岩体(石)高边坡稳定问题研究(哈秋舲).pdf

岩体（石）高边坡稳定问题研究岩体（石）高边坡稳定问题研究 哈秋舲哈秋舲 摘要前言摘要前言 一岩体（石）工程分类一岩体（石）工程分类 二岩体边坡变形研究与工程实际资料不相吻合二岩体边坡变形研究与工程实际资料不相吻合 三对现行岩体（石）力学的理论研究的讨论三对现行岩体（石）力学的理论研究的讨论 四影响岩体（石）高边坡稳定的主要因素四影响岩体（石）高边坡稳定的主要因素 五 岩体力学研究新概念五 岩体力学研究新概念卸荷岩体（石）力学卸荷岩体（石）力学 六高边坡内部地下工程开挖对高边坡的影响六高边坡内部地下工程开挖对高边坡的影响 七要重视地下水补充调查七要重视地下水补充调查 八对边坡工程安全有效的管理结语八对边坡工程安全有效的管理结语 摘要摘要 对岩体（石）高边坡工程稳定问题的研究，最重要的是 对地质条件深入的调查分析，正确的进行力学分析。 对岩体（石）高边坡工程稳定问题的研究，最重要的是 对地质条件深入的调查分析，正确的进行力学分析。 本文针对本文针对“现行理论分析成果变形很小，而工程实际监 测变形很大 现行理论分析成果变形很小，而工程实际监 测变形很大”的问题，进行了讨论。的问题，进行了讨论。 作者提出了作者提出了“卸荷岩体（石）力学卸荷岩体（石）力学”的新概念，其数学模 型，符合工程实际力学模型。 的新概念，其数学模 型，符合工程实际力学模型。 “卸荷岩体（石）力学卸荷岩体（石）力学”，考虑各向异性地质条件；充分 考虑岩体工程石方开挖，岩体卸荷、变形、损伤等动态 因素；其数学模型与工程实际力学模型相吻合，是真正 的数值仿真分析。 ，考虑各向异性地质条件；充分 考虑岩体工程石方开挖，岩体卸荷、变形、损伤等动态 因素；其数学模型与工程实际力学模型相吻合，是真正 的数值仿真分析。 在边坡内部开挖地下工程，对高边坡顶部岩石快体的稳 定分析，应该深入研究，以及对地下水应该及时进行补 充调查和修正。 在边坡内部开挖地下工程，对高边坡顶部岩石快体的稳 定分析，应该深入研究，以及对地下水应该及时进行补 充调查和修正。 前言前言 岩体（石）边坡工程中有自然边坡和人工边坡。岩体（石）边坡工程中有自然边坡和人工边坡。 自然边坡稳定条件，经过地质年代的演变，大多数相对自然边坡稳定条件，经过地质年代的演变，大多数相对 比较稳定。当然，也有非常不稳定的情况，如比较稳定。当然，也有非常不稳定的情况，如60年代雅 砻 年代雅 砻 江上游雅江自然边坡，曾经发生过堵塞雅砻江的大塌方。江上游雅江自然边坡，曾经发生过堵塞雅砻江的大塌方。 现在，我们所遇到的岩体高边坡问题，主要是人工高 边 现在，我们所遇到的岩体高边坡问题，主要是人工高 边 坡工程的稳定问题。坡工程的稳定问题。 自然高边坡稳定问题，主要也是由于人工的干扰。自然高边坡稳定问题，主要也是由于人工的干扰。 岩体（石）高边坡稳定问题，其力学概念并不十分清岩体（石）高边坡稳定问题，其力学概念并不十分清 晰，工程安全存在很大的风险，近年来的经验教训很多。晰，工程安全存在很大的风险，近年来的经验教训很多。 我国西部经济建设蓬勃发展，西部地区的地质条件更 为 我国西部经济建设蓬勃发展，西部地区的地质条件更 为 一岩体工程分类一岩体工程分类 其力条件有本质的区别其力条件有本质的区别 二二岩体（石）边坡变形研究成果与工 程实际资料不相吻合 岩体（石）边坡变形研究成果与工 程实际资料不相吻合 目前，对岩体（石）边坡的力学研究，并不十分清晰。目前，对岩体（石）边坡的力学研究，并不十分清晰。 现行理论数值分析成果变形很小，而工程实际监测变形很大，计现行理论数值分析成果变形很小，而工程实际监测变形很大，计 算成果不能正确反映工程实际的力学状态。算成果不能正确反映工程实际的力学状态。 其分析成果，给工程安全以假象。例如其分析成果，给工程安全以假象。例如 盐池河高边坡稳定性长期争论，最后发生重大安全事故。盐池河高边坡稳定性长期争论，最后发生重大安全事故。 长江链子崖危岩体边坡高约长江链子崖危岩体边坡高约100米，地表裂缝宽约米，地表裂缝宽约2米。米。 金川露天矿边坡高金川露天矿边坡高200余米，监测变形超过余米，监测变形超过800厘米。厘米。 船闸中墩边坡高约船闸中墩边坡高约60米，边坡顶部平面上的十多条闭合 裂 米，边坡顶部平面上的十多条闭合 裂 隙，全部开裂，其中有一条裂缝的宽度大于隙，全部开裂，其中有一条裂缝的宽度大于2．．0厘米。厘米。 岩体（石）边坡工程稳定分析研究难度比较大岩体（石）边坡工程稳定分析研究难度比较大 影响范围大、地应力释放量大、模拟试验难度大、影响范围大、地应力释放量大、模拟试验难度大、 不确定性因素多。不确定性因素多。 三对现行岩体（石）力学三对现行岩体（石）力学 理论研究的讨论理论研究的讨论 1. 岩石块体稳定分析，现行理论比较明确，成果可信。岩石块体稳定分析，现行理论比较明确，成果可信。 2 .现行岩体力学对岩体变形的分析研究，力学概念模糊现行岩体力学对岩体变形的分析研究，力学概念模糊 现行岩体（石）力学，在岩体工程应力现行岩体（石）力学，在岩体工程应力应变数值分 析 应变数值分 析 中，将岩体力学参数，统一选用加载力学条件下的参数值中，将岩体力学参数，统一选用加载力学条件下的参数值, 其数学模型为加载力学条件。而高边坡岩体工程中，岩体其数学模型为加载力学条件。而高边坡岩体工程中，岩体 大部分处于卸荷状态，而发生卸荷变形。大部分处于卸荷状态，而发生卸荷变形。 岩体多裂隙和地质结构面，卸荷条件下的岩体力学参 数 岩体多裂隙和地质结构面，卸荷条件下的岩体力学参 数 很低，岩体实际卸荷变形应该很大。现有数值分析为加载很低，岩体实际卸荷变形应该很大。现有数值分析为加载 数学模型，计算变形很小，与工程实际卸荷力学条件不相数学模型，计算变形很小，与工程实际卸荷力学条件不相 一致，其数学模型与物理模型不相吻合。一致，其数学模型与物理模型不相吻合。 计算成果不能计算成果不能正正确反映确反映工工程实际的力学状态程实际的力学状态。。 四影响岩体（石）高边坡稳定的四影响岩体（石）高边坡稳定的 主要因素主要因素 1 . 自然边坡，河谷下切，山体产生卸荷裂隙，影响边坡 稳定。 自然边坡，河谷下切，山体产生卸荷裂隙，影响边坡 稳定。 2 . 边坡下部开挖坡脚，地应力释放、影响范围大。边坡下部开挖坡脚，地应力释放、影响范围大。 3 . 上部地下水的入渗，力学条件变化。上部地下水的入渗，力学条件变化。 4 . 边坡内部的地下工程开挖卸荷、震动，引起高边坡上边坡内部的地下工程开挖卸荷、震动，引起高边坡上 部岩体的变形，可能使其岩体节理张开，岩石块体重新组部岩体的变形，可能使其岩体节理张开，岩石块体重新组 合，失去稳定，而造成严重事故。合，失去稳定，而造成严重事故。 五岩体力学研究新概念五岩体力学研究新概念 卸荷岩体（石）力学概述卸荷岩体（石）力学概述 在在“卸荷岩体卸荷岩体石石力学力学”的数值分析计算中，在卸的数值分析计算中，在卸 荷区的岩体，其岩体的力学参数，考虑各向异性地荷区的岩体，其岩体的力学参数，考虑各向异性地 质条件，认真研究工程优势地质结构面；并根据工质条件，认真研究工程优势地质结构面；并根据工 程实际的卸荷动态力学条件，分区确定程实际的卸荷动态力学条件，分区确定“卸荷岩体卸荷岩体 （石）力学（石）力学”参数。参数。 研究现有计算软件，开发相应的研究现有计算软件，开发相应的“卸荷岩体（石）卸荷岩体（石） 力学力学”计算程序，以仿真岩体工程实际的卸荷力学计算程序，以仿真岩体工程实际的卸荷力学 状态。状态。 其数学模型与工程实际力学模型相吻合，符合其数学模型与工程实际力学模型相吻合，符合 工程实际的物理条件，是真正的数值仿真分析。工程实际的物理条件，是真正的数值仿真分析。 人工边坡工程变形分析实例人工边坡工程变形分析实例 金川露天矿工程地质剖面图金川露天矿工程地质剖面图 金川边坡水平位移不同方法金川边坡水平位移不同方法 变形分析成果变形分析成果 实际监测变形过程实际监测变形过程 自然边坡自然边坡---长江链子崖危岩体长江链子崖危岩体 平面图平面图 长江链子崖危岩体长江链子崖危岩体 剖面图剖面图 长江链子崖危岩体 剖面图 长江链子崖危岩体 剖面图 边坡工程不同理论变形分析边坡工程不同理论变形分析 成果对比成果对比单位厘米单位厘米 加载卸加载卸荷岩体力学分析成果荷岩体力学分析成果 力学卸荷、损伤锚固实测资料力学卸荷、损伤锚固实测资料 边坡工程边坡工程 金川矿山边坡金川矿山边坡24 160～～720 120～～800 船闸中墩边坡船闸中墩边坡0.8 31363 2排排74排排2.6 3.0锚锚 链子崖危岩体链子崖危岩体10 145各向异性各向异性约约200 人工边坡人工边坡---抚顺露天矿边坡变形、稳定，多次修改设 计； 抚顺露天矿边坡变形、稳定，多次修改设 计； 自然边坡自然边坡---湖北盐池河高边坡重大事故；湖北盐池河高边坡重大事故； 自然边坡自然边坡---宜昌桃坪河磷矿边坡事故；宜昌桃坪河磷矿边坡事故； 地下工程不同理论变形分析地下工程不同理论变形分析 成果对比成果对比单位厘米单位厘米 地下工程地下工程 千 枚 岩 隧 道千 枚 岩 隧 道 12/56/1618/-----20；； 二滩电站地下厂房二滩电站地下厂房 2/ 10 /56/16锚固锚固---518（锚固）（锚固） 美核废料库，美核废料库，顶顶底底2.6/8/36（短锚）（短锚）/18长锚杆/7锚索 ---5年年31（短锚）（短锚）；； 金川地下矿山深部巷道大变形，金川地下矿山深部巷道大变形，100左右。左右。 ---卸荷变形是现行加载理论的卸荷变形是现行加载理论的 36倍；倍； ---损伤变形是现行加载理论的损伤变形是现行加载理论的1030倍；倍； ---锚固变形是现行加载理论的锚固变形是现行加载理论的 510倍。倍。 千枚岩隧洞千枚岩隧洞 千枚岩隧洞围岩水平位移千枚岩隧洞围岩水平位移 不同方法分析成果不同方法分析成果 六深入研究高边坡内部六深入研究高边坡内部 地下工程开挖对高边坡的影响地下工程开挖对高边坡的影响 边坡内部地下工程的开挖、震动，所引起 高边坡上部的变形，使其顶部岩体节理张 开，岩石块体重新组合，岩块可能失去稳 定。 边坡内部地下工程的开挖、震动，所引起 高边坡上部的变形，使其顶部岩体节理张 开，岩石块体重新组合，岩块可能失去稳 定。 从高处崩塌，而造成严重事故，其后果十 分严重。 从高处崩塌，而造成严重事故，其后果十 分严重。 七对地下水及时七对地下水及时 进行补充调查和修正进行补充调查和修正 地下水是边坡工程稳定的重要因素。地下水是边坡工程稳定的重要因素。 石方开挖，岩体卸荷、变形，结构面张开 度增大等条件的变化，地下水分布条件也 发生动态变化。 石方开挖，岩体卸荷、变形，结构面张开 度增大等条件的变化，地下水分布条件也 发生动态变化。 因此，对地下水及时进行补充调查和修 正，十分必要。 因此，对地下水及时进行补充调查和修 正，十分必要。 岩溶物探成果岩溶物探成果 岩溶物探成果岩溶物探成果 八对边坡工程安全有效的管理八对边坡工程安全有效的管理 边坡工程安全问题是一个重大科技、经济 难题，也是一个影响社会和谐、安定的大 问题，具有很大的普遍性。 边坡工程安全问题是一个重大科技、经济 难题，也是一个影响社会和谐、安定的大 问题，具有很大的普遍性。 因此，立法和行政部门，对此应予有效的 立法和管理。 因此，立法和行政部门，对此应予有效的 立法和管理。 结语结语 1．各类岩体工程的力学条件有本质的区别。边坡工程难度很大。．各类岩体工程的力学条件有本质的区别。边坡工程难度很大。 2．目前对岩体（石）边坡力学研究，不十分清晰。现行岩（石）．目前对岩体（石）边坡力学研究，不十分清晰。现行岩（石） 力学理论变形分析成果，给工程安全以假象。力学理论变形分析成果，给工程安全以假象。 3．． “卸荷岩体（石）力学卸荷岩体（石）力学” ,考虑各向异性地质条件，认真研究工 程优势地质结构面；充分考虑岩体工程开挖，岩体卸荷、变形、损 伤等动态因素，使其数学模型 与工程实际力学模型相吻合；是真 正的数值仿真分析，已经多工程所验证。 考虑各向异性地质条件，认真研究工 程优势地质结构面；充分考虑岩体工程开挖，岩体卸荷、变形、损 伤等动态因素，使其数学模型 与工程实际力学模型相吻合；是真 正的数值仿真分析，已经多工程所验证。 4．在边坡内部进行地下工程的开挖、震动，所引起高边坡顶部岩 体的变形，而失去稳定。 从高处崩塌，而造成严重事故。 ．在边坡内部进行地下工程的开挖、震动，所引起高边坡顶部岩 体的变形，而失去稳定。 从高处崩塌，而造成严重事故。 5．地下水是边坡工程稳定的重要因素。石方开挖后，需要对地下．地下水是边坡工程稳定的重要因素。石方开挖后，需要对地下 水及时进行补充调查和修正。水及时进行补充调查和修正。 6．岩体（石）高边坡工程稳定问题，是一个科技难题，多不确．岩体（石）高边坡工程稳定问题，是一个科技难题，多不确 定性；这还是环境和社会问题，是可持续发展的大问题，因此，应 该通过立法，政府进行有效的管理。 定性；这还是环境和社会问题，是可持续发展的大问题，因此，应 该通过立法，政府进行有效的管理。 编后编后 边坡安全社会和谐 社会重视技术交流 认真实践科学总结 创新思维持续发展 边坡安全社会和谐 社会重视技术交流 认真实践科学总结 创新思维持续发展 定有不当之处敬请批评指正 谢谢各位 定有不当之处敬请批评指正 谢谢各位09年年8月北京月北京