›› 2011, Vol. 32 ›› Issue (S1): 72-77.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

双临空面岩质边坡滑动与倾倒破坏的运动学分析

王亮清1, 2,P.H.S.W. Kulatilake2,唐辉明1,梁 烨1, 2,吴 琼1, 2   

  1. 1. 中国地质大学 工程学院,武汉 430074;2. 亚利桑那大学 材料科学与工程系,图森 亚利桑那州 85719 美国
  • 收稿日期:2010-11-04 出版日期:2011-05-15 发布日期:2011-05-16
  • 作者简介:王亮清,男,1972年生,博士,副教授,主要从事岩体变形稳定和地质灾害防治的教学与科研工作
  • 基金资助:

    国家重点基础研究发展规划项目(No. 2011CB710600);国家自然科学青年基金项目(No. 40702050);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(No. CUG090104)

Kinematic analyses of sliding and toppling failure of double free face rock mass slopes

WANG Liang-qing1, 2, P.H.S.W. Kulatilake2, TANG Hui-ming1, LIANG Ye1, 2, WU Qiong1, 2   

  1. 1. Faculty of Engineering, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China; 2. Department of Materials Science & Engineering, University of Arizona, Tucson, Arizona, 85721, USA
  • Received:2010-11-04 Online:2011-05-15 Published:2011-05-16

摘要: 临空面的几何形状在边坡破坏模式与稳定性分析中起着举足轻重的作用。运动学分析是确定边坡破坏模式与评价边坡稳定性的一种有效方法。目前基于运动学分析的边坡稳定性研究主要集中于单临空面边坡的破坏模式与最大安全开挖边坡角的确定。本文将此项研究扩展至双临空面边坡,将其破坏模式细分为4种,分别为沿结构面发生单平面滑动、沿结构面发生楔形体滑动、沿两个结构面的交线发生楔形体滑动以及倾倒破坏。在立体投影中得出,平滑滑动与楔形体滑动的滑动区为双临空面真倾向线与摩擦圆所组成的区域,单个结构面倾角矢量与两个结构面交线矢量位于该区城内;倾倒破坏区为双临空面真倾向线、摩擦圆与基圆所组成的区域,结构面的法向矢量位于该区城内。提出了双临空面边坡最大安全开挖边坡角的确定方法及边坡设计原则。最后将上述方法应用于三峡库区湖北省秭归县郭家坝镇郭家坝村生基坡高边坡,研究了该双临空面边坡的破坏模式并给出了最大安全边坡角的建议值

关键词: 双临空面岩质边坡, 破坏模式, 最大安全开挖边坡角, 立体投影, 运动学分析

Abstract: Free face geometry shape plays an important role in determining failure and evaluating slope stability. Kinematic analysis is a very effective method in solving these issues stated above. Most kinematic analyses for rock mass slope stability mainly focus on the research of failure mode and maximum safe slope angle for single free face slopes. However, there are many slopes with double free face along strike of cut slope in engineering applications. In this paper, research on rock slope stability is extended to slopes with double free face. The corresponding sliding modes are divided into four types: (a) plane sliding along a discontinuity; (b) wedge sliding along a single discontinuity plane; (c) wedge sliding along the intersection line of two discontinuities and (d) toppling failure. On the stereographic projection, sliding zone for plane and wedge sliding can be marked as the area formed by the true dip direction lines of the two faces that form the double free face and the friction circle where the dip vector or the line of intersection vector should lie. The toppling zone can be marked as the area formed by the true dip direction lines of the two faces that form the double free face, friction circle and the periphery of the stereographic plot where the normal vector to the discontinuity should lie. The procedure to obtain the maximum safe slope angle for a double free face rock mass slope and the design principle to estimate the cut slope angle are suggested. Based on the method presented above, Shengjipo double free face rock mass slope, which is located in Zigui county, Hubei Province, is used as a case study to illustrate determination of failure modes and maximum safe slope angles.

Key words: double free face rock mass slopes, failure modes, maximum safe slope angle, stereographic projection, kinematic analysis

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