红层软岩室内浸水崩解试验、湖南省红层软岩分布图、自然边坡失稳模式判别、边坡稳定性刚体极限平衡计算方法.docx

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1、（规范性）红层软岩室内浸水崩解试验A.1目的和适用范围通过干湿循环试验,研究分析浸水红层软岩的破碎规律和级配大小与崩解速率的关系。适用于新鲜开挖的红层软岩。A.2试验步骤A.2.1取有代表性的红层软岩试样至少6块（每块粒径60mm左右），置于托盘中，放入烘箱内，在105C恒温下烘干，恒温烘干时间不得少于8小时；A.2.2将烘干后的试样连托盘取出，放入干燥器内冷却至室温；A.2.3将冷却后的试样放入玻璃盆或其他敞口容器内，在容器内注入清水，至水淹没试样为止，同时开动秒表；A.2.4记录试样开始崩解的时间，并观察和记录试样浸水后不同时间的崩解情况。A.3确定浸水24小时试样的崩解情况：A.3.1不

2、崩解：浸水后试样未崩解或某些棱角处少量崩解，崩解量小于1%；A.3.2块状崩解：浸水后试样崩解成块状（粒径大于20mm的颗粒质量超过总质量的50%）,或肉眼不见崩解但用手指可捏碎；A.3.3粒状崩解：浸水后试样崩解，呈颗粒状（粒径大于2mm的颗粒质量超过总质量的50%）；A.3.4渣状崩解：浸水后试样崩解，呈渣状（粒径大于0.5mm的颗粒质量超过总质量的50%）；A.3.5泥状崩解：浸水后试样崩解，呈泥状。A.4本试验记录格式如下表。表A.1红层软岩浸水崩解试验记录工程名称：试验日期:试验者：校核者:岩样说明盒号初崩时间（三）不同时间崩解状况按崩解性分类10min30min1h3h6h12h2

3、4hXX料场120大块状块状粒状粒状粒-渣粒-渣粒-渣X类岩245渣状渣状渣状渣状渣状渣状渣状340渣状渣状渣状渣状渣状渣状渣状（资料性）湖南省红层软岩分布图湖北省广西壮族自治区O巾州驻地o2市驻地广东省（资料性）自然边坡失稳模式判别红层软岩自然边坡失稳模式宜按表C.1进行判别。表C.1红层软岩自然边坡失稳模式序号边坡结构分类岩体特征失稳模式类型亚类1块体结构岩体呈块状、厚层状，结构面不发育，多为刚性结构面，贯穿性软弱结构面少见1 .多沿某一结构面或复合结构面滑动；2 .节理或节理组易形成楔形体滑动；3 .发育陡倾角结构面时，易形成崩塌。2层状结构层状同向结构边坡与层面同向，倾向夹角小于45,

4、岩体多呈互层或层间错动带，常为贯穿性软弱结构面1 .层面或软弱夹层易产生滑动面，坡脚切断后易产生滑动；2 .节理或节理组易产生楔形体滑动：3 .稳定性受坡角与岩层倾角组合、岩层厚度、顺坡向软弱结构面的发育程度及抗剪强度所控制。层状反向结构边坡与层面反向，倾向夹角大于135,岩体特征同上1 .岩层较陡或存在有陡倾结构面时，易产生倾倒弯曲松动变形；2 .坡脚有软层时，上部易拉裂或局部崩塌、滑动：3 .节理或节理组易产生楔形体滑动；4 .稳定性受坡角与岩层倾角组合、岩层厚度、层间结合能力及反倾结构面发育与否所控制。层状斜向结构边坡与层面斜交或垂直，倾向夹角45135,岩体特征同上1 .易形成层面与节

5、理组成的楔形体滑动或崩塌：2 .节理或节理组易产生楔形体滑动；3 .层面与坡面走向夹角越小，滑动的可能性越高。层状平叠结构近于水平的岩层构成的边坡，岩体特征同上L存在有陡倾节理时，易形成崩塌；2 .节理或节理组易产生楔形体滑动：3 .在坡度有软弱夹层时，在孔隙水压力或卸荷作用下，易产生向临空面的滑动。3碎裂结构岩体结构面发育，岩体宏观的工程力学特性已基本不具备由结构面造成的各向异性边坡稳定性差，坡度取决于岩块间的镶嵌情况和岩块间的咬合力，失稳类型多以圆孤状滑动为主。（资料性）边坡稳定性刚体极限平衡计算方法摩根斯坦-普莱斯法及示意图（见图D.1）如下：D.1.1边坡稳定安全系数鼠应按下列公式计算

6、:图D.1摩根斯坦-普莱斯法示意图pbp(x)s(x)dx = OJG(1)Jap(x)s(x)t(x)dx -Me=O(2)P(R) =sin(0-0)- SeCaSin 0+Csecacos 0-cos(-a) dx(3)S(X) = SeCa- a + ) exp -1*A tan(- a + )dLdt(x) = (sin - cos tan a) exp J。tan(,-+夕)婴 dJ,d J(4)(5)(6)St(7).,tan。tan=2-(8)Fotan=f(x)(9)式中：dx条块宽度(m);C条块底面的有效黏聚力(kPa)；,条块底面的有效内摩擦角();dW条块重量(kN)

7、；W作用于条块底面的孔隙水压力(kN)；条块底面与水平面的夹角()：dQ作用在条块上的外力水平向分力，包括地震力、锚索或锚桩提供的加固力和表面荷载(kN)；dV作用在条块上的外力垂宜向分力，包括地震力、锚索或锚桩提供的加固力和表面荷载(kN)；Me对条块中点的力矩(kN.m)；heQ的作用点到条块底面中点的垂直距离5)；之确定tan尸值的待定系数；/(x)tan/?在K方向的分布形状，一般可取/(x)=UD.1.2当/(x)=l时，式(1)和式(2)可简化为下式：rbP(X)SeC(O-a+S)d=0(10)JaaP(X)SeC(0-+)(xsin/一ycos夕)公一M=O（三）JaD.1.3

8、式(D和式(2)或式(10)和式(11)中包含两个未知数，安全系数与隐含于式(7)和式(8)中，另一个待定系数;1隐含于式(9)中，可通过迭代求解取得。条间力增量法及示意图(见图D.2)如下：D.2.1条间力增量法假定条间力增量满足如下关系式：dXj=AX+筋EitanaD.2.2条间力增量法满足滑体所有静力平衡条件，而且可满足条间法向力和条间剪切力两者端部边界条件；D.2.3条间力增量法采用的是滑体整体力矩平衡条件而非条块间力矩平衡条件，避免了条间力矩计算不合理而引起迭代计算发散的不足，计算收敛性好；D.2.4条间力增量法对条间力增量假设中考虑了滑面形状变化对条间力的影响，适用于滑面形状变化

9、差异性大的边坡稳定性分析，如含软弱夹层边坡稳定性分析;其中:j=(CoSaj+2fisinaj)Fs+(sinai-fiCoSaj)tanjRi=cili+(I.+X)cosai-KMsinai-Uitan/Tj=(.+X)sinar.KlWicosal(12)(13)(14)(15)(16)S.RjFh2ltanaiX=-上%（18）n式中：Fk边坡稳定性系数；一划分条块数目；KC水平方向地震临界加速度系数。Ci第i计算条块滑面粘聚力kPa；i第，计算条块滑面内摩擦角（）;%第，计算条块滑面与水平面的夹角（）;i第i计算条块滑面长度叱W1第1计算条块单位宽度自重kN/m：rw水重度，取10k

10、N/m3；hi第i计算条块平均高度m；%第1计算条块平均水位线高度m；E第i计算条块条间法向力的增量kN/m；X第i计算条块条间剪切力的增量kN/m；Ti第1计算条块单位宽度重力及其外力引起的下滑力kN/m；Ri第，计算条块单位宽度重力及其外力引起的抗滑力kN/m；r第i计算条块抗滑力和下滑力的修正系数；A条间力增量修正系数；Xi第，计算条块滑面中心的横坐标（任意坐标系均可）；第i计算条块滑面中心的纵坐标（任意坐标系均可）；萨尔玛法（Sanna法）在未计入作用在条块上的外力时，计算方法及示意图（见图D.3）如下：D.3.1相应某一边坡稳定安全系数入，使边坡处于极限平衡状态的临界水平力系数KC按

11、下式计算:n-(a)滑体(b)典型条块受力分析图F.07萨尔玛法示意图=%+%一必+四，-1/+EleZA-I/一EZ（Pn+P”“+pn-2e-l+pM,-xz=RiCOS媒j+叱sin（向j%）+SHsin（/一q一$JSisin（媒,一一2）（2）COSMq+0：+i）sec=叱cos（一6）（21）COS电-q+煦”一4+Jsec+COS（以q+煦/）SeC氏）cos%。4+我2一/Jsec03Ri=EbibiSeCai-Uhitan,bi（23）cos（双-%+00-）sec%（24）cos（次-+-%）sec我加SM=a跖-4+itan淳（25）- - - - + .H H - -

12、 - - + , ,4 ,R UUSUE X N J 万，4 4第，条块底面上的有效凝聚力（kPa）；第i条块底面上的有效内摩擦角（）；第，条块第。侧面上的有效凝聚力（kPa）；第i条块第i侧面上的有效内摩擦角（）；一第i条块第，+1侧面上的有效凝聚力（kPa）；一第i条块第i+1侧面上的有效内摩擦角（）;第i条块第i侧面上的孔隙压力（kN）；第i条块第i+1侧面上的孔隙压力（kN）；一第，条块底面上的孔隙压力（kN）；第i条块侧面上的法向力（kN）；第i条块侧面上的剪力（kN）；第i条块底面上的法向力（kN）；第，条块底面上的剪力（kN）；-第i条块第i侧面的倾角，以铅垂线为起始线，顺时针为

13、正，反之为负（）；第，条块第，+1侧面的倾角，以铅垂线为起始线，顺时针为正，反之为负（）；-第i条块底面与水平面的夹角（）；第i条块底面水平投影长度（m）；-第i条块第。侧面的长度（m）；第i条块第，+1侧面的长度（m）；K,水平方向地震临界加速度系数。D.3.2安全系数K是使KC为零的相应值，可通过迭代求解。楔形体滑动面法及示意图（见图D.4）如下:注：图中NA的倾角为夕a-90。，倾向为；NB的倾角为%-90,倾向为即；UC的倾角为夕90,倾向为外；G的倾角为90。_caA+CBAB+(gG+rUc+sP-Ua)tan+(xG+yUc+zP-Ub)tanAWWSG+awcstc+rnRSPq=(-)(1-)(33)r=(也即-出)(l-m%)(34)s=(-)(1-)(35)X=(%-)(l-)(36)j=(mABmCA-mCB)I(-11Vab)(37)z=(mABmPA-mPB)(l-)(38)mAB=sinsincos(-)+coscosWB(39)nVA=-cos(40)=-COS(