岩质边坡稳定性与岩体结构面强度有很大关系， 岩体结构面强度越高，边坡稳定性也就越好。其中，边坡安全系数与岩体结构面 内聚力基本呈线性关系，边坡稳定性随岩体结构面强度增大而提高；边坡稳定性 与岩体结构面基本呈指数关系，即当岩体结构面内摩擦角从０～５００变化时，边坡 安全系数变化比较平缓；当岩体结构面内摩擦角从５００～７００变化时，边坡安全系 数变化明显加快。因此，在进行顺倾岩质边坡治理时，设法提高岩体结构面的强 度，可以显著地提高顺倾岩质边坡的稳定性。Ｌ Ｌ Ｌｌ １芑 籁 梃 剞诤（Ｌ芑ｌ 籁１艟５ｎ剞嵌ｍ仉ｎ Ｏ １０ ２０ ３０ ４０ ５０∞０１０２０３０４０５０６０７０内聚力Ｃ （ａ）Ｆ－一ｃ内摩擦角巾（ｂ）Ｆ．一９图２．９顺倾岩质边坡稳定性与结构面强度关系示意图２．４．４地层岩性不同性质的岩石，其力学特性及变形特征存在很大的区别，对边坡的稳定性 亦有较大的影响。一般而言，岩质致密、坚硬、完整性好、密度大的岩石可以形 成高陡边坡，其稳定性也比较高，一般情况下不会发生大规模边坡破坏；而岩质 软弱、风化程度高、节理裂隙发育的岩体则不易形成高边坡，即便形成，其稳定 性也较差，很容易发生滑坡灾害。另外，不同岩性的岩势抗风化能力差别很大， 如坚硬的石灰岩和白云岩等，抗风化能力强，边坡稳定性较高；而泥岩、砂岩等 软岩，抗风化能力较弱，边坡稳定性也较差。２．４．５水力作用水是顺倾岩质边坡发生变形破坏的～个重要诱导因素。研究表明，边坡稳定 性降低约为７０％，治坡先治水已成为广大土木工作者的共识。水对边坡稳定性影 响主要体现在两个方面：一是水对边坡岩体物理化学作用使滑动面结构面强度参 数弱化。由于水的润滑作用，岩土体颗粒间的摩阻系数及胶结能力降低，边坡潜 在滑动面抗剪强度参数降低，进而降低了坡体的抗滑力；同时地下水渗流对坡体 产生溶滤作用，即细小颗粒在地下水的作用下发生迁移，坡体出现潜蚀现象，坡 体潜在滑动面出现微观或宏观上的孔穴，进一步降低了潜在滑动面的抗剪强度。２ｌ二是水对边坡的力学作用。在水的作用下，边坡岩体的容重变大，使下滑力增加。 另外就是水对边坡的静水压力和渗透压力作用，其中静水压力又包括孔隙水压力、 裂隙水压力及浮托力，它是附存在边坡中的重力水作用在岩土体上的静压力，其 大小仅与水力作用点处的静止水头有关，作用方向垂直于作用面，通常意义是一 种面力；渗透力是指水在边坡中的流动对岩土体介质产生的一种作用力，渗透力 的分布与大小取决与水在边坡中的水力梯度。对于边坡工程而言，水在边坡中的 运动一般符合达西定律，即渗透力与水力梯度呈线性关系，力的作用方向与水力 梯度矢量方向一致。２．４．６其他因素影响顺倾岩质边坡稳定性的其他因素还有很多，’主要包括施工方法、爆破震 动、地震效应、时间效应等。 （１）施工方法：通过现场实地调研发现，施工方法采取不当是造成顺倾岩质 边坡发生变形破坏的重要原因。研究表明，在没有支护情况下，将高度为４０ｍ的 顺倾岩质边坡一次性开挖到位，在坡脚及边坡点处会产生很大的应力集中，同时 坡体内部及边坡表面都会有较大的位移，很容易造成边坡变形破坏。一般情况下， 对顺倾岩质边坡施工而言，一定要严格按照逆作法施工，同时坚决避免一次刷坡 到底的做法，要做到边开挖，边防护，确保边坡施工安全。 （２）爆破震动：对岩质较为坚硬的边坡一般要采用爆破施工。爆破震动对顺 倾岩质边坡稳定具有很大的影响，其主要体现在爆破冲击应力对边坡岩体的冲击 作用，使岩体原有裂隙、节理张开，甚至产生新的裂隙，岩体的整体性遭到了破 坏，岩体强度大幅度降低，造成边坡稳定性下降。一般而言，常规爆破对边坡稳 定性影响较大，而欲裂爆破、微爆破及光面爆破等对其影响较小。 （３）地震效应：地震效应对边坡稳定性影响的原理同爆破震动类似，主要为 地震冲击应力对边坡岩体的冲击作用。一般情况下，地震烈度在ＶＩ度以上的地 区，要考虑地震对边坡稳定性的影响。 （４）时间效应：时间效应对节理裂隙发育、岩质较软及含有较厚软弱夹层的 顺倾岩质边坡稳定性影响较大。时间效应对其稳定性影响主要表现在以下两个方 面：一方面是风化作用，长期暴露在大气中的岩体，在雨水、温度变化等作用下， 逐渐发生物理化学变化，岩体强度大幅度降低，造成边坡稳定性下降；另一方面 是软岩及软弱夹层的蠕变破坏，随着时间的推移，软岩及软弱夹层的抗剪强度逐 渐降低，并发生蠕变，当达到一定程度时，软岩及软弱夹层抗剪强度小于其破坏 时所需抗剪强度时，蠕变就会加剧并导致边坡失稳。２．５顺倾岩质边坡设计准则及施工优化顺倾岩质边坡稳定性对高速公路的施工及运营期的安全具有重要意义，对顺 倾岩质边坡的设计及施工进行优化，对确保工程施工期的安全、提高工程质量具 有重要意义。２．５．１顺倾岩质边坡设计准则合理的边坡设计是边坡在施工及工后运营期保持稳定的关键，在对顺倾岩质 边坡进行设计时要遵循以下准则： （１）对顺倾岩质边坡路线尽量选择避让，尽可能选在岩层倾向山体的一侧， 或使线路走向与岩层大角度相交，以提高工程的安全性。无法避让时，要通过调 整路线纵坡，尽量降低路堑边坡高度，必要时可通过路线外移做桥或内移做隧道 的方式通过长大顺倾边坡路段。 （２）对沿线进行详细的工程地质勘查，查明顺倾岩质边坡的岩体结构、节 理裂隙发育情况、结构面类型及其胶结物特性，对顺倾岩质边坡进行稳定性评估 及变形破坏模式的初步判断。 （３）根据所确定的顺倾边坡类型及可能发生的破坏模式，选择合适的边坡 坡率及合理的支护结构。一般情况下，路堑边坡坡脚应尽量与岩层倾角保持一致， 避免临空面的出现。当边坡坡脚大于岩层倾角时，要根据边坡的工程地质情况， 采取合理的支挡结构。一般而言，支挡结构主要包括抗滑桩、挡土墙、预应力锚 索、锚杆等。 （４）加强排水设计，做到坡面疏导、坡内排泄相结合。水是造成边坡变形 破坏重要诱导因素，在边坡设计中，应加强防排水措施。一方面应及时将坡面积 水排走，避免地表水渗入坡体；另一方面对于节理裂隙发育、渗水严重的边坡， 应设置仰斜式排水孔，将坡体内部的水排出。２．５．２顺倾岩质边坡施工优化施工方法对顺倾岩质边坡稳定性也具有重要影响，合理的施工工艺能有效降 低边坡在施工过程中发生变形破坏的概率。本文在查阅相关文献及实地调研的基 础上，对顺倾岩质边坡施工工艺提出了以下几点优化方法： （１）做好施工期间变形监测工作。通过对施工期间顺倾边坡岩体表面及坡体 内部进行变形监测，密切关注其在开挖过程中的变形情况，根据测得的数据，对 其今后的变形进行预测，并在变形过大、过快的时候进行预警。施工期间变形监 测对提高顺倾岩质高边坡的施工进度，确保施工安全具有重大的意义。 （２）坚决落实逆作法施工，杜绝边坡一刷到底。在边坡施工时，要严格按照 逆作法进行施工，从上到下逐级开挖，以确保边坡的稳定性。同时，坚决避免边坡一刷到底的做法。对于多级高边坡，在没有任何防护措施的情况下一次性开挖 到位，会在变坡点及坡脚处产生很大的应力集及开挖变形，很容易造成边坡破坏。 因此建议在顺倾岩质高边坡施工时，ｌ一２级边坡可一次性开挖到位；３～４级边坡 要保留最后一级，４级以上边坡，要保留最后两级，待上边坡防护结构施工完毕 后方能继续开挖，并做到开挖一级防护一级，以确保边坡的稳定。 （３）及时做好防护措施。防护措施对边坡稳定性具有很大的影响，尤其是对 正在进行开挖的边坡。防护措施主要包括两种，一种是临时性防护措施，另一种 是永久性防护措施。临时性防护措施要做到每开挖一级防护一级，尤其是在雨季。 临时性防护措施主要是要做好坡面水的疏导及坡体内部水的排泄工作，包括设置 临时性截水沟、排水沟、仰斜式泄水孔，必要时要用土工布进行坡面覆盖，以防 止坡面冲刷。在边坡开挖到一定程度后，要及时进行永久性支挡结构的施工，只 有在上一级边坡支挡结构施工完毕后，方能进行下一步施工。 （４）考虑爆破对边坡稳定性的影响。爆破震动对边坡稳定性影响主要表现在 爆破的动力作用和松动作用。爆破产生的冲击应力对边坡岩体产生冲击和剪切作 用，引起边坡岩体强度衰减，同时造成岩体中原有的节理、裂隙产生张，并产生 新的裂隙，岩体整体性遭到破坏，稳定性降低。长期的工程实践表明，常规爆破 方法对边坡稳定性影响最大，微差爆破、预裂爆破和光面爆破对边坡影响相对较 小。２．６本章小结本章较为全面地总结了顺倾岩质边坡常见病害，并从顺倾岩质边坡变形破坏 的力学机理上，对其变形破坏模式进行了划分；对影响顺倾岩质边坡稳定性影响 因素进行了详细分析，提出了顺倾岩质边坡设计准则并对施工工艺进行了优化方 法，得出了以下主要结论： （１）顺倾岩质边坡的常见病害有顺层滑坡、落石、崩塌等，当坡面残积覆盖 层较厚时，还可能出现坡面冲刷和泥石流等病害。 （２）顺倾岩质边坡工程地质条件脆弱，在内外因的作用下容易发生变形破坏。依据其变形破坏的力学机理，可将其划分为剪切一顺层滑移、拉裂一顺层滑移、 弯曲一倾倒、水力驱动一滑移破坏等八种破坏模式。在顺倾岩质边坡变形破坏过程中，主要是岩体及结构面的剪切破坏，部分伴随有岩体的拉裂破坏。 （３）影响顺倾岩质边坡稳定性的因素主要有边坡高度及坡率、岩层倾角、结 构面强度、地层岩性、水力作用等。不同影响因素的作用机理及敏感性不同，研 究表明，岩体结构面强度是边坡稳定性的控制因素，很多影响顺层岩质边坡稳定 性因素大都是通过降低结构面强度而实现的。 （４）在对道路进行设计时，要尽量避免顺顺倾岩质边坡路段，当不能避免时，要通过调整路线的纵坡，尽量降低顺倾岩质边坡的高度。必要时，可以通过外移 做桥或内移做隧道的方式通过。当遇到顺倾岩质边坡时，要根据其工程地质情况， 预判其变形破坏模式，并采取合理的支挡结构，以确保其稳定。 （５）边坡的施工工艺对顺倾岩质边坡稳定性具有重要影响。在进行顺倾岩质 边坡施工时，要对施工工艺进行优化，严格按照逆做法施工，避免坡面一刷到底， 尤其对于三级及其以上的高边坡，同时做好临时性及永久性防护措施的施工。
第三章３．１概述水作用下岩体及结构面强度衰减研究影响顺倾岩质边坡稳定性的因素很多，但这些影响因素大多是通过降低岩体 及结构面强度，从而影响边坡的稳定性。因此，岩体及结构面强度的衰减是造成 边坡稳定性下降的内因。水对岩体及结构面强度有重要影响，主要表现在两个方 面：一方面是水的润滑作用，另一方面是水的渗流溶滤作用。另外，湖南地区高 温多雨，尤其是夏季，暴雨时有发生，边坡坡脚长期处于反复浸泡的状态，对边 坡稳定性造成了很大的影响。因此，开展水作用下岩体及结构面强度衰减研究， 对分析降雨入渗条件下边坡稳定性具有重要意义。３．２水作用下完整岩体强度衰减试验岩体强度对边坡稳定性有很大影响，考虑到顺倾岩质边坡变形破坏中，部分 是由岩体抗拉及抗剪强度不足引起的，因此开展水作用下岩体抗劈裂及抗剪强度 衰减试验研究就显得很有必要。３．２．１试验方案实验采用的岩石取自炎汝高速公路第２５标Ｋ１０９＋８８０～Ｋ１１０＋１００右侧顺倾岩 质高边坡，为中风化红砂岩。根据工程所在地域的工程地质条件及水文特性，决 定开展以下方面的试验： （１）长时间浸泡条件下岩体劈裂强度试验 采用直径×高度＝５０ｍｍｘ２５ｍｍ的试件，测试天然状况、浸泡ｌＯ天、２０天、 ３０天、４０天等不同浸泡条件下岩体抗劈裂强度，并测定其含水率，每组试验采用 ３个试件。 （２）干湿循环条件下岩体劈裂强度试验 采用直径×高度＝５０ｍｍｘ２５ｍｍ的试件，测试天然状况、干湿循环５次、１０次、 ２０次、４０次等不同干湿循环条件下岩体抗劈裂强度，并测定其含水率，每组试验 采用３个试件。 （３）长时间浸泡条件下岩体剪切强度试验 采用直径×高度＝５０ｍｍｘ５０ｍｍ的试件，测试天然状况、浸泡ｌＯ天、２０天、 ３０天、４０天等不同浸泡条件下岩体抗剪强度，每组试验采用５个试件。（４）干湿循环条件下岩体剪切强度试验 采用直径×高度＝５０ｍｍｘ５０ｍｍ的试件，测试天然状况、干湿循环５次、１０次、 ２０次、４０次等不同干湿循环条件下岩体抗剪强度，每组试验采用５个试件。３．２．２试件制备选取具有代表性的砂岩，用岩石钻样机钻取直径为５０ｒａｍ的岩芯，如图３．１ 所示。然后将岩芯放在岩石切割机上切割，抗劈裂强度试验的试件长度为２５ｒａｍ， 抗剪切强度试验的试件长度为５０ｒａｍ，如图３．２所示。图３．１岩石钻样机图３．２岩芯切割将加工好的试件放在烘箱中，在１００℃下连续烘干２４个小时，然后将试件取 出，等冷却至室温时将其放在水中浸泡２４个小时，每烘干～浸泡一次为一个循环， 重复上述操作，直至达到试验需要的干湿循环次数。干湿循环试验试件制备如图３．３、３．４所示。图３．３将试件烘干２４ｈ图３．４将试件浸泡２４ｈ３．２．３试验设备考虑到岩体抗劈裂强度较低，尤其是经过干湿循环后，为了提高实验的精度， 采用量程为５０ｋＮ的马歇尔稳定度测试仪进行试验，岩体抗剪强度采用数显式直 剪仪。３．２．４浸泡条件下岩体抗劈裂强度试验３．２．４．１试验过程 （１）试件基本参数测定 取出试验所需试件，测定其直径ｄ及高度ｈ，然后放入烘箱，在１００℃下连续 烘干至恒重，测定其烘干状态下的质量；然后将试件冷却至室温放入水中，当达 到试验所需要的浸泡时间时，取出试件，用抹布将其表面的水轻轻擦干，测定其 浸泡后的质量，得到不同浸泡时间条件下岩体抗劈裂强度试验所需试件的基本参 数，如表３．１所示。表３．１ 状态不同浸泡时间条件下岩体抗劈裂强度试验所需试件基本参数统计表 参数ｄ（ｏｍ） ｈ（ｃｍ）ｌ２ ５．００２．５０３ ４．９７ ２．４８ １２３．８ １２５．１ ４．９７ ２．５０ １２４．８ １２８．５４．９８ ２．５ｌ１２５．６天然状态ｍ干（ｇ） ｍ曼（ｇ） ｄ（ｃｍ） ｈ（ｃｍ） １２５．６１２７．１１２６．８ ５．０ｌ ２．４８ １２４．８ １２８．４４．９６ ２．５ｌ １２５．Ｏ １２８．７浸泡１０天ｍ千（ｇ）１１１ｌｉｅ（ｇ）状态参数、ｄ（ｃｍ）ｌ ５．００ ２．４９ １２５．１１２９．０２ ４．９８ ２．５ｌ １２５．６ １２９．６ ５．０１ ２．５ｌ １２６．３ １３０．３ ５．０２２．５ｌ３ ４．９７ ２．５０ １２４．８ １２８．８ ４．９９ ２．４９ １２４．８ １２９ ４．９８２．５ｌｈ（ｏｍ）浸泡２０天ｍ千（ｇ）ｍ量（ｇ） ｄ（ｃｍ） ｈ（ｃｍ）４．９７ ２．５０ １２４．８ １２８．８４．９６ ２．５ １２５．８浸泡３０天ｍ干（ｇ）ｍ墨（ｇ） ｄ（Ｇｍ） ｈ（ｃｍ）浸泡４０天ｍ千（ｇ） ｍ汪（ｇ） １２７．５ １３１．５ １２６．６ １３０．９１２９．９（２）试验操作 将天然状态、浸泡１０天、２０天、３０天及４０天的试件放在马歇尔稳定度实验 机承压板中心，放稳垫条，其方向与试件轴向平行，以每秒０．０５ＭＰａ的速度加荷， 直到试件破坏，记录试件破坏时的最大荷载，精确至０．０１ｋＮ。试验过程如图３．５、 ３．６所示。ｌｉ隧；墨搿；｛ｔ｛８鬯ｌ 缓 豳 曩ｉｌ。。ｉ■黼目ｌ雕圈黧攀固 麓 ００”嘲 嘲 震 慝Ｉ纛蠢淘…―蜷鳃矗霸暖嘲日嬲Ｆ蕊矿一一燃㈣。―――荔覆霉溺一一¨‘Ｊ―。匠溺ｌ匿ｌ＿纛。“墨、爹．嘱 魔缓露缀磊懑燃嬲蔫猢嘲隧豳囊磁溯Ｉ蕴黔“一孱。：“毪荔缓鬓致ｊ雷＆霪名７，，；。甏鞋鬻ｊ灞 ■戳ｌＩ巨习隧ｊ黧黧３．６试件破坏情况圈３．５试验过程图根据公式仃＝主砉计算试件的抗劈裂强度，如表３．２所示。３０表３．２不同浸泡时间条件下岩体抗劈裂强度统计表 状态参数 Ｐ毗ｘ（ｋＮ）ｌ ４．７８ ２．４３ ２．９７ １．５２ ２．８０ １．４３ ２．４８ １．２７ ２．５５ １．３ｌ ２ ４．９２ ２．５ｌ ２．８０ １．４３ ２．７１ １．３８ ２．６５ １．３４ ２．４９ １．２６ ３ ４．６７ ２．３９ ３．２１ １．６４ ２．６７ ｌ－３６ ２．６ｌ １．３２ ２．４９ １．２７平均值４．７９ ２．４４ ２．９９ １．５３ ２．７３ １．３９ ２．５８ １．３ｌ ２．５ｌ１．２８天然状态ｏ（ＭＰ）Ｐｍａ。（ｋＮ）浸泡１０天ｏ（ＭＰ）浸泡２０天ｏ（ＭＰ）Ｐｍ。。（ｋＮ）Ｐ叫；（１斟）浸泡３０天ｏ（ＭＰ）Ｐ。。。（ｋＮ）浸泡４０天ｏ（ＭＰ）３．２．４．２结果分析 （１）含水率 根据表３．１中测定的结果，计算不同浸泡时间下试件的含水率，如表３．３所示； 并根据其结果，得出岩体含水率与浸泡时间的关系曲线，如图３．７所示。表３．３不同浸泡时间条件下岩体含水率统计表 天然状态０．９５ １．１９ １．０４ １．０６状态ｌ浸泡ｌＯ天２．９５ ２．９５ ２．８８ ２．９３浸泡２０天３．０２ ３．０７ ３．１１ ３．０７浸泡３０天３．１ｌ ３．０７ ３．２６ ３．１４浸泡４０天３．１６ ３．０４ ３．２９ ３．１６含水率（％）２ ３平均值３．５ ３．０＾艺 褂 篙 钿０．５Ｏ．Ｏ０１０２０３０浸泡时间（天）图３．７岩体含水率与浸泡时间关系图３ｌ从图３．７中可以看出： ①随着浸泡时间的增加，岩体含水率逐渐增大； ②含水率在浸泡前十天中，变化较大，由天然状态的１．０６％变为２．９３％，以 后随浸泡时间的增加变化缓慢，可认为浸泡十天后岩体已基本充分饱和；