岩體穩定性

岩體穩定

岩體穩定是指在一定的時間內，一定的自然條件和人為因素的影響下，岩體不產生破壞性的剪下滑動、塑性變形或張裂破壞。岩體的穩定性、岩體的變形與破壞，主要取決於岩體內各種結構面的性質及其對岩體的切割程度。大量的工程實踐表明，邊坡岩體的破壞，地基岩體的滑移，以及隧道圍岩的塌落，大多數是沿著岩體中的軟弱結構面發生的。岩體結構在岩體的變形與破壞中起到了主導作用。因此，在岩體穩定性分析中，除了力學分析和對比分析外，對岩體的結構分析也具有重要意義。而要從岩體結構的觀點分析岩體的穩定性，首先就必須研究岩體的結構特徵。

釋義

岩體在應力長期作用下發生不喪失岩體結構承載能力的變形的巨觀狀態。岩體穩定性主要是研究岩體是否會發生重大的失穩事故。岩體賦存於自然界，在歷史上不斷經受各種自然力作用和人類活動的影響，從而在某些岩體中可能出現山體崩塌、河岸滑坡、地下洞室圍岩塌方、大壩地基破壞等失穩狀態。近年來，岩土工程的規模日趨增大，工程條件日益複雜，岩體穩定性的研究更加引起岩土工程界的注意。如1959年12月2日，法國馬爾帕塞(Malpasset)雙曲薄拱壩，由於壩基失穩而導致整個拱壩頃刻間倒毀，49×10m的洪水下泄，對下游造成重大損失，致使400餘人死亡。1963年10月9日，義大利瓦依昂(Vajont)水庫岩坡由於石灰岩層面強度減弱而發生大規模滑坡，在1min內大約有近3億m的岩石崩塌入水庫，造成高達150～250 m的水浪，漫過265 m高的拱壩，致使下游的市鎮遭到毀滅，2500人死亡。

岩體穩定性判據

以狄利克雷(Dirichlet)準則為判據，即穩定性取決於岩體勢能即自由能駐值的性質。當岩體的勢能F的一次變分為零，即δF=0時，岩體的勢能有駐值;其二次變分δF>0時，為穩定狀態;δF=0時為隨遇平衡;δF<0時為不穩定狀態。

岩體穩定性評價

主要評價方法有剛體極限平衡法、數值法或解析法及可靠性分析法等3種。

剛體極限平衡法

即將岩體按剛性塊體模型進行分析，用以計算滑動岩體的安全係數。

數值法或解析法

可分析岩體的彈塑性區域，並計算失穩的安全係數。由於近代電子計算機的出現，引入有限元等數值計算方法進行岩體穩定性分析，有助於得出更切合實際的結果。

可靠性分析方法

是近代興起的有效的評定穩定性的方法，其優點在於用失穩機率或可靠度代替過去經常運用的經驗安全係數。目前這一方法正在發展中。

提高岩體穩定性的措施

對岩體進行加固處理，以提高岩體的穩定性，是當前工程措施的重要研究領域。錨固技術、灌漿技術、地下圍岩的錨噴技術等，都是有效的改善岩體穩定性的措施。與此相關的岩體工程監測技術，也是保證岩體工程穩定的重要環節，有助於預防或減輕岩體失穩帶來的災害。