岩坡稳定分析

用力学原理对岩石边坡的稳定性进行定量分析。岩石边坡不同于一般土质边坡，因为岩体结构复杂，断层、节理、裂隙互相切割，块体极不规则。岩坡的稳定性有其独特的性质，它同岩体的结构、容重和强度、边坡坡度、坡高、岩坡表面和顶部所受荷载、边坡的渗水性能、地下水的高低有关。

岩坡失稳和破坏类型

岩坡内部结构有整体和非整体、均匀和非均匀之分。非均匀结构又分为水平层状、块状、内倾、外倾、复杂和直立等不同结构。岩层向外倾时，岩坡最不稳定；向内倾时，较不易滑动。岩体结构面，特别是软弱结构面的存在往往是岩坡不稳定的主要因素。岩坡稳定性的破坏原因有：①在边坡或顶部修建人工建筑物，或在边坡下部挖掘，改变了边坡的形状和应力状态；②大雨或其他原因使软弱岩层的强度降低；③地下水位发生变化；④边坡和裂隙断层中产生过高的孔隙水压力；⑤地震力和动水压力的影响；⑥水库水位骤降；⑦河水对坡脚的冲刷等。岩坡的破坏类型从形态上看有岩崩、倾覆和岩滑之分。岩崩是岩体因某种原因（如风化、冻融等）脱落，而在坡脚造成堆积的一种形式，如图1（a）、（b）所示；倾覆是软弱薄层内倾结构，在高倾角（一般大于50°～60°）下的一种特殊破坏形式，如图1（c）所示；岩滑是一部分岩体相对于另一部分岩体的向下滑动，有平面滑动、楔形滑动和弧形滑动之分，如图1（d）、（e）、（f）所示。岩坡的滑动过程有长有短，有快有慢，大体分3个阶段：初期是蠕动变形阶段，这一阶段中坡面和坡顶出现张性裂缝，并逐渐加长和加宽；第2阶段是滑动破坏阶段，这时滑动体后缘迅速下陷，

岩体以极大的速度向下滑动；最后是逐渐稳定阶段，疏松的滑体逐渐压密，草木逐渐生长，地下水渗出由浑变清等。

图1 岩坡破坏类型

（a）三峡月亮洞岩崩；（b）软硬互层岩坡的局部崩塌；（c）倾覆破坏；（d）平面滑动；（e）楔形滑动；（f）弧形滑动1—砂岩；2—页岩

岩坡稳定分析方法

首先应查明岩坡可能的滑动类型，然后对不同类型采用相应的分析方法。对于均质的和某些成层的岩坡，其垂直极限高度（H₉₀）为

式中，γ为岩石容重；c、φ分别为岩石黏聚力和内摩擦角。对于平面滑动，当坡顶表面有张性裂隙且有地下水作用时，其安全系数（F_S）为

其中

式中，P、Q、R、S为无因次量；γ_w为水的容重，其他符号见图2。

图2 平面滑动稳定分析简图

对于楔形滑动，计算更复杂。当楔形在两个滑动面上沿交线滑动时（图3），设滑动面1和滑动面2的内摩擦角和黏聚力分别为φ₁、φ₂和c₁、c₂，其面积分别为A₁和A₂，倾角分别为α₁和α₂，走向分别为ψ₁和ψ₂，而滑动面的交线的倾角为α_s，走向为ψ_s，交线的法线n和滑动面之间的夹角分别为ω₁和ω₂，楔形体重力为G，G作用在滑动面1和2上的法向力分别为N₁和N₂。设安全系数为F_S，则由平衡条件可得方程组：

其中

解此方程组即可求得安全系数（F_S）。

稳定分析还有沿软弱面滑动分析法、赤平投影分析法等。在分析中除验算其整体稳定性外，沿各软弱面滑动的可能性以及各种影响因素都应予以考虑。

岩坡加固

现有的岩坡经过验算为不稳定时，可用下列方法加固：①用混凝土填塞坡体内岩石断裂部分；②减缓边坡坡度；③采用排水措施进行地表及地下排水，防止水对坡脚的冲刷；④在坡面下部加反压以增加其抗滑力；⑤设置抗滑桩或混凝土挡石结构；⑥用锚栓或预应力缆索加固；⑦锚喷支护等。

图3 楔形滑动稳定分析简图