岩质边坡楔形破坏

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1、第一章绪论1.1引言随着国民经济的发展，水利建设，交通运输和国防工程等建设工程中所遇到的岩质边坡稳定性问题也相应地增多。由于工程建设的需要，往往在一定程度上破坏或扰动原来较为稳定或岩体而形成新的人工边坡，诱发新的地质灾害。地质灾害已经成为制约我国经济及社会可持续发展的一个重大问题。岩质边坡滑坡作为地质灾害中一个十分突出的问题，给国民经济建设的各个部门带来了严重的干扰和损失。1993年三峡库区巫溪县南门岩体崩滑造成200余人丧生。2000年彭水县山体滑坡造成70余人丧生。2004年12月11日，雨台温高速公路柳市附近突发大面积山体滑坡事故。滑坡的山体高约100m、宽

2、约70m.甫台温高速公路70余米的路段完全被滑落的大石封死，致使温州大桥白鹭屿至乐成镇一段的高速公路双向车道全部瘫痪。地震作用诱发的边坡滑动和坍塌也是常见的灾害之一。特别是在山区和丘陵地带，地震诱发的滑坡往往分布广、数量多、危害大。我国是一个多地震的国家，西部地区又是地中海一喜玛拉雅地震带经过的地方，是亚欧大陆最主要的地震带，也是我国地震活动最活跃的地区，因地震而导致的滑坡灾害非常严重。大量崩塌与滑动主要发生在多震的西部地区，而这些地区正是我国的水电能源和各种矿产资源的主要蕴藏地。随着国家西部大开发战略的实施，将加速对西部地区水电、矿产资源开发、及公路、铁路等基础

3、设施建设，愈来愈多的工程(如水电、矿山、能源、核废料储存及溶质运移)都建设在岩体之上，几乎所有的土木工程建设都涉及到边坡的动力稳定问题。在大多数岩体力学问题的研究中，都假定岩体在外力作用下是静止的，所以，考虑问题的角度也一般是从静力学角度出发，其结果与实际情况不尽相符，往往对结果作一些折减。通常，在许多实际情况中，荷载常具有动力特性，如上所述的地震滑坡灾害等，沿用静力学的原理和方法来求解这类问题，结构的动载特性无法反应出来，这显然是不合适的。例如，在地震作用和影响下，岩质边坡的稳定;隧洞围岩和衬砌结构的安全;筑造在岩层中的导弹发射竖井能否继续使用;修建大型水库以后

4、是否存在诱发地震的可能性，以及在诱发地震一旦发生时，大坝及库区岩质边坡的稳定等。在水利水电、露天采矿、能源及交通等工程领域岩质边坡出现得越来越多，这些岩质边坡往往是工程中的控制性项目，关系工程进度、经济效益，甚至工程成败。因此，安全可靠、经济合理地分析岩质边坡的稳定性并进行边坡设计，其意义就越发显得突出。岩质边坡稳定分析作为设计的基础，更是重中之重。1.2岩质边坡楔破坏定及边坡动力问题研究现状楔体理论（WedgeTheory）是石根华博士与R.E.Goodman于1982年通过研究块体理论提出来的。1985年，石根华博士与R.E.Goodman教授合著了《块体理论

5、及其在岩体工程中的应用》（BlockTheoryAndItsApplicationToRockEngineering）一书。块体理论自提出以来一直受到国内外科研人员与工程技术人员的重视。楔形体破坏在工程实践中经常发生。如高度为300m左右的大冶露天矿边坡，边坡岩体岩石坚硬，岩体结构基本上属于完整结构，稳定性理应较高，但由于受断层切割，局部形成了楔形块体，并出现破坏现象，三峡工程地下厂房尾水出口边坡在开挖过程中，设计人员先后确定了大量可能下滑的楔形岩块。这些由在片麻岩花岗岩内发育的几组节理组成的不稳定块体，楔体方量从几十方到几千方不等。MononobeHA等最早从变

6、形体的角度研究了土质边坡的动力特征，并第一次提出了一维剪切楔法的模型，开创了剪切楔法分析边坡地震反应分析的先河(Mononobeetal.,1936)。然而，直到20年后，由于Karnataka和Ambraseys的工作，这个模型的意义才被人们重新认识并得到工程界的认可。后来的很多学者对一维剪切楔法进行了改进，把剪切楔法推广到二维三维。进入20世纪80年代，通过参数研究来阐明诸如峡谷集合几何变形，材料不均匀性等因数的重要性，进而产生了几种改进分析模型。一般认为，动力荷载对岩质边坡稳定性的影响主要是由于动荷载引起的惯性力和因循环退化引起的剪应力降低，导致边坡整体下滑

7、力加大，降低了边坡的安全系数。因此将动荷载下边坡失稳分为：惯性失稳（InenialInstability）和衰减失稳（WeakellingInstability)，爆破造成边坡的失稳一般属于惯性失稳。目前边坡动力分析方法主要还是基于极限平衡理论和应力变形分析。惯性失稳常采用的分析方法有：拟静力法（PseudostaticAnalysis),Newmark滑块分析法(NewmarkslidingBlockAnalysis）、Makdisiseed的简化分析法，地震边坡的概率分析方法及有限元方法。而衰减失稳常采用：流动破坏分析法（FlowFailurAnalysis）

8、和变形破坏