一.标准和要求
如图1所示,有A、B两组结构面,其组合交线的倾角设为坡面倾角,则主要滑动条件为:A、B两组结构面方向相反,倾斜于坡面,但组合交线倾角与坡面倾角基本一致,>;如果两组结构面的角度相同,只有>时才有可能滑移。
二、边坡稳定系数计算
楔形体滑坡稳定性的计算方法有空共内力系法、赤平投影法、摩擦阻力法和楔形体稳定曲线法。
(1)并发力系统方法空之间
该方法采用赤平投影和立体比例投影方法,以及力的合成和分解原理。通过作图法,得出边坡岩体结构面的产状和楔形体在自重和外力(爆破地震力、水压力、锚固力等)作用下的作用情况。)纳入统一的投影系统进行求解(图2),边坡稳定系数由极限平衡原理计算。
图1楔形透视截面图2立体投影图
稳定系数可通过公式1计算。
(1)
式中——楔块重量,×104n;
——三棱锥的体积,m3;
——岩体的容重,×104n/m3;
——楔子的滑动力(滑动力),×104n;
——结构面上法向力的合力,×104n;
——结构面法向力,×104n;
——结构面滑动面的面积,m2;
———结构面的凝聚力,×104 pa;
——结构面的摩擦角,()。
示例:
已知条件:边坡及结构面产状——结构面AA倾向240°,倾角50°,结构面BB倾向120°,倾角50°,边坡面DD倾向180°,倾角60°(图3a)。实测距离MN=25m,坡高H=24m,两个结构面的强度指标分别为= 0.8×104Pa,= 22,= 1.0×104Pa,= 17,岩体容重=2.5×104N/m3。
图3赤平投影和立体比例投影图4赤平投影和力的分解
立体投影;立体投影;
-b实体的比例预测计划;重力作用下楔形体的分解图;
C-沿两个结构面组合交线的横截面C-合力N的分解图
稳定系数的计算步骤和结果:首先根据图4a计算R值,然后根据图4b和C分解R值得到N和P值,再将N值分解为Na和Nb。上述力值列于表1中;然后根据图5b和c计算Sa=Sb=350m2,最后根据表1中的力值和其他参数值,根据公式1计算K=1.08。
1表力值)
图5赤平投影和滑动面
立体投影;b-结构面滑动面的平面图;C-b结构面滑动平面图
(2)赤平投影法
该方法利用赤平投影网(图6),根据边坡面和结构面的产状图,显示两个结构面组合交角的方位角和倾角以及它们之间夹角的角度值,计算稳定系数。
稳定系数可通过公式2计算。
图6立体投影
(2)﹡
类型;;
;
x,y,a,b-楔形几何系数;
——结构面的内聚力,×104 pa;
——结构面,内摩擦角,();
——岩石容重,×104n/m3;
,——结构面的极点间距,();
——交点1与结构面极点的角距离();
——交点2与结构面极点的角距离();
——结构面倾角,();
——组合交线的倾角(°);
——交点1和交点3之间的角距离(°);
——交点2和交点4之间的角距离(°);
——交点3和交点5之间的角距离(°);
——交点4和交点5之间的角距离(°);
——边坡高度,米
——不考虑边坡内的水压力。
计算实例(海南铁矿)
已知条件:边坡与结构面的产状——面倾角165°,倾角60°;倾角20°,倾角65°,坡度82°,倾角43°(见图7)。,表面强度指数:= =5.3×104Pa,= = 36,坡高=60m,岩石容重=2.6×104N/m3。
图7立体投影
= 49 ;=33.5 ;=49.5 ;=35 ;
=76 ;=78 ;、 =116 ;=30
稳定系数的计算结果见表2。表中X、Y、A、B系数计算中的角度值由图7测得,测得的角度值如下:
表2海南铁矿稳定系数计算
(3)摩擦阻力法
该方法利用赤平投影网(图8)显示边坡和结构面的产状,仅考虑楔形体滑动面的摩擦阻力(假设C=0),在两个结构面的值相同的情况下,根据楔形体斜交角、两个结构面之间的夹角和组合交角计算稳定性。
图8立体投影
稳定系数可通过公式3计算。
(3)
式中--楔形斜交角,();
——结构面之间的角度,();
——结构面的内摩擦角,();
——结构面组合相贯线的倾角,(°);
计算实例(海南铁矿)
参见图9和表3。
图9立体投影
表3计算示例结果
在这种方法中,只考虑楔形面A和B之间的摩擦,如图10所示。假设粘聚力为零,边坡完全排水,根据A面和B面的倾角和倾角之差查曲线(图11)得到A和B的比值,用公式(4)计算K的值。K > 2为稳定斜率。
注意:两边中较慢的一面总是被称为a面。
稳定系数可通过公式(4)计算。
图10楔子的透视图
图11 a、b仅在摩擦条件下楔形体稳定性的计算
图11 c、d仅在摩擦条件下,图11 e、f仅在摩擦条件下
楔形体的稳定性计算
图11 g,h只受摩擦,图11 f,j只受摩擦。
楔形稳定计算
表11 k,l只有摩擦条件下的表11 m,n只有摩擦条件下的表11 m。
楔形稳定计算
图11 o,p仅在摩擦条件下楔形体稳定性的计算
(4)
其中A和B分别是平面A和B的无量纲因子。
示例:
已知条件:平面A倾角40°,倾向165°,摩擦角35°;b平面倾角70°,倾角285°,摩擦角20°。
计算稳定系数:查图11中的g、h标题为“倾角差30°”的曲线,并查到倾向差为120°的A和B值,得A=1.5和B=0.7,将它代入式4,计算得K=1.3。