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1、岩土工程灾害岩土工程灾害第一章第一章 绪论绪论 岩土工程灾害学的定义岩土工程灾害学的定义岩土工程灾害学的定义岩土工程灾害学的定义:岩土工程灾害学是研究工程建设过程中岩土工程的地岩土工程灾害学是研究工程建设过程中岩土工程的地岩土工程灾害学是研究工程建设过程中岩土工程的地岩土工程灾害学是研究工程建设过程中岩土工程的地质灾害问题，它是一个力学过程。它是土建工程地质质灾害问题，它是一个力学过程。它是土建工程地质质灾害问题，它是一个力学过程。它是土建工程地质质灾害问题，它是一个力学过程。它是土建工程地质学与岩土力学的交叉学科。学与岩土力学的交叉学科。学与岩土力学的交叉学科。学与岩土力学的交叉学科。主要任
2、务：主要任务：主要任务：主要任务：研究岩土工程灾害的地质条件和发生机理；预测岩土研究岩土工程灾害的地质条件和发生机理；预测岩土研究岩土工程灾害的地质条件和发生机理；预测岩土研究岩土工程灾害的地质条件和发生机理；预测岩土工程在自然因素和人为活动作用下岩土力学性质的变工程在自然因素和人为活动作用下岩土力学性质的变工程在自然因素和人为活动作用下岩土力学性质的变工程在自然因素和人为活动作用下岩土力学性质的变化和破坏规律，控制它的发展和影响范围，并提出改化和破坏规律，控制它的发展和影响范围，并提出改化和破坏规律，控制它的发展和影响范围，并提出改化和破坏规律，控制它的发展和影响范围，并提出改造环境、防治岩
3、土灾害的方案和措施。造环境、防治岩土灾害的方案和措施。造环境、防治岩土灾害的方案和措施。造环境、防治岩土灾害的方案和措施。地下采煤引起的地表塌陷地下采煤引起的地表塌陷地下采煤引起的地表塌陷地下采煤引起的地表塌陷原砂土堆坝河河道道右坝远景与干枯的河道右坝远景与干枯的河道沉降量沉降量理论研究路径理论研究路径 理论研究是把岩体和临空面抽象为一定的理论模型，理论研究是把岩体和临空面抽象为一定的理论模型，理论研究是把岩体和临空面抽象为一定的理论模型，理论研究是把岩体和临空面抽象为一定的理论模型，根据该理论模型的理论解及实测、实验求得的参数，根据该理论模型的理论解及实测、实验求得的参数，根据该理论模型的理
4、论解及实测、实验求得的参数，根据该理论模型的理论解及实测、实验求得的参数，对岩体内部及地表的应力和位移进行计算，其流程图对岩体内部及地表的应力和位移进行计算，其流程图对岩体内部及地表的应力和位移进行计算，其流程图对岩体内部及地表的应力和位移进行计算，其流程图如下：如下：如下：如下：地层沉陷的理论研究示意图地层沉陷的理论研究示意图地层沉陷的理论研究示意图地层沉陷的理论研究示意图理论研究的三种方法理论研究的三种方法 唯象学理论研究：包括概率积分法、负指数函数法、唯象学理论研究：包括概率积分法、负指数函数法、唯象学理论研究：包括概率积分法、负指数函数法、唯象学理论研究：包括概率积分法、负指数函数法、
5、典型曲线法。它简便易行，避开了岩体的本构，对于典型曲线法。它简便易行，避开了岩体的本构，对于典型曲线法。它简便易行，避开了岩体的本构，对于典型曲线法。它简便易行，避开了岩体的本构，对于层状结构计算误差较小。层状结构计算误差较小。层状结构计算误差较小。层状结构计算误差较小。经典力学理论研究（反分析）：利用黑箱原理，进行经典力学理论研究（反分析）：利用黑箱原理，进行经典力学理论研究（反分析）：利用黑箱原理，进行经典力学理论研究（反分析）：利用黑箱原理，进行岩体采动系统调制，老拟合采动岩体与地表的移动曲岩体采动系统调制，老拟合采动岩体与地表的移动曲岩体采动系统调制，老拟合采动岩体与地表的移动曲岩体采
6、动系统调制，老拟合采动岩体与地表的移动曲线。计算结果较差，很少使用。线。计算结果较差，很少使用。线。计算结果较差，很少使用。线。计算结果较差，很少使用。力学理论研究（正演分析）：利用力学原理，将岩体力学理论研究（正演分析）：利用力学原理，将岩体力学理论研究（正演分析）：利用力学原理，将岩体力学理论研究（正演分析）：利用力学原理，将岩体抽象为力学模型，编制相应的计算程序对采动岩体与抽象为力学模型，编制相应的计算程序对采动岩体与抽象为力学模型，编制相应的计算程序对采动岩体与抽象为力学模型，编制相应的计算程序对采动岩体与地表沉陷进行模拟。地表沉陷进行模拟。地表沉陷进行模拟。地表沉陷进行模拟。地下开采
7、地层内部沉陷特征地下开采地层内部沉陷特征 矿体采空后，围岩的原始应力平衡状态被破坏，应力矿体采空后，围岩的原始应力平衡状态被破坏，应力矿体采空后，围岩的原始应力平衡状态被破坏，应力矿体采空后，围岩的原始应力平衡状态被破坏，应力开始重新分布，使围岩产生变形、移动、破坏，显然开始重新分布，使围岩产生变形、移动、破坏，显然开始重新分布，使围岩产生变形、移动、破坏，显然开始重新分布，使围岩产生变形、移动、破坏，显然破坏的程度距离采空区的远近有关。分成六个区域，破坏的程度距离采空区的远近有关。分成六个区域，破坏的程度距离采空区的远近有关。分成六个区域，破坏的程度距离采空区的远近有关。分成六个区域，上覆岩
8、层分为冒落带、裂隙带和弯曲带，底板分为底上覆岩层分为冒落带、裂隙带和弯曲带，底板分为底上覆岩层分为冒落带、裂隙带和弯曲带，底板分为底上覆岩层分为冒落带、裂隙带和弯曲带，底板分为底板导水裂缝带、保护带和承压水导升带。板导水裂缝带、保护带和承压水导升带。板导水裂缝带、保护带和承压水导升带。板导水裂缝带、保护带和承压水导升带。地层沉陷分区示意图地层沉陷分区示意图地层沉陷分区示意图地层沉陷分区示意图地表沉陷特征地表沉陷特征 沉陷盆地是在工作面推进过程中逐渐形成的，它比采空区域大得沉陷盆地是在工作面推进过程中逐渐形成的，它比采空区域大得沉陷盆地是在工作面推进过程中逐渐形成的，它比采空区域大得沉陷盆地是在
9、工作面推进过程中逐渐形成的，它比采空区域大得多。多。多。多。地表沉陷盆地的发生和发展地表沉陷盆地的发生和发展地表沉陷盆地的发生和发展地表沉陷盆地的发生和发展 地表沉陷盆地区域划分示意图地表沉陷盆地区域划分示意图地表沉陷盆地区域划分示意图地表沉陷盆地区域划分示意图地表沉陷的危害地表沉陷的危害地层沉陷对建筑物的危害地层沉陷对建筑物的危害地层沉陷对水体的危害地层沉陷对水体的危害地层沉陷对铁路和公路的危害地层沉陷对铁路和公路的危害地层沉陷对井巷的危害地层沉陷对井巷的危害地层沉陷对山体和露天矿边坡的危害地层沉陷对山体和露天矿边坡的危害地层沉陷诱发矿山动力灾害地层沉陷诱发矿山动力灾害地层沉陷的预测（概率积
10、分法）地层沉陷的预测（概率积分法）地下矿体采出后，岩层和地表将发生移动，以统计的地下矿体采出后，岩层和地表将发生移动，以统计的地下矿体采出后，岩层和地表将发生移动，以统计的地下矿体采出后，岩层和地表将发生移动，以统计的观点将整个开采分解为无穷多个无限小的开采，整个观点将整个开采分解为无穷多个无限小的开采，整个观点将整个开采分解为无穷多个无限小的开采，整个观点将整个开采分解为无穷多个无限小的开采，整个开采对岩层和地表沉陷的影响相当于无穷多个无限小开采对岩层和地表沉陷的影响相当于无穷多个无限小开采对岩层和地表沉陷的影响相当于无穷多个无限小开采对岩层和地表沉陷的影响相当于无穷多个无限小开采影响之和。
11、开采影响之和。开采影响之和。开采影响之和。地表下沉地表下沉地表下沉地表下沉 地表倾斜变形地表倾斜变形地表倾斜变形地表倾斜变形 地表曲率变形地表曲率变形地表曲率变形地表曲率变形 地表水平移动地表水平移动地表水平移动地表水平移动 地表水平变形地表水平变形地表水平变形地表水平变形地层沉陷损害控制（一）地层沉陷损害控制（一）活动基础：随意调整建筑物原基础高度的一组构件群，吸收采动活动基础：随意调整建筑物原基础高度的一组构件群，吸收采动活动基础：随意调整建筑物原基础高度的一组构件群，吸收采动活动基础：随意调整建筑物原基础高度的一组构件群，吸收采动岩体向上传递非线性变形，达到保护建筑物安全使用的目的。岩体
12、向上传递非线性变形，达到保护建筑物安全使用的目的。岩体向上传递非线性变形，达到保护建筑物安全使用的目的。岩体向上传递非线性变形，达到保护建筑物安全使用的目的。活动基础结构示意图活动基础结构示意图活动基础结构示意图活动基础结构示意图离层注浆控制地层沉陷离层注浆控制地层沉陷 离层注浆控制沉陷就是利用矿体开采后覆岩层裂过程离层注浆控制沉陷就是利用矿体开采后覆岩层裂过程离层注浆控制沉陷就是利用矿体开采后覆岩层裂过程离层注浆控制沉陷就是利用矿体开采后覆岩层裂过程中形成的离层空间，借助高压注浆泵从地面通过钻孔中形成的离层空间，借助高压注浆泵从地面通过钻孔中形成的离层空间，借助高压注浆泵从地面通过钻孔中形成
13、的离层空间，借助高压注浆泵从地面通过钻孔向离层空间注入充填材料，占据采出空间向上传递，向离层空间注入充填材料，占据采出空间向上传递，向离层空间注入充填材料，占据采出空间向上传递，向离层空间注入充填材料，占据采出空间向上传递，支承岩层、减缓离层上位岩体的进一步弯曲下沉，从支承岩层、减缓离层上位岩体的进一步弯曲下沉，从支承岩层、减缓离层上位岩体的进一步弯曲下沉，从支承岩层、减缓离层上位岩体的进一步弯曲下沉，从而达到减缓地层沉陷的目的。其基本工艺原理图如下：而达到减缓地层沉陷的目的。其基本工艺原理图如下：而达到减缓地层沉陷的目的。其基本工艺原理图如下：而达到减缓地层沉陷的目的。其基本工艺原理图如下：
14、改进开采工艺或充填技术改进开采工艺或充填技术大条带开采工艺大条带开采工艺 小煤柱开采小煤柱开采 大条带开采大条带开采充填开采充填开采对于有条件的矿山进行充填开采，减少地对于有条件的矿山进行充填开采，减少地面沉陷面沉陷第五章第五章 滑坡滑坡 滑坡是一种常见的斜坡失稳而产生的岩土工程灾害。滑坡是一种常见的斜坡失稳而产生的岩土工程灾害。滑坡是一种常见的斜坡失稳而产生的岩土工程灾害。滑坡是一种常见的斜坡失稳而产生的岩土工程灾害。在矿山、交通、水利和城市建设过程中由于大量开挖在矿山、交通、水利和城市建设过程中由于大量开挖在矿山、交通、水利和城市建设过程中由于大量开挖在矿山、交通、水利和城市建设过程中由于
15、大量开挖和施工不当等原因，破坏了山体的稳定，从而诱发滑和施工不当等原因，破坏了山体的稳定，从而诱发滑和施工不当等原因，破坏了山体的稳定，从而诱发滑和施工不当等原因，破坏了山体的稳定，从而诱发滑坡的发生和发展，造成灾害性的事故。坡的发生和发展，造成灾害性的事故。坡的发生和发展，造成灾害性的事故。坡的发生和发展，造成灾害性的事故。基本特征：基本特征：基本特征：基本特征：滑动的岩土体具有整体性，并保持着斜坡原有的地质滑动的岩土体具有整体性，并保持着斜坡原有的地质滑动的岩土体具有整体性，并保持着斜坡原有的地质滑动的岩土体具有整体性，并保持着斜坡原有的地质结构特征；结构特征；结构特征；结构特征；滑移的方
16、式为滑动，而不是滚动或倾覆。滑移的方式为滑动，而不是滚动或倾覆。滑移的方式为滑动，而不是滚动或倾覆。滑移的方式为滑动，而不是滚动或倾覆。252m370622南芬露天铁矿非工作帮的大规模滑坡（南芬露天铁矿非工作帮的大规模滑坡（南芬露天铁矿非工作帮的大规模滑坡（南芬露天铁矿非工作帮的大规模滑坡（250250万立方米）万立方米）万立方米）万立方米）19991999年下半年年下半年年下半年年下半年20002000年上半年年上半年年上半年年上半年滑坡的危害滑坡的危害 我国是一个多山的国家，西部尤其如此，据初步统计我国是一个多山的国家，西部尤其如此，据初步统计我国是一个多山的国家，西部尤其如此，据初步统计
17、我国是一个多山的国家，西部尤其如此，据初步统计由滑坡、泥石流造成的灾害，每年达由滑坡、泥石流造成的灾害，每年达由滑坡、泥石流造成的灾害，每年达由滑坡、泥石流造成的灾害，每年达200200200200亿左右。亿左右。亿左右。亿左右。仅仅仅仅80808080年代一次性死亡人数在年代一次性死亡人数在年代一次性死亡人数在年代一次性死亡人数在200200200200人以上或直接经济损失人以上或直接经济损失人以上或直接经济损失人以上或直接经济损失在千万元以上有十余起（如在千万元以上有十余起（如在千万元以上有十余起（如在千万元以上有十余起（如1980198019801980年的盐池河滑坡、年的盐池河滑坡、年
18、的盐池河滑坡、年的盐池河滑坡、1981198119811981年鸡趴子滑坡、年鸡趴子滑坡、年鸡趴子滑坡、年鸡趴子滑坡、1984198419841984年新滩滑坡、年新滩滑坡、年新滩滑坡、年新滩滑坡、1983198319831983年洒勒山年洒勒山年洒勒山年洒勒山滑坡，滑坡，滑坡，滑坡，1989198919891989年的溪口滑坡）。由滑坡造成水、陆路交年的溪口滑坡）。由滑坡造成水、陆路交年的溪口滑坡）。由滑坡造成水、陆路交年的溪口滑坡）。由滑坡造成水、陆路交通中断引起的间接损失更无法估计。通中断引起的间接损失更无法估计。通中断引起的间接损失更无法估计。通中断引起的间接损失更无法估计。由人类建设
19、工程引起的滑坡也不少，如云南漫湾水电由人类建设工程引起的滑坡也不少，如云南漫湾水电由人类建设工程引起的滑坡也不少，如云南漫湾水电由人类建设工程引起的滑坡也不少，如云南漫湾水电站左岸缆机平台斜坡失稳，陇海线葡萄园段滑坡迫使站左岸缆机平台斜坡失稳，陇海线葡萄园段滑坡迫使站左岸缆机平台斜坡失稳，陇海线葡萄园段滑坡迫使站左岸缆机平台斜坡失稳，陇海线葡萄园段滑坡迫使铁路改线，龙羊峡电站虎丘山斜坡变形，成昆线铁西铁路改线，龙羊峡电站虎丘山斜坡变形，成昆线铁西铁路改线，龙羊峡电站虎丘山斜坡变形，成昆线铁西铁路改线，龙羊峡电站虎丘山斜坡变形，成昆线铁西滑坡。滑坡。滑坡。滑坡。滑坡的分类滑坡的分类 滑坡的分类比
20、较繁杂，从不同角度去分类，例如按滑滑坡的分类比较繁杂，从不同角度去分类，例如按滑滑坡的分类比较繁杂，从不同角度去分类，例如按滑滑坡的分类比较繁杂，从不同角度去分类，例如按滑坡的组成物质、滑动速度、力学特征、滑体形态、滑坡的组成物质、滑动速度、力学特征、滑体形态、滑坡的组成物质、滑动速度、力学特征、滑体形态、滑坡的组成物质、滑动速度、力学特征、滑体形态、滑体规模、发展阶段等进行分类。体规模、发展阶段等进行分类。体规模、发展阶段等进行分类。体规模、发展阶段等进行分类。我国按力学条件分类：牵引式滑坡、推动式滑坡两类。我国按力学条件分类：牵引式滑坡、推动式滑坡两类。我国按力学条件分类：牵引式滑坡、推动
21、式滑坡两类。我国按力学条件分类：牵引式滑坡、推动式滑坡两类。牵引式滑坡是由于坡脚处任意开挖所引起，斜坡失去牵引式滑坡是由于坡脚处任意开挖所引起，斜坡失去牵引式滑坡是由于坡脚处任意开挖所引起，斜坡失去牵引式滑坡是由于坡脚处任意开挖所引起，斜坡失去平衡，靠近坡脚部分岩体首先开始向自由面膨胀、开平衡，靠近坡脚部分岩体首先开始向自由面膨胀、开平衡，靠近坡脚部分岩体首先开始向自由面膨胀、开平衡，靠近坡脚部分岩体首先开始向自由面膨胀、开裂、挤出，然后依次向上发展，最后整个边坡失稳滑裂、挤出，然后依次向上发展，最后整个边坡失稳滑裂、挤出，然后依次向上发展，最后整个边坡失稳滑裂、挤出，然后依次向上发展，最后整
22、个边坡失稳滑移。移。移。移。推动式滑坡开始发生斜坡的上部，失稳破坏的岩体向推动式滑坡开始发生斜坡的上部，失稳破坏的岩体向推动式滑坡开始发生斜坡的上部，失稳破坏的岩体向推动式滑坡开始发生斜坡的上部，失稳破坏的岩体向下滑移，并挤压下部岩体，造成斜坡下部鼓丘和隆起。下滑移，并挤压下部岩体，造成斜坡下部鼓丘和隆起。下滑移，并挤压下部岩体，造成斜坡下部鼓丘和隆起。下滑移，并挤压下部岩体，造成斜坡下部鼓丘和隆起。治理的方法不一样：牵引式滑坡通过增加它的抗滑力，治理的方法不一样：牵引式滑坡通过增加它的抗滑力，治理的方法不一样：牵引式滑坡通过增加它的抗滑力，治理的方法不一样：牵引式滑坡通过增加它的抗滑力，而推
23、动式滑坡通过卸荷方法来减少的下滑力。而推动式滑坡通过卸荷方法来减少的下滑力。而推动式滑坡通过卸荷方法来减少的下滑力。而推动式滑坡通过卸荷方法来减少的下滑力。滑坡的发育过程滑坡的发育过程 蠕动变形阶段蠕动变形阶段蠕动变形阶段蠕动变形阶段 由于开挖和外界因素的影响，首先在斜坡内部产生由于开挖和外界因素的影响，首先在斜坡内部产生由于开挖和外界因素的影响，首先在斜坡内部产生由于开挖和外界因素的影响，首先在斜坡内部产生微小的变形和移动，然后逐渐发展，直至坡面出现断微小的变形和移动，然后逐渐发展，直至坡面出现断微小的变形和移动，然后逐渐发展，直至坡面出现断微小的变形和移动，然后逐渐发展，直至坡面出现断续的
24、张拉裂缝。续的张拉裂缝。续的张拉裂缝。续的张拉裂缝。随着张拉裂缝的出现，渗水作用加强，变形进一步随着张拉裂缝的出现，渗水作用加强，变形进一步随着张拉裂缝的出现，渗水作用加强，变形进一步随着张拉裂缝的出现，渗水作用加强，变形进一步发展，后缘张拉，裂缝加宽，开始出现较小的错距，发展，后缘张拉，裂缝加宽，开始出现较小的错距，发展，后缘张拉，裂缝加宽，开始出现较小的错距，发展，后缘张拉，裂缝加宽，开始出现较小的错距，两侧剪切裂缝相继出现。坡脚部分岩体被压裂致碎，两侧剪切裂缝相继出现。坡脚部分岩体被压裂致碎，两侧剪切裂缝相继出现。坡脚部分岩体被压裂致碎，两侧剪切裂缝相继出现。坡脚部分岩体被压裂致碎，并有
25、潮湿渗水，此时滑动面初步形成，但尚未贯通。并有潮湿渗水，此时滑动面初步形成，但尚未贯通。并有潮湿渗水，此时滑动面初步形成，但尚未贯通。并有潮湿渗水，此时滑动面初步形成，但尚未贯通。斜坡变形进一步发展，后缘裂缝不断加宽，错距不斜坡变形进一步发展，后缘裂缝不断加宽，错距不斜坡变形进一步发展，后缘裂缝不断加宽，错距不斜坡变形进一步发展，后缘裂缝不断加宽，错距不断增大，两侧羽毛状剪切裂缝贯通并撕开，斜坡前缘断增大，两侧羽毛状剪切裂缝贯通并撕开，斜坡前缘断增大，两侧羽毛状剪切裂缝贯通并撕开，斜坡前缘断增大，两侧羽毛状剪切裂缝贯通并撕开，斜坡前缘岩体挤碎并鼓出，出现鼓张裂缝，坡脚附近渗水浑浊，岩体挤碎并鼓
26、出，出现鼓张裂缝，坡脚附近渗水浑浊，岩体挤碎并鼓出，出现鼓张裂缝，坡脚附近渗水浑浊，岩体挤碎并鼓出，出现鼓张裂缝，坡脚附近渗水浑浊，滑动面已经形成，失稳岩体开始整体向下滑动。滑动面已经形成，失稳岩体开始整体向下滑动。滑动面已经形成，失稳岩体开始整体向下滑动。滑动面已经形成，失稳岩体开始整体向下滑动。滑动破坏阶段滑动破坏阶段滑动破坏阶段滑动破坏阶段滑体在整体下滑时，滑坡后缘迅速下陷，滑坡壁越露越滑体在整体下滑时，滑坡后缘迅速下陷，滑坡壁越露越滑体在整体下滑时，滑坡后缘迅速下陷，滑坡壁越露越滑体在整体下滑时，滑坡后缘迅速下陷，滑坡壁越露越高，滑体分裂成数块。滑坡体上的建筑物严重变形以至高，滑体分裂
27、成数块。滑坡体上的建筑物严重变形以至高，滑体分裂成数块。滑坡体上的建筑物严重变形以至高，滑体分裂成数块。滑坡体上的建筑物严重变形以至倒塌毁坏。倒塌毁坏。倒塌毁坏。倒塌毁坏。渐趋稳定阶段渐趋稳定阶段渐趋稳定阶段渐趋稳定阶段滑动逐渐停止后，形成特殊的滑坡地形，在岩性、结构滑动逐渐停止后，形成特殊的滑坡地形，在岩性、结构滑动逐渐停止后，形成特殊的滑坡地形，在岩性、结构滑动逐渐停止后，形成特殊的滑坡地形，在岩性、结构构造和水文地质方面相继产生变化，例如斜坡岩体发生构造和水文地质方面相继产生变化，例如斜坡岩体发生构造和水文地质方面相继产生变化，例如斜坡岩体发生构造和水文地质方面相继产生变化，例如斜坡岩体
28、发生整体性破坏、岩体变得松散破碎，透水性增强，含水量整体性破坏、岩体变得松散破碎，透水性增强，含水量整体性破坏、岩体变得松散破碎，透水性增强，含水量整体性破坏、岩体变得松散破碎，透水性增强，含水量增高，地层产状发生变化。增高，地层产状发生变化。增高，地层产状发生变化。增高，地层产状发生变化。滑坡的预测、预报 滑坡是一个典型的非线性系统的失稳，非线性系统失滑坡是一个典型的非线性系统的失稳，非线性系统失滑坡是一个典型的非线性系统的失稳，非线性系统失滑坡是一个典型的非线性系统的失稳，非线性系统失稳前都要展示大量的异常信息稳前都要展示大量的异常信息稳前都要展示大量的异常信息稳前都要展示大量的异常信息失
29、稳前兆。失稳前兆。失稳前兆。失稳前兆。斜坡滑动类型斜坡滑动类型 HeokHeokHeokHeok根据滑动面的差异把岩石边坡的破坏分为四种类根据滑动面的差异把岩石边坡的破坏分为四种类根据滑动面的差异把岩石边坡的破坏分为四种类根据滑动面的差异把岩石边坡的破坏分为四种类型：型：型：型：圆弧破坏、平面破坏、楔体破坏和倾覆破坏圆弧破坏、平面破坏、楔体破坏和倾覆破坏圆弧破坏、平面破坏、楔体破坏和倾覆破坏圆弧破坏、平面破坏、楔体破坏和倾覆破坏，前，前，前，前三种破坏性质属于滑动破坏，最后一种属于崩塌破坏。三种破坏性质属于滑动破坏，最后一种属于崩塌破坏。三种破坏性质属于滑动破坏，最后一种属于崩塌破坏。三种破坏
30、性质属于滑动破坏，最后一种属于崩塌破坏。大量的理论研究和野外勘察表明，大多数岩石边坡的大量的理论研究和野外勘察表明，大多数岩石边坡的大量的理论研究和野外勘察表明，大多数岩石边坡的大量的理论研究和野外勘察表明，大多数岩石边坡的破坏均为滑动破坏。破坏均为滑动破坏。破坏均为滑动破坏。破坏均为滑动破坏。(a)(b)(c)(d)(a)(b)(c)(d)(a)(b)(c)(d)(a)(b)(c)(d)岩石边坡的滑动类型岩石边坡的滑动类型岩石边坡的滑动类型岩石边坡的滑动类型(a)(a)(a)(a)平面破坏；平面破坏；平面破坏；平面破坏；(b)(b)(b)(b)圆弧破坏；圆弧破坏；圆弧破坏；圆弧破坏；(c)(
31、c)(c)(c)楔体破坏；楔体破坏；楔体破坏；楔体破坏；(d)(d)(d)(d)倾覆破坏倾覆破坏倾覆破坏倾覆破坏边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法岩石边坡稳定性分析目前有三种方法：岩石边坡稳定性分析目前有三种方法：岩石边坡稳定性分析目前有三种方法：岩石边坡稳定性分析目前有三种方法：（1 1 1 1）解析方法，最常用是块体极限平衡法，）解析方法，最常用是块体极限平衡法，）解析方法，最常用是块体极限平衡法，）解析方法，最常用是块体极限平衡法，它通过块体在假定滑动面上抗滑力和滑动力之它通过块体在假定滑动面上抗滑力和滑动力之它通过块体在假定滑动面上抗滑力和滑动力之它通过块体在假定滑动面上抗滑力和滑动
32、力之间的平衡关系来判断边坡的稳定性。间的平衡关系来判断边坡的稳定性。间的平衡关系来判断边坡的稳定性。间的平衡关系来判断边坡的稳定性。（2 2 2 2）数值方法，通过计算岩石边坡中的应力）数值方法，通过计算岩石边坡中的应力）数值方法，通过计算岩石边坡中的应力）数值方法，通过计算岩石边坡中的应力分布，从而确定边坡体的不稳定区域。分布，从而确定边坡体的不稳定区域。分布，从而确定边坡体的不稳定区域。分布，从而确定边坡体的不稳定区域。（3 3 3 3）概率法，把岩石边坡的一些参数视为一）概率法，把岩石边坡的一些参数视为一）概率法，把岩石边坡的一些参数视为一）概率法，把岩石边坡的一些参数视为一个随机变量场
33、，通过建立随机变量的分布函数个随机变量场，通过建立随机变量的分布函数个随机变量场，通过建立随机变量的分布函数个随机变量场，通过建立随机变量的分布函数来确定边坡的稳定性。来确定边坡的稳定性。来确定边坡的稳定性。来确定边坡的稳定性。平面滑动稳定分析平面滑动稳定分析 边边边边坡坡坡坡的的的的稳稳稳稳定定定定性性性性用用用用稳稳稳稳定定定定性性性性系系系系数数数数 来来来来表表表表示示示示，它它它它定定定定义义义义为为为为块块块块体体体体的的的的抗抗抗抗滑滑滑滑力力力力与与与与下下下下滑滑滑滑力力力力之之之之比。因此单平面滑动时边坡的稳定性系数为比。因此单平面滑动时边坡的稳定性系数为比。因此单平面滑动
34、时边坡的稳定性系数为比。因此单平面滑动时边坡的稳定性系数为：假假假假设设设设两两两两块块块块体体体体之之之之间间间间存存存存在在在在一一一一对对对对作作作作用用用用力力力力和和和和，大大大大小小小小相相相相等等等等方方方方向向向向相相相相反反反反。作作作作用用用用的的的的方方方方向向向向倾倾倾倾角角角角为为为为 。通通通通过过过过块块块块体体体体的的的的平平平平衡衡衡衡可可可可以以以以求求求求得得得得作作作作用用用用力力力力的的的的大大大大小小小小和和和和方方方方向向向向。块块块块体体体体受受受受到到到到滑滑滑滑动面以下岩体对它的作用力，动面以下岩体对它的作用力，动面以下岩体对它的作用力，动面
35、以下岩体对它的作用力，单平面滑动单平面滑动单平面滑动单平面滑动 双平面滑动双平面滑动双平面滑动双平面滑动HLhG12G2G1FFABCDCR1 圆弧面滑动圆弧面滑动 当当当当边边边边坡坡坡坡的的的的岩岩岩岩性性性性较较较较软软软软或或或或结结结结构构构构面面面面与与与与边边边边坡坡坡坡面面面面倾倾倾倾向向向向相相相相反反反反时时时时，边边边边坡坡坡坡都都都都沿沿沿沿某某某某一一一一个个个个圆圆圆圆弧弧弧弧面面面面滑滑滑滑动动动动，而而而而不不不不是是是是平平平平面面面面滑滑滑滑动动动动。绝绝绝绝大大大大多多多多数数数数土土土土体体体体边边边边坡坡坡坡也也也也是是是是圆圆圆圆弧弧弧弧面面面面滑滑
36、滑滑动动动动。圆圆圆圆弧弧弧弧面面面面滑滑滑滑动动动动的的的的边边边边坡坡坡坡稳稳稳稳定定定定性性性性系系系系数数数数定定定定义义义义为为为为抗抗抗抗滑滑滑滑力力力力矩矩矩矩与与与与滑滑滑滑动动动动力力力力矩矩矩矩之比。之比。之比。之比。圆弧面滑动稳定性圆弧面滑动稳定性圆弧面滑动稳定性圆弧面滑动稳定性BishopBishopBishopBishop计算法计算法计算法计算法 NSSiSi+1Ni+1NiGox楔体滑动楔体滑动 楔形体滑动是常见的一种边坡破坏形式。因为楔形体是一个空间楔形体滑动是常见的一种边坡破坏形式。因为楔形体是一个空间楔形体滑动是常见的一种边坡破坏形式。因为楔形体是一个空间楔形
37、体滑动是常见的一种边坡破坏形式。因为楔形体是一个空间块体，因此其稳定性计算是一个比较复杂的问题。块体，因此其稳定性计算是一个比较复杂的问题。块体，因此其稳定性计算是一个比较复杂的问题。块体，因此其稳定性计算是一个比较复杂的问题。楔形体滑动模型及其稳定性计算楔形体滑动模型及其稳定性计算楔形体滑动模型及其稳定性计算楔形体滑动模型及其稳定性计算ADCBHBDAC面A面CGNN1N212上述计算的缺陷上述计算的缺陷有关几种边坡滑动模式一般都只考虑滑有关几种边坡滑动模式一般都只考虑滑动块体重力的作用，而实际上研究的边动块体重力的作用，而实际上研究的边坡大多承受静水压力、地震力及建筑物坡大多承受静水压力、
38、地震力及建筑物的作用力等外加荷载。在实际评价边坡的作用力等外加荷载。在实际评价边坡稳定性时都要考虑这些外加荷载的作用。稳定性时都要考虑这些外加荷载的作用。滑坡的防治措施滑坡的防治措施 防治措施大致分为减滑工程和抗滑工程，减滑工程防治措施大致分为减滑工程和抗滑工程，减滑工程防治措施大致分为减滑工程和抗滑工程，减滑工程防治措施大致分为减滑工程和抗滑工程，减滑工程在于改变滑坡的地形、土质、地下水等状态。抗滑工在于改变滑坡的地形、土质、地下水等状态。抗滑工在于改变滑坡的地形、土质、地下水等状态。抗滑工在于改变滑坡的地形、土质、地下水等状态。抗滑工程在于利用抗滑构筑物来抵挡滑坡变形或滑动，这类程在于利用
39、抗滑构筑物来抵挡滑坡变形或滑动，这类程在于利用抗滑构筑物来抵挡滑坡变形或滑动，这类程在于利用抗滑构筑物来抵挡滑坡变形或滑动，这类主要制止小规模的滑坡。主要制止小规模的滑坡。主要制止小规模的滑坡。主要制止小规模的滑坡。防治工程减滑工程抗滑工程挡土墙、抗滑桩、锚固工程、竖井桩削坡减重地表水排除工程地下水排除工程排气工程河道构筑物地表水沟防渗工程水平钻孔集水井泄水隧道立体排水工程第六章第六章 岩爆和冲击地压岩爆和冲击地压基本定义基本定义基本定义基本定义 岩爆是地下工程中的一种特殊现象，一般定义为在应力集中作用岩爆是地下工程中的一种特殊现象，一般定义为在应力集中作用岩爆是地下工程中的一种特殊现象，一般
40、定义为在应力集中作用岩爆是地下工程中的一种特殊现象，一般定义为在应力集中作用下，脆性煤岩体内积聚的弹性应变能在外界的扰动触发下突然释下，脆性煤岩体内积聚的弹性应变能在外界的扰动触发下突然释下，脆性煤岩体内积聚的弹性应变能在外界的扰动触发下突然释下，脆性煤岩体内积聚的弹性应变能在外界的扰动触发下突然释放，致使煤岩向自由空间产生位移的动力现象。在煤炭系统岩爆放，致使煤岩向自由空间产生位移的动力现象。在煤炭系统岩爆放，致使煤岩向自由空间产生位移的动力现象。在煤炭系统岩爆放，致使煤岩向自由空间产生位移的动力现象。在煤炭系统岩爆习惯上称为冲击地压。它是煤炭、冶金、水电及铁道等地下工程习惯上称为冲击地压。
41、它是煤炭、冶金、水电及铁道等地下工程习惯上称为冲击地压。它是煤炭、冶金、水电及铁道等地下工程习惯上称为冲击地压。它是煤炭、冶金、水电及铁道等地下工程中重大灾害之一。中重大灾害之一。中重大灾害之一。中重大灾害之一。危害危害危害危害 自自自自1738173817381738年英国某锡矿首次发生岩爆以来，在世界范围内已有年英国某锡矿首次发生岩爆以来，在世界范围内已有年英国某锡矿首次发生岩爆以来，在世界范围内已有年英国某锡矿首次发生岩爆以来，在世界范围内已有20202020多多多多个国家发生过岩爆现象，据煤炭系统不完全统计，到个国家发生过岩爆现象，据煤炭系统不完全统计，到个国家发生过岩爆现象，据煤炭系
42、统不完全统计，到个国家发生过岩爆现象，据煤炭系统不完全统计，到1995199519951995年底，年底，年底，年底，我国已有我国已有我国已有我国已有35353535对矿井累计发生对矿井累计发生对矿井累计发生对矿井累计发生2000200020002000余次岩爆事故，造成数以百计的余次岩爆事故，造成数以百计的余次岩爆事故，造成数以百计的余次岩爆事故，造成数以百计的人员伤亡，巷道破坏达人员伤亡，巷道破坏达人员伤亡，巷道破坏达人员伤亡，巷道破坏达20202020多万米。多万米。多万米。多万米。1 1 1 1、采矿开挖引起的矿山压力灾害、采矿开挖引起的矿山压力灾害、采矿开挖引起的矿山压力灾害、采矿开
43、挖引起的矿山压力灾害液液液液压压压压支架立柱缸体爆裂、支架立柱缸体爆裂、支架立柱缸体爆裂、支架立柱缸体爆裂、鼓肚、弯曲、鼓肚、弯曲、鼓肚、弯曲、鼓肚、弯曲、损损损损坏。坏。坏。坏。安全阀开启安全阀开启安全阀开启安全阀开启老虎台矿老虎台矿老虎台矿老虎台矿岩爆的机理和产生的原因岩爆的机理和产生的原因各类岩爆的最终表现形式都十分相似，各类岩爆的最终表现形式都十分相似，但由于应力环境、采动影响、岩体力学但由于应力环境、采动影响、岩体力学性质及扰动特征的复杂性，造成岩爆产性质及扰动特征的复杂性，造成岩爆产生的成因及机理尚不十分明确。生的成因及机理尚不十分明确。目目前前的的研研究究多多集集中中在在岩岩爆爆
44、发发生生的的准准则则方方面面，相相继继形形成成了了强强度度理理论论、能能量量理理论论、失失稳稳理理论论、冲冲击击倾倾向向理理论论等等，岩岩爆爆发发生生以以后后岩岩块块的的动动力力行行为为，完完全全按按照照运运动动学学的方程来分析。的方程来分析。强度理论强度理论 强度理论认为在开掘或采动过程中，在采场和巷道周围形成应力强度理论认为在开掘或采动过程中，在采场和巷道周围形成应力强度理论认为在开掘或采动过程中，在采场和巷道周围形成应力强度理论认为在开掘或采动过程中，在采场和巷道周围形成应力集中，当应力达到岩石强度时，脆性岩石就突然破坏形成岩爆。集中，当应力达到岩石强度时，脆性岩石就突然破坏形成岩爆。集
45、中，当应力达到岩石强度时，脆性岩石就突然破坏形成岩爆。集中，当应力达到岩石强度时，脆性岩石就突然破坏形成岩爆。近代的强度理论引入系统的观点，以岩体近代的强度理论引入系统的观点，以岩体近代的强度理论引入系统的观点，以岩体近代的强度理论引入系统的观点，以岩体-围岩系统作为研究对象，围岩系统作为研究对象，围岩系统作为研究对象，围岩系统作为研究对象，认为岩体的承载能力应该是岩体和围岩系统的综合强度，当岩体认为岩体的承载能力应该是岩体和围岩系统的综合强度，当岩体认为岩体的承载能力应该是岩体和围岩系统的综合强度，当岩体认为岩体的承载能力应该是岩体和围岩系统的综合强度，当岩体承受的应力大于或等于岩体承受的应
46、力大于或等于岩体承受的应力大于或等于岩体承受的应力大于或等于岩体-围岩系统强度时，就发生岩爆。岩爆围岩系统强度时，就发生岩爆。岩爆围岩系统强度时，就发生岩爆。岩爆围岩系统强度时，就发生岩爆。岩爆发生的强度准则发生的强度准则发生的强度准则发生的强度准则 强强强强度度度度理理理理论论论论在在在在判判判判别别别别岩岩岩岩爆爆爆爆时时时时，具具具具有有有有简简简简单单单单、直直直直观观观观、容容容容易易易易应应应应用用用用的的的的特特特特点点点点，但但但但它它它它对对对对岩岩岩岩爆爆爆爆的的的的动动动动力力力力学学学学特特特特征征征征描描描描述述述述不不不不够够够够，而而而而且且且且不不不不能能能能反
47、反反反映映映映岩岩岩岩爆爆爆爆的的的的时时时时间间间间特特特特征征征征。现现现现场场场场资资资资料料料料表表表表明明明明：许许许许多多多多地地地地下下下下工工工工程程程程岩岩岩岩体体体体承承承承受受受受的的的的应应应应力力力力超超超超过过过过它它它它强强强强度度度度时时时时，虽虽虽虽然然然然已已已已进进进进入入入入了了了了软软软软化化化化阶阶阶阶段段段段，但但但但多多多多数数数数并并并并未未未未发发发发生生生生岩岩岩岩爆爆爆爆现现现现象象象象。这这这这从从从从侧侧侧侧面面面面说说说说明明明明了强度理论的局限性。了强度理论的局限性。了强度理论的局限性。了强度理论的局限性。能量理论能量理论 能量理
48、论从能量转化的角度来分析岩爆的成因，该理能量理论从能量转化的角度来分析岩爆的成因，该理能量理论从能量转化的角度来分析岩爆的成因，该理能量理论从能量转化的角度来分析岩爆的成因，该理论认为岩体论认为岩体论认为岩体论认为岩体-围岩系统在力学平衡状态下破坏所释放的围岩系统在力学平衡状态下破坏所释放的围岩系统在力学平衡状态下破坏所释放的围岩系统在力学平衡状态下破坏所释放的能量大于所消耗的能量时，即形成岩爆。考虑了岩爆能量大于所消耗的能量时，即形成岩爆。考虑了岩爆能量大于所消耗的能量时，即形成岩爆。考虑了岩爆能量大于所消耗的能量时，即形成岩爆。考虑了岩爆能量动态过程，岩爆的能量准则可表示为：能量动态过程，
49、岩爆的能量准则可表示为：能量动态过程，岩爆的能量准则可表示为：能量动态过程，岩爆的能量准则可表示为：能量理论只说明了岩体能量理论只说明了岩体能量理论只说明了岩体能量理论只说明了岩体-围岩系统在力学平衡状态时，围岩系统在力学平衡状态时，围岩系统在力学平衡状态时，围岩系统在力学平衡状态时，释放的能量大于消耗的能量，岩爆就发生，但没有阐释放的能量大于消耗的能量，岩爆就发生，但没有阐释放的能量大于消耗的能量，岩爆就发生，但没有阐释放的能量大于消耗的能量，岩爆就发生，但没有阐明平衡状态的力学性质和破坏条件，特别是围岩释放明平衡状态的力学性质和破坏条件，特别是围岩释放明平衡状态的力学性质和破坏条件，特别是
50、围岩释放明平衡状态的力学性质和破坏条件，特别是围岩释放能量的条件，因此岩爆的能量理论缺乏必要条件。能量的条件，因此岩爆的能量理论缺乏必要条件。能量的条件，因此岩爆的能量理论缺乏必要条件。能量的条件，因此岩爆的能量理论缺乏必要条件。冲击倾向理论冲击倾向理论 一一一一般般般般容容容容易易易易发发发发生生生生岩岩岩岩爆爆爆爆的的的的岩岩岩岩体体体体具具具具有有有有同同同同样样样样的的的的物物物物理理理理力力力力学学学学特特特特征征征征，这这这这种种种种产产产产生生生生冲冲冲冲击击击击破破破破坏坏坏坏的的的的能能能能力力力力称称称称为为为为冲冲冲冲击击击击倾倾倾倾向向向向，它它它它是是是是岩岩岩岩爆爆