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图6-7、图6-8和图6-9分别表示各种几何要素的边坡的P、S、Q的值,可供计算使用。两种张裂缝的位置都包括在Q比值的图解曲线中,所以不论边坡外形如何,都不需检查张裂缝的位置就能求得Q值,但应注意张裂缝的深度一律从坡顶面算起。
图6-8 不同边坡几何要素的P值 图6-9 不同边坡几何要素
的S值
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图6-10 不同边坡几何要素的Q值
例题6-2 设有一岩石边坡,高30.5m,坡角?=60°,坡内有一结构面穿过,结构面的倾角为?=30°。在边坡坡顶面线8.8m处有一条张裂缝,其深度为Z=15.2m。岩石容重为?=25.6kN/m3。结构面的内聚力c=48.6kPa,内摩擦角?=30°,求水深Zw对边披安全系数Fs的影响。
解:
当ZH=0.5时,由图6-7和图6-10查得P=1.0和Q=0.36。
对于不同的Zw/Z,R〔由(6-17)式算得〕和S(从图6-9查得)的值为
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Zw/Z
R S
1.0 0.195 0.26
0.5 0.098 0.13
0.0 0.0 0.0
又知2c/?H=2×48.6/25.6×30.5=0.125。
所以,当张裂缝中水深不同时,根据(6-13)式计算的安全系数变化如下
Zw/Z Fs
1.0 0.77
0.5 1.10
0.0 1.34
将这些值绘成图6-11的曲线,可见张裂缝中的水深对岩坡安全系数的影响很大。因此,采取措施防止水从顶部进入张裂缝,是提高安全系数的有效办法。
图6-11 算例中张裂缝中水深对边坡安全系数的影响
6.3.3 双平面滑动岩坡稳定分析
如图6-11所示,岩坡内有两条相交的结构面,形成潜在的滑动面。上面的滑动面的倾角?1大于结构面内摩擦角?1,设c1=0,则其上岩块体有下滑的趋势,从而通过接触面将力传递给下面的块体。今称上面的岩块体为主动沿块体。下面的潜在滑
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动面的倾角?2小于结构面的内摩擦角?2,它受到上面滑动块体传来的力使之也可能滑动。称下面的岩块体为被动滑块体。为了使岩体保持平衡,必须对岩体施加支撑力Fb,该力与水平线成?角。假设主动块体与被动块体之间的边界面为垂直,对上、下两滑块体分别进行图6-13所示力系的分析,可以得到极限平衡所需施加的支撑力
Fb?W1sin(?1??1)cos(?2??2??3)?W2sin(?2??2)cos(?1??1??3)
cos(?2??2??)cos(?1??1??3)(6-19)
图6-11 双平面抗滑稳定分析模型
式中,?1、?2、?3——上面滑动面、下面滑动面以及垂直滑动面上的摩擦角;
W1、W2——单位长度主动和被动滑动块体的重量。
为了简单起见,假定所有摩擦角是相同的, 即?1=?2=?3=?。
如果已知Fb、W1、W2、?1和?2之值,则可以用下列方法确定岩坡的安全系数:首先用式(6-16)确定保持极限平衡而所需要的摩擦角值?需要,然后将岩体结构面上的设计采用的内摩擦角值?实有与之比较,用下列公式确定安全系数
Fb?tan?实有tan?需要 (6-20)
在开始滑动的实际情况中,通过岩坡的位移测量可以确定出坡顶、坡趾以及其