岩质边坡稳定性分析(analysis of rock slope stability)

评价天然岩质边坡稳定状况的方法。它是岩体力学的研究内容。边坡坡度过大，坡脚受切，或作用于坡体的力发生变化，均会使边坡失稳而破坏。边坡的稳定性常以安全系数或破坏概率作为评价指标。安全系数系指滑体沿滑动面所受的抗滑力和滑动力之比。破坏概率是指安全系数小于1的出现概率。破坏概率愈小，边坡稳定程度愈高。岩质边坡稳定性分析是以工程地质资料为基础，内容包括：判断边坡破坏模式，确定计算参数，应用岩体力学和有限元等方法进行力学计算并作出稳定性评价。

边坡破坏模式   岩质边坡中滑体的滑动面和分离面通常是岩体(见岩石和岩体)中的软弱结构面，也可能是岩体中应力超过其自身强度而产生的破裂面。边坡的破坏模式主要取决于岩体结构类型、不连续面与坡面之问的空间组合关系。从运动学角度看，当大的顺坡向不连续面如层面、断层等的倾角小于坡面倾角时，可形成平面型破坏；两个大的、与坡面倾向一致的不连续面，可形成双平面型破坏；两个或两组不连续面的交线在坡面上出露时，可形成楔体型破坏；坡体内若有两组与坡面走向平行，且其中一组的倾角小于坡面倾角、而倾向与坡面倾向相同的节理裂隙时，可产生阶梯型破坏；由顺坡陡倾或反倾的不连续面切割的岩坡，能形成倾倒型的变形和破坏；由多组密集节理形成碎裂结构的边坡，易形成圆弧型破坏。此外，破坏模式还应结合应力和强度的关系来分析。风化岩或某些强度很低的岩石边坡，也可能形成圆弧型破坏。对于高大边坡，在巨大重力作用下，滑动面可追踪部分不连续面并切断部分岩块而产生，形成各种复合型破坏模式。在这种条件下，块状结构体和高坡相比，尺度显得很小，块状结构的边坡也可能形成圆弧型破坏。某些典型的破坏模式如图所示。

计算参数   包括坡体几何尺寸、滑动面抗剪强度、重力、地下水作用力、震动力、安全系数限值等。

(1)坡体几何尺寸。天然坡体是固定的，而人工边坡可设计成不同的坡度和外形。

(2)滑动面抗剪强度。视滑动面为结构面还是切断岩体的面而分别采用不连续面抗剪强度或岩体抗剪强度(见岩体强度)。

(3)重力。坡体的常驻荷载，其数值取决于组成坡体的岩石类型和坡体的尺度。

(4)地下水作用力。以浮力和渗透力的方式作用于坡体，其力大小与地下水位的高度、水力坡度有关。地下水作用力受气候和环境影响，随时间而变。

(5)震动力。包括由地震或爆破引起的动力，分别按当地的地震资料和爆破参数确定。震动力不同于重力，是瞬时荷载。

(6)安全系数限值。天然边坡加固后和人工边坡设计时，需要达到的安全系数限值，应根据破坏时可能造成的生命财产损失程度和稳定计算所依据资料的可靠程度而定。

内容和方法   包括稳定性、应力场和变形场分析。

(1)稳定性分析。用极限平衡法计算安全系数。各种计算公式所含的假定不同，应用时根据边坡破坏类型、岩体结构特征和滑面形态等选择。稳定性计算需针对各种可能破坏的情况进行，一般以最小的安全系数对边坡的稳定性作评价，并将相应的破坏模式和滑动面作为最可能发生的。常进行敏感性分析以分别研究各计算参数值的变化对安全系数值的影响，从而了解有关因素的变化对稳定性的影响程度。当边坡的稳定性不够而需要提高时，可采用地下水疏干、锚固等方法，进行敏感性分析，为确定合理的治理措施提供依据。当能获得足够的计算参数时，还可作可靠性分析，计算出破坏概率，以便从另一概念评价边坡的稳定性。

(2)应力场和变形场分析。采用有限元法。对高大边坡，特别当其所在地为高地应力区或开挖引起的地面变形对周围工程设施有影响时，需进行这种计算分析，以了解边坡及其影响区的变形状况、坡体内屈服部分的分布范围和发展过程，并为确定边坡的破坏模式和加固深度等提供资料。

由于岩体性质和外界环境条件的复杂性，人们对许多影响因素难以确切掌握，因此稳定性分析结果对边坡稳定状况的了解仅是初步的。采用岩移监测可较好地了解坡体各部位的位移矢量、位移速度等，据以分析变形的性质和掌握边坡实际的稳定程度，对发现的不稳定边坡，可及时作出破坏发生时间的预报或进行加固处理。