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1、本科生毕业论文（设计）题 目 ：田湾核电站三、四期工程岩质边坡稳定性分析 姓 名: 学号: 院 （系）: 专业: 指导教师: 职称: 评 阅 人: 职称: 2010年 6 月本科生毕业论文（设计）原创性声明本人以声誉声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和成果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得中国地质大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 毕业论文作者（签字）： 签字日期： 年 月 日 摘 要近年来，
2、随着国民经济建设的的日益发展，大量的工程建设出现了越来越多的高陡边坡，边坡的稳定性对生命财产安全和经济建设有着极其重要的影响。分析边坡的稳定性并及时进行防护，对工程建设、环境保护十分重要。田湾核电站是中国“九五”计划开工的重点核电建设工程之一，田湾核电站三、四期工程开建后，在厂址北、西两侧将形成与核安全相关的人工边坡。为了评价田湾核电站三、四期人工岩质边坡的稳定性，在对工程地质条件研究的基础上，采用极射赤平投影分析法对场地结构面特征进行分析，并对边坡破坏模式进行初判，从而对边坡局部稳定性进行定性分析。初步判断的结果显示，倾倒破坏是北边坡和西边坡台阶上可能发生的主要破坏模式，这与现场地质测绘、调
3、查的结果相吻合。同时，为了研究边坡开挖施工对边坡稳定性影响，以及研究在边坡开挖后整体稳定性情况。采用FLAC强度折减法对边坡进行数值模拟分析，分析边坡开挖后边坡的应力变形特征，并计算其稳定性系数。结果显示，该方法计算出的稳定性系数大于安全系数1.5，说明人工边坡是具有一定的安全储备的。极射赤平投影分析法是岩质边坡稳定性分析的一个重要方法，通过对边坡内空问展布的结构面进行概化分组，进而判定边坡上由结构面及其组合形成的破坏模式，比较直观地做出边坡稳定性定性评价。FLAC强度折减法对边坡的稳定性分析，相对传统的极限平衡法，考虑了岩体材料的本构关系，以及可以模拟开挖施工过程对边坡稳定性的影响，分析的结
4、果更真实，具有更大的优越性。定性分析与定量分析相互结合，从而更好地对岩质边坡稳定性综合评价。关键词：岩质边坡；稳定性分析；赤平投影法；FLAC；强度折减法ABSTRACT In recent years, with the growing development of economic construction,Large construction projects have an increasing number of high-steep slope,Slope stability has an extremely important impact on life , property
5、and economic development ,Analysis of slope stability and protection in time of construction, environmental protection is very important. Tianwan Nuclear Power Plant is Chinas Ninth Five-Year Plan started one of the key construction projects of nuclear power,Tianwan Nuclear Power Plant 3, 4, after t
6、he construction project to open in the site north and west wings will be formed with the nuclear safety-related artificial slope. To evaluate the Tianwan Nuclear Power Plant 3, 4 arStereographic projection with pole analysis method analyzes the characteristics of the structure or surface, and slope
7、failure mode avalanchetificial rock slope stability, Research on the engineering geological conditions in the basis，Thus qualitative analysis of local stability of slope. Preliminary judging of the results showed that toppling the North Slope and the western slope of the main steps of possible failu
8、re modes, which is on-site geological mapping, consistent with the results of the investigation. Meanwhile, in order to study on slope stability of excavation on the slope, and research in the overall stability of the situation after excavation.Strength reduction finite difference numerical simulati
9、on analysis on the slope,After excavation of the slope of the stress and deformation characteristics, and calculate the stability factor.The results show that the method to calculate the stability factor is greater than the safety factor of 1.5, indicating artificial slope is a certain safety reserv
10、e. Pole stereographic projection analysis of rock slope stability analysis is an important method, Through the spatial distribution of slope within the structure of surfaces for generalized group, and then determine the slope surface by the structure formed by their combination of failure modes,Made
11、 more intuitive qualitative assessment of slope stability.Strength reduction finite difference on the slope stability analysis.Compared with the traditional limit equilibrium method.Consider the constitutive relation of rock mass material, and can simulate the excavation process on the slope stabili
12、ty,Results of the analysis more realistic, with more advantages.Qualitative analysis combined with quantitative analysis to better on the rock slope stability evaluation.Keywords: rock slope; stability analysis; Pole stereographic projection method; FLAC；strength reduction method目录第一章 绪 论6第一节 研究的目的与
13、意义6第二节 本文的选题思路6第三节 本文的研究内容7第四节 工程概况8第二章 边坡的工程地质条件研究9第一节 地形地貌9第二节 地层岩性9第三节 地质构造92.3.1区域地质构造92.3.2场区地质构造10第四节 水文地质条件10第五节 不良地质作用11第三章 边坡稳定性分析与评价12第一节 极射赤平投影法123.1.1 极射赤平投影的基本原理123.1.2 边坡的失稳破坏形式及条件133.1.3 极射赤平投影法的分析143.1.4 边坡节理数据统计整理153.1.5 边坡失稳模式初步判断17第二节 FLAC强度折减法213.2.1 FLAC强度折减法的基本原理213.2.2 边坡的地质模型
14、建立223.2.3 FLAC3D数值模型建立233.2.4 边坡数值模拟计算结果及稳定性分析26第四章 边坡防治方案建议30第五章 结 论31致 谢32主要参考文献33附图一29 / 34第一章 绪 论第一节 研究的目的与意义随着我国国民经济的发展，各种工程如高速公路、铁路、以及核电站等的建设，势必要开挖许多山体形成路基或是地基，这样就形成了很多人工岩质边坡。而山体的开挖，加大了坡体的陡度和高度，改变原有自然边坡的应力平衡状态和原生结构，加大临空面。在各种自然力的作用下导致岩体强度的降低，同时由于临空面的存在，使各类软弱结构面(如层理、片理面、节理面、断层面、古滑动面等)失去支持，从而造成边坡
15、失稳。因此在工程建设前，必须综合分析场址区工程地质条件，对边坡稳定性作出评价，以对后期的开挖和支护措施提供合理的建议。田湾核电站三、四期工程厂址位于江苏省连云港市连云区后云台山南麓的船山，田湾核电站一、二期工程西侧，厂坪开挖后，将在厂区西侧和北侧分别形成高约108m和96m的人工高边坡，边坡的开挖，势必会改变原有的自然平衡稳定状态，边坡区节理裂隙发育以及存在特殊地质体的等不良地质条件，尤其是对于核电站这样安全重要性要求极高的工程。因此十分有必要对边坡稳定性作出综合评价，以对后期的支护措施和监测方案提供合理的建议，从而确保边坡下核电发电机组、基础设施、人民生命财产的安全。第二节 本文的选题思路有
16、关岩质边坡的问题特别是有关岩质高陡边坡的问题历来是较受关注的热门话题，对于岩质高陡边坡的相关理论，其发展其实是远不如土体理论完善的，无论是国内外对其研究都还不很透彻。对于坚硬岩体，由于岩体自身中结构面的存在，使得岩体的力学性质呈现出非常明显的各向异性，而正是这种空间的各向异性，导致研究的难度大大增加。但是在实际工作中又不可避免的会遇到这方面的问题，因为坚硬岩体毕竟是大工程选址的首选。因此，选择这样的方向作为学位论文的研究方向是很有意义的。田湾核电站三、四工程人工岩质高边坡作为永久性边坡，对其稳定性分析研究十分有必要，目前对于边坡稳定性分析方法主要有工程地质类比法、图解分析法、极限平衡法、数值模
17、拟法，前两种属于定性分析方法，后两种属于定量分析方法。鉴于手中收集到的资料有限，定性分析方法主要采用图解分析法中赤平投影分析法，对现场收集到节理数据的和室内整理的分析资料进行研究，对开挖施工工程中和边坡开挖后边坡局部破坏形式进行初步判断和预测。对于定量分析方法的选取，由于传统的极限平衡法，采用的是刚体极限平衡理论，且要以假定滑动面为前提条件，鉴于本边坡为岩质高边坡，且边坡还未开挖施工，以此认为采用极限平衡法欠妥当。由于边坡后缘有一段特殊地质体需要引起足够的重视，所以采用数值模拟的方法比较合理，本文采用的数值模拟方法主要为有限差分强度折减法，应用FLAC3D软件模拟边坡开挖，模拟边坡开挖后的应力
18、应变情况，正好弥补了传统极限平衡法未能考虑材料内部的应力应变关系和开挖施工对边坡稳定性的影响的不足。因此，拟以“田湾核电站三、四期工程岩质边坡稳定性分析”为题进行本科论文研究。第三节 本文的研究内容本文选取田湾核电站三、四期工程人工岩质高边坡为研究对象，结合勘察资料取得的工程地质条件，以及现场的工程地质测绘数据资料，利用赤平投影法重点对测绘区采集的节理裂隙数据进行分析，从而对人工边坡可能存在的失稳模式进行初步判断。同时，还重点以对核电发电机组安全影响较大，且工程地质条件相对复杂的北边坡为研究对象进行边坡整体稳定性计算。从而在定性和定量方面对边坡进行初步稳定性分析研究。其主要内容概括为如下几个方
19、面：（1）研究人工岩质高边坡场地的地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质和不良地质作用等工程地质条件的特征，这是研究场地岩质高边坡稳定性和提出治理方案的基础。（2）利用极射赤平投影法对场地测绘区调查获得的节理、裂隙统计数据进行分析。从而对场地结构面空间分布及特征进行了研究，同时对岩质边坡局部失稳模式进行初判，分析边坡可能失稳的破坏模式。（3为进一步研究边坡开挖后的整体稳定性，以及边坡开挖后边坡应力应变特征。利用FLAC强度折减法对边坡具有典型代表的一个断面进行稳定性计算，得出稳定性系数，评判边坡是否安全。（4）根据稳定性分析的结果，从安全可靠、技术可行、经济合理的角度对边坡防治、监测方案进行合
20、理建议。技术路线边坡稳定性综合评价防治建议结 论工程地质条件研究赤平投影分析法FLAC强度折减法边坡稳定性定性分析边坡稳定性定量分析第四节 工程概况田湾核电站是中国“九五”计划开工的重点核电建设工程之一，厂址位于江苏省连云港市连云区田湾。厂区最初是按4台百万千瓦级核电机组进行规划的。其中一期的2台机组已正式投入商运。目前三、四期核电机组(58号机组)也正在规划建设中。厂址位于后云台山南麓在地貌单元上属于低山丘陵区。厂坪标高暂定+8.0m（56黄海高程），厂坪开挖后，将在厂区西侧和北侧形成人工边坡。人工边坡总长度约600m，北边坡最大坡高约108m，西边坡最大坡高96m，边坡位置示意图见图1.4
21、-1。设计拟按照总体坡度50、台阶坡角65，台阶高度12m，马道宽度48m设计。图1.4-1 边坡位置示意图拟建人工边坡东侧与田湾核电扩建工程正挖边坡相邻，扩建工程正挖边坡开挖工作已完成大部分。本次勘察的人工边坡北坡将与扩建工程正挖边坡的北边坡相接。根据建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002），田湾核电站三、四期人工挖方边坡坡高绝大部分大于30m，属于岩质高边坡，其安全等级为一级。根据核电厂抗震设计规范（GB50267-97），按照目前田湾核电站三、四期总体规划，两段边坡均为与核安全相关的人工边坡。第二章 边坡的工程地质条件研究第一节 地形地貌田湾核电站三、四期工程边坡区地貌形态按成因
22、可分为三个地貌单元：低山丘陵区()、海积平原()和人工地貌()。人工边坡位于船山山体，地貌上属于低山丘陵区，地形起伏较大，绝对标高最大127.20m，相对高差约120m，自然山坡坡度1835。边坡区附近微地貌有陡崖、冲沟等。陡崖呈北西向展布，走向为NW332-346，高度1030m，主要分布在船山南坡。人工边坡区主要发育一条冲沟（CH1），位于船山北部，冲沟在人工边坡北坡顶外侧，冲沟底距人工边坡北边坡顶边缘大于20m。冲沟延伸方向为NW295，延伸长度约637m，冲沟宽约2055m，横断面为“U”字型，沟底主要为滚石、碎石和少量粘性土。第二节 地层岩性边坡地段出露地层为中上元古界海州群云台组第
23、三岩性段（Pt2-3y3）和第四系。云台组第三岩性段岩性主要为二长浅粒岩，局部夹透镜状或脉状绿泥石片岩（Cs）；第四系仅在沟谷、冲沟、坡面或山间台地零星分布。各地层岩性特征及分布规律描述如下： （1）坡残积层（Qdl+el）:分布于测区中部的地势平坦区域，地形起伏小，标高多为90m左右，以粉质粘土为主，黄褐色，含二长浅粒岩风化残积物，表层含少量植物根系；粉质粘土呈可塑硬塑状态，干强度高，韧性高中等，无摇振反应，中等压缩性，土质不均匀，厚度一般在2.0-3.5m之间，局部厚度较大。（2）冲-坡积层（Qal+dl）：分布于船山北侧冲沟中，呈长条状展布，主要为粉质粘土，土层呈褐黄褐红色，含铁锰质结核
24、，上部土质一般较均匀，底部含砾石或透镜体状砾石层，地层厚度一般在2.55.0m之间，局部厚度较大。该层多呈硬塑可塑状态，中等低压缩性，光滑稍有光滑，干强度高，无摇振反应。（3）二长浅粒岩：灰白、青灰、肉红色，粒状变晶结构，块状构造，主要矿物成分为石英、钾长石、钠长石，其含量约占90，暗色矿物主要有辉石、角闪石、黑云母、绿泥石、绿帘石、磁铁矿等，其含量约占10左右。（4）绿泥石片岩（Cs）：绿色、墨绿色，鳞片状结构，质软，手可折断，有滑感，主要矿物成分为绿泥石，含量占8095%，含绿帘石、阳起石、角闪石、石英、蛭石及磁铁矿等少量矿物成分。呈脉状或条带状夹于二长浅粒岩中，与围岩界线清晰，强度低。在
25、地表风化后呈片状，遇水及扰动后即呈松散的土状。 第三节 地质构造2.3.1区域地质构造区域地跨发育历史有着较大差异的扬子（准）地台、胶苏褶皱带和华北（准）地台三个一级大地构造单元，厂址区位于扬子地台东北部的下扬子台褶带。厂址在新构造上位于苏鲁掀斜隆起区的灌云-千里岩沉降区，该区在上新世以前以继承性上升为主，上新世以后自南向北逐渐转为沉降，未见明显断裂活动迹象，地震活动水平也较低，没有第四纪火山活动。场地附近范围基岩露头占陆域面积的50%左右，山间、平原区为第四系覆盖。地表出露第四纪全新世及晚期更新世沉积物，局部见中更新世沉积物。基岩区地表出露大片的中-深变质岩系，时代为中新元古代的海州群云台组
26、，岩性以浅粒岩为主，混合岩化明显。由于变质作用、混合岩化作用和韧性变形作用强烈，原岩的构造和结构已基本被改造，仅保留部分残留。厂址基岩为海州群云台组第三岩性段二长浅粒岩。场地5km半径范围内有2条主要断裂通过，即北西向排淡河断裂和北东向邵店-桑墟断裂，这两条断裂均为隐伏的前第四纪断裂。由于经过了强烈的变质作用、混合岩化作用和韧性变形作用，海州群云台组二长浅粒岩中发育了大量的小规模的糜棱岩带、劈理破碎带和辟理、节理带，这些小构造延伸不长，发育深度有限。根据田湾核电站扩建工程地质地震复核专题报告（中国地震局地质研究所，2007），上述两条断层均为非能动断裂构造，对厂址稳定性无影响。2.3.2场区地
27、质构造人工边坡区的地质构主要发育有节理密集带和破碎带（特殊地质体）。边坡区主要发育有三组陡倾角优势节理：23181，30283，16082，以剪性节理为主，节理面平直粗糙，一般无充填，延伸规模差中等。工程地质测绘范围内发育有5条节理密集带，对本次勘察的人工边坡稳定性没有影响。特殊地质体是一条发育于基岩中的局部存在的老断层，不是能动断层，主要分布于北边坡坡顶。特殊地质体内发育有3条次级破碎带，其中2条 (M1、M3)向西北方向延伸到本次勘察人工边坡内。第四节 水文地质条件2.4.1地表水地表水主要为降雨及雨后山体坡面流水汇集形成的溪水。船山北侧冲沟大部分时间干枯无水，降雨时水流较大，雨后一段时间
28、则变为涓涓细流。冲沟内的溪水向西北方向汇入西部的船山飞瀑下的水潭。船山北冲沟临近拟建人工边坡北边坡坡顶，设计和施工时应考虑该冲沟地表水流及其下渗对人工边坡的不利影响。2.4.2地下水地下水类型有基岩裂隙水和第四系孔隙潜水。边坡区第四系孔隙潜水主要分布在坡残积层和冲-坡积层，含水层较薄，富水性差，无固定地下水位，补给方式主要为大气降水，排泄方式为下渗、蒸发和径流。基岩裂隙水具有非均匀性和随机性的特点，由于岩体表层裂隙发育，大气降水渗入裂隙中，形成基岩裂隙水，呈枝状、脉状分布基岩裂隙中，无统一地下水位；深部节理连通性差，裂隙赋水性极差。基岩裂隙水的主要补给源是大气降水，排泄方式有径流和蒸发等方式。
29、第五节 不良地质作用场地区内的不良地质作用有危岩、滚石。场地区内危岩广泛分布，有的形成二叠石，危岩体积为几立方米至几十立方米不等，且在外力作用下易失稳。危岩在主厂区主要分布于7、8号核岛位置，场地平整后将不复存在。滚石主要分布于山坡上，为山体岩石经长期风化剥蚀，发生坍塌，沿坡滚落而成，在外力作用下易再次失稳滚动。人工边坡区的滚石在场地平整、开挖后不复存在，对于边坡顶部局部残存的部分滚石，采取挖除、爆破处理即可，场地区内大部分地段山坡较缓，局部较陡，天然坡体表面无裂缝、蠕动现象，天然斜坡稳定。场地区内无岩溶、滑坡与崩塌、泥石流等不良地质作用存在，没有地面沉降和地下采空区，没有可具开采价值的矿产资
30、源，也没有影响场地和地基安全的人类活动。小结：（1）边坡开挖后，坡顶地形较平缓，自然坡度一般不超过25，有利于边坡的整体稳定。 （2）坡体的主要地层的岩性为微风化二长浅粒岩，岩质坚硬，岩体完整程度多属较完整一完整，仅局部为破碎，岩体的质量等级为I一级，因此这是对边坡稳定性影响非常有利的条件。另外。边坡区测绘和钻探过程中还揭露出少量绿泥石片岩，其工程力学性质较差，在近地表处风化强烈，遇水易软化。但由于绿泥石片岩多呈脉状或条带状分布，且以陡倾状产出，倾角7882，宽度一般不超过05 m。因此绿泥石片岩对边坡的整体稳定性不会构成威胁。 （3）边坡区共发育3组优势节理面，延伸规模为差一中等，倾角近直立
31、，结构面产状有利于边坡的整体稳定；节理裂隙只在近地表处较为发育，深部岩体完整性好，多为整体块状结构。因此可以认为，这3组结构面的存在不影响边坡岩体的均匀性，且不会构成边坡整体滑动的通道。 （4）地表水主要为降雨后的坡面径流。北边坡坡顶的冲沟是北部汇水区的主要排泄通道根据地形，即使在暴雨期冲沟也不会有积水，雨水会顺着冲沟向西部低洼地段排泄。边坡区地下水贫乏，没有固定的地下水位，且岩体深部的结构面多为闭合状态。透水性差，因此在做好防水和排水措施的情况下。不会对边坡稳定性造成不利的影响。（5）只要在人工边坡开挖时对危石进行清除，不会对边坡稳定性造成不利的影响。第三章 边坡稳定性分析与评价第一节 极射
32、赤平投影法赤平极射投影，简称赤平投影。最早应用于天文学上，在上世纪60年代初开始引进到工程地质学当中，之后在岩土工程地质研究和生产实践中的应用日益广泛,新的内容不断出现，使得该方法得到了日趋丰富的发展。主要用来表示线、面的方位，相互间的角距关系及其运动轨迹，把物体三维空间的几何要素(线、面)反映在投影平面上进行研究处理。它是一种简便、直观的计算方法，又是一种形象、综合的定量图解。目前，该方法在我国工程地质领域得到了广泛应用，尤其是在我国的相关规范中建议使用赤平投影的方法进行定性分析，说明该方法在定性分析方面是比较成熟的。3.1.1 极射赤平投影的基本原理 一切通过球心的面和线，延伸后均会与球面
33、相交，并在球面上形成大圆和点。以球顶或叫球极为发射点，将空间任意产状的线、平面与设想的空心球(投影球)的交点、交线投影到赤平面上，这种投影称为极射赤平投影。投影的办法可以用上半球的极点作为发射点，投影到下半球，也可以用下半球的极点作为发射点，投影到上半球。采用上半球投影，即只投影上半球的大圆弧和点。图3-1为一球体，AC为垂直轴线，BD是水平的东西轴线，FP是水平的南北轴线，BFDP为过球心的水平面，即赤平面。 图3-1、平面的赤平投影 图3-2、线的赤平投影1、平面的投影方法 设一平面走向南北、向东倾斜、倾角4O。，若此平面过球心，则其与上半球相交为大圆弧FGP，以C点为发射点，FGP弧在赤
34、平面上的投影为FHP弧。FHP弧向东凹陷，代表平面向东倾斜、走向南北，BH之长短代表平面的倾角(图3-1)。2、直线的投影方法 一直线向东倾伏、倾伏角4O。，此线交上半球面于G点。以C为发射点，球面上的G点在赤平面上的投影为H。HB的长短代表直线的倾伏角，D的方位角即直线的倾伏向。同理，一条直线向南西倾伏、倾伏角2O。，此线交上半球面于J点，其赤平投影为K点(图3-2)。3.1.2 边坡的失稳破坏形式及条件 边坡岩体的机构类型在自然界中表现十分复杂，根据不同工程实际，可以划分为很多种类。但着重考虑工程稳定性问题，将岩体结构划分为三种类型：网状结构类型、层状结构类型、块状结构类型。根据不同的边坡
35、岩体结构类型，可以将边坡的破坏形式分为四类：有圆弧破坏、平面破坏、倾倒破坏、楔形破坏。其赤平投影图解如右图所示。1圆弧破坏条件当结构面非常发育、密集。这类边坡往往类似于土质边坡的性质，有这类边坡结构面对边坡稳定起不到实质作用，有滑动面或滑动线近似于圆弧，可以当成土质边坡分析来处理。2平面滑动条件这类边坡失稳破坏必须同时满足四个条件：（1）破坏面走向必须与边坡面走向平行或近于平行（在正负20范围之内）。（2）破坏面在边坡面有出露，且破坏面倾角小于边坡面倾角，即 pf。 （3）破坏面的倾角大于摩擦角，即p 。（4）岩体中必须对于滑动破坏仅有很小的阻力的解离面。3倾倒破坏条件根据国内外有关文献资料（
36、Rock Slope Engineering）及已有的工程经验，倾倒破坏一般来说要满足以下条件：（1）边坡面的倾角大于或等于30。（2）边坡面的倾向与结构面的倾向相反，且两者的夹角应大于或等于170。 （3）倾倒区的范围一般为:(90-坡面倾角+摩擦角)到90的倾角范围。4楔形体滑动条件这类边坡失稳破坏必须同时满足四个条件：（1）边坡的倾角大于滑动面的倾角，并且滑动面必须在边坡面上游出露。（2）滑动面的倾角大于其摩擦角（或考虑了动面的内聚力作用的等效摩擦角）。其数学表达式为：f i 式中，f 边坡坡角；i 组合交线倾角； 不连续面的内摩擦角。注：对值的选取通常可取经验值或作现场试验或室内试验，
37、当初步判定边坡是不稳定时值应进行现场试验或室内试验来确定。3.1.3 极射赤平投影的分析方法应用极射赤平投影方法来描述岩体的结构面，可以将在空间呈离散分布的众多结构面的分布特征形象地、定量地表达在一个平面上，它只反映物体的线和面的产状和角距关系，而不涉及它们的具体位置、长短大小和距离远近，这样可使问题简化，表达直观，以揭示节理裂隙的展布特性，对我们研究由于结构面切割而形成的不稳定岩体的工程特性具有重要的作用。赤平极射投影方法是以刚性假设为基础的，不考虑块体内部的应变，只考虑块体滑动力和抗滑力的作用。根据各破坏模式条件，该方法主要是判断结构面以及它们相互之间组合交线的极点是否落入各个破坏区，来判
38、断边坡的稳定性。当某个结构面的极点落入平面滑动区(见图3.1-1)、倾倒破坏区(见图3.1-2)或结构面的交点落入楔形体滑动区（见图3.1-3）时，则表明该结构面代表的平面或结构面交线代表的楔形体存在潜在滑动破坏的危险或者倾倒破坏的可能性。图3.1-1 平面滑动极射赤平投影 图3.1-2 倾倒破坏极射赤平投影滑动方向fi 边坡坡角；i 组合交线倾角；不连续面的内摩擦角。图3.1-3 楔形体滑动极射赤平投影3.1.4 边坡节理数据统计整理根据田湾三、四期边坡测绘报告中，在测绘区内的天然露头和已开挖边坡地段共进行了8处节理统计，节理统计情况的见表3.3-1。表3.1-1 节理统计成果表编号岩 性统
39、计节理条数节理性质最发育节理张开度及充填物节理面主要特征延伸长度(m)走向(度)倾角(度)J1中等风化二长浅粒岩27剪节理30-40300-31578-85节理面闭合，平直粗糙、无充填物。结合好、可见铁质浸染0.3-1.6J2微风化二长浅粒岩26剪节理30-40305-32575-88节理面闭合，平直粗糙、无充填物。结合好、可见铁质浸染0.6-3.2J3微风化二长浅粒岩30剪节理65-75323-33875-88节理面闭合，平直粗糙、无充填物。结合好、可见铁质浸染0.8-2.0J4中等风化二长浅粒岩32剪节理10-35330-35065-85节理面闭合，平直粗糙、无充填物。结合好、可见铁质浸染
40、4.0-8.5J5微风化二长浅粒岩160剪节理335-340315-32375-88节理面闭合，平直粗糙、无充填物。结合好、可见铁质浸染1.5-9.0J6中等风化二长浅粒岩48剪节理75-80305-33075-88节理面闭合，平直粗糙、无充填物。结合好、可见铁质浸染0.3-7.0J7中等风化二长浅粒岩27剪节理62-7575-85节理面闭合，平直粗糙、无充填物。结合好、可见铁质浸染0.5-7.0J8中等风化二长浅粒岩43剪节理64-74305-33280-88节理面闭合，平直粗糙、无充填物。结合好、可见铁质浸染1.0-7.0 应用赤平投影，根据现场实测的441条节理裂隙产状，画出散点等密度图
41、，从而分析统计出优势结构面。统计结果表明，本区主要发育三组优势节理，其产状为23181，30283，16082。 图3.1-4 全区节理裂隙走向玫瑰花图图3.1-5 全区节理等密度图 图3.1-6 全区节理优势节理图3.1.5 边坡失稳模式初步判断在场地测绘区内的天然露头和已开挖边坡地段共调查414条节理，根据节理极点等密度图（图3.1-4），共划分3组优势结构面，其产状为23181，30283，16082。在进行稳定性分析时，结构面摩擦角取30，北边坡倾向为213，西边坡倾向为123，两个边坡台阶坡度为65，整体坡度为50。在分析的过程中两种坡度都加以讨论。采用下半球等面积极射赤平投影分析法
42、对边坡的是失稳模式进行初步判断。1. 平面滑动分析北边坡平面滑动分析见图3.1-7所示，由图可知，仅有极少数极点（共5条节理）落入台阶滑动区；落入总坡度平面滑动区的节理更少，因此边坡发生整体或局部平面滑动破坏的可能性很小。西边坡平面滑动分析见图3.1-8所示，仅有2条节理落入总坡度平面滑动区，没有极点落入台阶平面滑动区，因此可以认为西边坡不会发生平面滑动破坏图3.1-7 北边坡平面滑动破坏分析赤平投影图3.1-8 西边坡平面滑动破坏分析赤平投影2.倾倒破坏分析北边坡倾倒破坏分析见图3.1-9所示。大约有20条节理（4.5%）的极点落入倾倒破坏分区。表明倾倒破坏有可能发生，且可能发生在倾角81，
43、倾向33的节理组上。这与现场实际踏勘情况吻合。西边坡倾倒破坏分析见图3.1-10所示。大约有55条节理的极点（约12.47%）落入倾倒破坏分区。表明倾倒破坏有可能发生，且可能发生在倾角81，倾向312的节理组上。图3.1-9 北边坡倾倒破坏分析赤平投影图3.1-10 西边坡倾倒破坏分析赤平投影3.楔形体滑动分析北边坡楔形体滑动赤平投影见图3.1-11，3组优势结构面的平均主平面的交点均未落入楔形体滑动区，说明优势结构面形成的楔形体不会发生滑动。西边坡楔形体滑动分析见图3.1-12所示，3组优势结构面的平均主平面的交点均未落入楔形体滑动区，说明优势结构面形成的楔形体不会发生滑动。图3.1-11
44、北边坡楔形体滑动分析赤平投影图3.1-12 西边坡楔形体滑动分析赤平投影小结：根据赤平投影法进行的失稳模式的初判，倾倒破坏是北边坡和西边坡台阶上可能发生的主要破坏模式，与现场地质测绘、调查的结果相吻合，同时也不排除由于其它离散结构面与三组优势结构面相互组合，局部发生楔形体滑落的可能。第二节 FLAC强度折减法3.2.1 FLAC强度折减法的基本原理一、关于FLAC法FLAC（Fast Lagrangian Analysis of Continua）是一种基于显式有限差分法的数值分析方法，它可以模拟岩土或其他材料的力学行为。快速拉格朗日分析将计算区域划分为若干四面体单元，每个单元在给定的边界条件
45、下遵循指定的线性或非线性本构关系，如果单元应力使得材料屈服或产生塑性流动，则单元网格可以随着材料的变形而变形，这就是所谓的拉格朗日算法，这种算法非常适合于模拟大变形问题。快速拉格朗日分析采用了显式有限差分格式来求解场的控制微分方程，并应用了混合单元离散模型，可以准确地模拟材料的屈服、塑性流动、软化直至大变形，尤其在材料的弹塑性分析、大变形分析以及模拟施工过程等领域有其独到的优点。FLAC3D(Three Dimensional Fast Lagrangian Analysis of Continua)是美国Itasca咨询有限公司开发的三维快速拉格朗日分析程序，该程序能较好地模拟地质材料在达到强度极限或屈服极限时发生的破坏或塑性流动的力学行为，特别适用于分析渐进破坏和失稳以及模拟大变形。它包含10种弹塑性材料本构模型，有静力、动力、蠕变、渗流、温度五种计算模式，各种模式间可以互相藕合，可以模拟多种结构形式，如岩体、土体或其他材