1、1节理岩体力学(工程地质专业硕士研究生课程大纲)I. 讲授大纲1.目的通过课程学习，使学生牢固掌握节理岩体的地质特征与力学特征，掌握节理的变形特征、抗剪强度及对岩体应力状态的影响，掌握不连续岩体的变形、强度的分析研究方法，了解岩体工程问题系统分析程序。2.主要内容岩体力学研究的对象、内容、方法岩石的变形特征与机理，岩石强度理论节理的地质特征、描述、力学特征、节理网络模拟技术节理岩体的变形与强度节理岩体的分析方法-3.教学计划讲授 22，自学 36(其中上机 10)，读书报告讨论 4，机动 6 共 684.教学章节及主要参考文献第一章 岩体力学的概念内容： 1.岩体、岩体力学、岩体工程2.岩体力
2、学的过去、现状与发展参考： 1.王继光：岩体问题概论，西南交大版，1984，绪论、第 1 章2.周维垣：高等岩石力学，水利版，1991，绪论3.李铁汉等：岩体力学，地质版，1979，绪论4.Muller：岩石力学，煤炭版5.谷德振：岩体工程地质力学基础，科学版，1979，绪论6.Hoek 等：岩石边坡工程，冶金版，第 1 章7.Brady 等：地下采矿岩石力学，煤炭版，1990，第 1 章8.于学馥：岩石力学新概念与开挖结构优化设计，科学版，1994方式： 讲授 3+自学 3第二章 岩石的变形、强度与强度理论内容： 1.材料的变形2.岩石的强度变形特征，强度理论参考： 1.肖树芳等：岩体力学，
3、地质版，第 1 章，第 3 章2.Vutukuri 等：岩石力学性质手册(第 1 册)，水利版，1981方式： 讲授 3+自学 9第三章 节理地质力学特征、节理网络模拟技术内容： 1.节理地质特征的定量描述2.节理的抗剪强度23.节理网络模拟技术参考： 1.ISRM：岩石力学实验建议方法(上)，煤炭版2.肖树芳等：岩体力学，地质版，第 2 章3.Vutukuri 等：岩石力学性质手册(第 4 册)，p.2-194.周维垣：高等岩石力学，水利版，1991，p.29-355.S.C.Bandis：FundamentalofRockJointDeformation，6.潘别桐：岩体结构面网络模拟及应
4、用，p.1387. 陈剑平：随机不连续面三维网络计算机模拟原理，东北师范大学出版社方式： 讲授 3+自学 9(其中上机 6)第四章 节理岩体的变形与强度内容： 1.节理对岩体应力状态的影响2.节理岩体的变形3.节理岩体的强度参考：著作 1.铃木光：岩体力学与测定，p.228-2392.张清：岩石力学基础，铁道版，p.157-1643.Yashiraka： Joint Stiffness and the deformation Behaviour ofDiscontinuous Rock，p.23-274.鲜学福等：层状岩体破坏机理，p.63-865.Hoek：Strenth of Jointe
5、d rockmasses，p187-2126.肖树芳等：岩体力学，地质版，第 2 章7.Hoek 等：岩石边坡工程，冶金版，第 5 章近期论文1刘新荣,姜德义,鲜学福,任松：单节理岩体在真三轴压缩状态下强度特性的分析，力学与实践，2000 年 02 期2李建林,孙志宏：节理岩体压剪断裂及其强度研究，岩石力学与工程学报，2000 年04 期3周建民,许宏发,杨红禹：岩体节理法向变形的数学模型分析，岩石力学与工程学报，2000 年 S1 期4朱凡,严春风,朱可善：岩体经验强度准则参数的反分析研究，重庆建筑大学学报，2000 年 S1 期5白明洲,王连俊,许兆义：工程岩体抗剪强度参数的数值分析及应用
6、，北方交通大学学报，2001 年 04 期6陆晓敏,任青文：基于有限元与块体元法的地下洞室变形及稳定分析，工程力学，2001 年 04 期7何江达,张建海,范景伟：霍克-布朗强度准则中 m,s 参数的断裂分析，岩石力学与工程学报，2001 年 04 期8吴继敏,A.Mabtab,XuShulin：岩体节理抗剪强度的巴顿方程评价(英文)，工程地质学报，2001 年 04 期9李铁锋,潘懋,刘瑞珣：基岩斜坡变形与破坏的岩体结构模式分析，北京大学学报(自然科学版)，2002 年 02 期10杜景灿,汪小刚,陈祖煜：结构面倾角对节理岩体的连通特性和综合抗剪强度的影3响，水利学报，2002 年 05 期
7、11昝月稳,俞茂宏,王思敬：岩石的非线性统一强度准则，岩石力学与工程学报，2002 年 10 期12伍佑伦,王平,钱锋：数值方法中岩体力学参数的选择，武钢技术，2002 年 04 期13王亮清,唐辉明,张宜虎：岩体质量及变形模量确定方法的研究，化工矿物与加工，2003 年 08 期14任伟中,王庚荪,白世伟,丰定祥,陈锦清,贾中和：共面闭合断续节理岩体的直剪强度研究，岩石力学与工程学报，2003 年 10 期15王毅,聂德新,张景科,雷启云：岩体裂隙化程度与岩体变形参数的关系研究，岩石力学与工程学报，2003 年 S2 期方式： 讲授 3+自学 6(读书报告)第五章 节理岩体的分析方法内容：
8、1.赤平投影，极限平衡解析，离散元，FLAC 法2.模型试验参考： 1.Hoek 等：岩石边坡工程，冶金版，第 7，8，10 章，附录 1，22.王泳嘉：离散单元法及其在岩土工程中的应用，东工大版3 孙广忠：岩体结构力学，科学出版社4.徐挺：相似理论与模型试验，中国农业机械出版社方式： 讲授 3+自学 9(其中上机 6)第六章 岩体工程理论与实践内容： 1.岩体工程分析系统2.岩体加固方法参考： 1.Hoek 等：岩石边坡工程，冶金版，第 1，4 章2.Brady 等：地下采矿岩石力学，煤炭版，1990，第 9，18 章3.姚宝魁等：地面岩体处理及加固研究的新进展，科技版，p.1134.赵明阶
9、等：边坡工程处治技术，交通版，第 6，9 章方式： 讲授 34II. 阅读指导第一章 岩体力学的概念一、岩体、岩体力学、岩体工程1. 岩体（1）岩体的定义岩体最简单的定义就是 岩体=块体+裂隙岩体的尺度决定“块体”和“裂隙”的尺度，更直接决定着在具体论述一个研究对象中，“块体”和“裂隙”是什么。在宏观尺度上，如果以断层、不整合面、层理等不连续面作为“裂隙”，则“块体”就是这些“裂隙”切割包围的部分。如果以节理、卸荷列席等不连续面作为“裂隙”，则“块体”就是这些“裂隙”切割包围的部分。通常，工程上研究的岩体就是这一尺度。在细观尺度上，“裂隙”主要是矿物颗粒的边缘、微构造、微裂隙，则“块体”主要是
10、矿物颗粒。细观尺度的研究，是岩体力学理论研究的主要尺度。在微观尺度上，“裂隙”主要是矿物晶格界面，则“块体”主要是原子。一般，微观尺度的研究已失去工程意义。（2）岩体的力学介质特征从力学介质的角度讲，岩体具有不连续性、非均质性、各向异性。简称岩体的“三性”。（3）裂隙的特征及其意义裂隙最基本的特征是它造成了岩体物质的不连续。由于裂隙的发育，使岩体在经受荷载作用时，表现出与人工材料极为不同的特征。如果裂隙在岩体中是贯通的，岩体的变形将以块体的移动为主导。如果裂隙在岩体中是不贯通的，岩体的变形将以裂隙的扩展和块体的变形移动为特征。因此，研究裂隙的力学行为是岩体力学最基本的课题之一。（4）岩体的物质
11、特征和环境岩体是自然地质历史的产物。岩体来源于原有的地壳物质，并经历了多次复杂的地质构造作用，岩体其本身带有与生俱来的内部结构的复杂多变，力学性质不可逆，和岩体的稳定有自组织特征，不能被人们作自由选择。岩体的孕育、发展、变化是自然规律控制的结果，岩体经历着受内外地质作用和人类活动的影响而不断破坏的过程。人们只可以立足于“利用”，而不应该立足于“改造”。岩体动态变化的控制因素是岩体所赋存的自然环境。岩体所处的环境是由应力场、渗流场、温度场和人类工程荷载构成的。岩体作为地球岩石圈的一部分，受地壳运动、大气运动和天体运动的影响，风化、卸荷和人工开挖在岩土体动态变化中有直接的影响。岩体的稳定是不稳定状
12、态下的动态平衡，静止的孤立的看问题的观点和方法是错误的。由于岩体所处的环境，决定了岩体稳定性分析的基础是区域稳定性。2. 岩体力学（1）定义研究岩体在力的作用下的变形和破坏的科学，叫岩体力学。（2）岩体力学的研究方法a. 传统的固体力学研究方法5将岩体作为材料进行力学研究的方法基本上是固体力学的研究方法。其技术路线和研究方法可以图示如下：制作试件试验机力学实验获得变形曲线（- -t）建立本构方程应用方程进行实际工程计算最大问题：i. 试件的代表性； ii. 曲线的可重复性。b. 反分析法也称为黑箱法。基本思路是不考虑引起岩体变形的诸因素及其作用，而直接通过测量分析最终变形的结果，采用统计分析原
13、理及理论计算方法反演。c. 工程分析方法最常用最实用的方法。主要思路图示如下：现场调查分析经验判断+理论分析综合结论经验判断既包括专家判断，更包括统计分析。3. 岩体工程简单地说，任何对岩体的开挖，都可以称为岩体工程。从实际工程看，主要是边坡、硐室、基础。岩体工程的本质，是由于岩体开挖，破坏了岩体本身的生存状态，岩体为达到新的平衡状态而进行调整，人们为适应这个调整而进行的工作。因此，一个合格的岩土工程师只能为适应岩体开挖后的调整而做工作。二、岩体力学的过去、现状与发展1. 岩体力学源于固体力学、土力学和工程地质学2. 岩体力学正在形成自己的研究方法和理论3. 岩体力学离不开工程实践的总结源于工
14、程实践的经验公式的认识，必须有一个哲学的认识高度。归纳法与演绎法都是人类认识自然、认识社会的正确方法。经验公式是已经证明了的客观真理的总结。可靠度表达的方法是人类认识的主要方法。4. 新的数理理论将引起岩体力学发展的飞跃人类对成果的总结，必须以“数学”的形式来表达。新数学（如“新三论”）将为岩体这类非线形对象提供新工具。第二章 岩石的变形、强度与强度理论一、材料的变形（1）根据材料应力应变关系，材料的变形分为：弹性、塑性、粘性。弹性：线弹性、非线弹性。前者也称 Hooke 体。塑性：理想塑性，也称 Newton 体。粘性：变形速率与应力是线形关系。（2）材料变形与时间有关，因此材料具有流变性。
15、流变分为：蠕变（creep）松弛（relax）。蠕变：应力不变，变形随时间增加而增加。松弛：变形不变，应力随时间增加而减少。6二、岩石的强度变形特征，强度理论1. 岩石的变形特征（1）岩石的变形实验岩样的制备要符合规范（国际标准、国内行业标准）。压力机的结构和分类。球性压头、端面摩擦、普通或刚性压力机。加载速率。加载方式：单调、循环加载。（2）岩石的变形曲线全过程曲线，曲线分类。（3）岩石变形机制细观破坏过程与机制。声发射与 Kaiser 效应。（4）循环加载曲线包络线基本等于变形曲线。回滞环、弹性后效、岩石的记忆。疲劳破坏与疲劳强度。（5）蠕变曲线特征，不同蠕变阶段，长期强度。2. 岩石的强
16、度特征抗压强度、抗拉强度、抗剪强度。抗剪强度是工程实践中最具意义的强度特征。3. 岩石的强度理论（1）概念破坏条件、破坏形式、破坏机制是不同的概念。强度理论是对破坏条件、过程、机制的系统化描述。破坏准则（强度准则）是破坏条件的数学表达。（2）Mohr 强度理论Mohr 强度理论是剪切强度理论。Mohr 破坏条件是剪切面上的剪应力超过抗剪强度，而剪应力与正应力有关。Mohr 强度准则是平面状态的准则。具体强度准则是： cos2sin31确定一个合理的 c、 值，该强度准则是很实用的。（3）Hoek-Brown 经验公式源于 Mohr 准则，按有效应力加以修正。修正的依据是模型实验。具体公式是：
17、13321()mScc式中 破坏时最大有效主应力；1最小有效主应力；37c岩石单轴抗压强度；m、 S系数，由几百组试验数据统计而得，见表，其值愈低，岩体愈破碎，反之，岩体愈完整。表 霍克布朗准则的值13321()Scc1最大主应力3最小主应力c岩石单轴抗压强度碳酸岩类,具很发育的结晶、解理，如白云岩、石灰岩、大理岩等泥质岩石，如泥岩、粉砂岩页岩、板岩（压力垂直层理、片理）砂质岩石，晶间裂隙少，如砂岩、石英岩细粒多矿物，火成结晶岩、安山岩、粒光岩、辉绿岩、流纹岩等粗粒多矿物，火成岩及变质岩,如角闪岩、片麻岩、华岗岩、辉长岩、苏长岩、石英闪长岩完整岩石试件试件内无裂隙m7S1m10S1m15S1m
18、17S1m25S1质量极好的岩体、岩块相嵌紧密,仅存在粗糙未风化节理,节理间距 1-3mm3.5S0.1m5S0.1m7.5S0.1m8.5S0.1m12.5S0.1质量好的岩体，新鲜到微风化岩石，节理轻微扰动，间距 13mm0.7S 0.004m1S0.004m1.5S0.004m1.7S0.004m2.5S0.004中等质量的岩体，具几组中等风化的节理，间距 0.31m，有扰动m0.14S 0.0001m0.20S0.0001m0.30S0.0001m0.34S0.0001m0.50S0.0001质量低的岩体，具大量夹纽风化节理，间距 3050mmm0.04 m0.05S0.00001m0
19、.08S0.00001m0.09S0.00001m0.13S0.00001极差的岩体，具大量严重风化节理，并夹泥，间距 50mmm0.001S0m0.010S0m0.015S0m0.017S0m0.025S0第三章 节理地质力学特征、节理网络模拟技术一、节理地质特征的定量描述定量指标是节理计算的基础。ISRM 建议了十个计算指标：方位、间距、长度、贯通度、粗糙度、裂壁强度、张开度、充填、渗流、块度。二、节理的抗剪强度1. 单条节理的抗剪强度（1）Patton 公式 )tan(i式中：i 是爬坡角。（2）Barton 公式 bnnJCSRlogta式中：JRC-节理粗糙度系数（ joint ro
20、ughness cofficient），测试方法有基线法、经验法。JCS-裂壁强度（joint compressure strength)，测试方法有 Smith Hammar 法、回弹仪法。b-基本摩擦角，斜面法测。2. 多条节理的抗剪强度没有一个公认的方法，一般采用最不利位置（即最大剪应力方向）节理计算。在应力场已定的情况下，最大剪应力方向可由理论计算得到。三、节理网络模拟技术1. 节理网络模拟是岩体定量计算的基础。82. 节理网络模拟技术节理网络模拟技术是在有限的指定平面内，尽可能真实地再现节理在野外露头上所展现的发育图象。用节理描述的定量术语，就是将节理的方位、间距、长度、贯通度按本身
21、的分布规律，随机地描绘出来。采用的最基本的数学方法是 Monte-Carlo 方法。Monte-Carlo 法的基本思路是：对某一随机参数（如节理的方位）统计出它的分布函数，在再现时，利用等概率方式产生变量值，用此变量值利用分布函数反求函数值，作为这一次随机变量的值。（举例图示）对节理的方位、间距、长度、贯通度进行同样的工作，可以得到节理网络的模拟结果。目前一般是平面的，但已有三维方法。3. 应用利用模拟的节理网络图，可以计算：已连通的节理路径，求贯通的破坏面、地下水流方向及路径；求 RQD（岩石质量指标）；建立节理岩体计算的力学单元模型，特别是在 DEM 计算中。第四章 节理岩体的变形与强度
22、一、节理对岩体应力状态的影响二、节理岩体的变形三、节理岩体的强度参考文献成果：中间主应力对节理岩体的强度特性是有影响的，在一定条件下，甚至可以成为主要的影响因素Hoek-Brown 准则中的参数 m,s 与断裂韧度 KIc,KIIc 联系起来,该判据与试验值有较好的一致性,并由此估算岩体的强度。岩体节理法向变形的对数模型、双曲线模型、幂函数模型。用幂函数模型描述的回归曲线以及根据试验参数得到模拟曲线与试验值比较误差均较小。Hoek-Brown 准则参数 m 和 s,用直剪试验的方法尚不合理,提出了一种改进的参数反分析的正演法。使用数值分析方法,模拟了节理岩桥组合剪切实验过程,计算了岩体抗剪切破
23、坏强度参数并应用于工程实践。把有限元与块体元法结合起来，用来分析地下洞室围岩的变形及稳定性。此法在洞室附近使用块体元模型，以反映节理岩体变形的不连续性，而在远处使用连续的有限元模型，以减少计算工作量。针对含断续节理岩体强度存在明显各向异性的特点，运用断裂力学理论建立该类岩体霍克布朗强度参数，的数学表达式，证明了，值不仅与节理产状有关，而且还是围压 的二次函数。应用最小平方法并编制一些计算程序,模拟了巴顿方程的三个参数并得到了理想的结果。确定岩体结构面连通率，首先在岩体结构面网络中搜索到结构面-完整岩石组合的最小抗剪力路径,然后在此最小抗剪力路径上计算结构面的连通率。在考虑结构面的倾角后,推9导
24、出计算结构面抗剪应力的公式,进而提出在岩体结构面网络中搜寻最小抗剪力路径的方法。新的确定岩体综合抗剪强度的方法,该综合抗剪强度不仅考虑了结构面和岩桥的抗剪破坏机理,还考虑了另一重要因素结构面倾角的影响.综合统一强度理论和 Hoek-Brown 强度准则的优点,提出一个适用于岩石的非线性统一强度准则。这一准则既考虑岩石拉压强度相差较大的特点,又考虑了中间主应力效应及其区间性。Hoek-Brown 强度准则和非线性双剪强度准则在 平面上构成了岩石屈服破坏面的内边界和外边界,它们均为所提准则的特例。岩石的非线性统一强度准则,其子午线是非线性的,其参数与 Hoek-Brown 准则的参数一致,可以用岩
25、石的常规三轴试验结果按 Hoek-Brown 提出的回归公式节理岩体的强度模型与变形特性都与岩体中的岩块材料性质、岩体中结构面性质及其分布形式以及所处的地应力环境有关,提供了不同条件下的岩体力学模型的数学表达式,为数值计算中节理岩体力学模型的选取提供参考在用 RMR 法进行岩体质量评价及参数估算时,RQD 的计算宜采用体积节理数法。深入分析了直剪条件下含共面闭合断续节理岩体的变形和破坏机理,并在此基础上建立了这类岩体的初裂强度和贯通破坏强度准则。选用单位面积节理数即平硐内硐壁每 5m 硐段的裂隙总条数作为岩体裂隙化程度的量化指标,运用单位面积节理数指标,通过数理统计方法统计分析岩体中的裂隙条数
26、,探讨了该指标与岩体变形参数的关系,为可利用岩体的评价提供了较好的理论基础。第五章 节理岩体的分析方法一、赤平投影，极限平衡解析，离散元，快速拉格朗日法法1. 赤平投影2. 极限平衡解析3. 离散元（DEM）（1）基本思路Newton 运动力学。（2）计算结果块体移动结果，即岩体的位移破坏模式和范围。（3）存在问题主要是应力计算有问题。4. 快速拉格朗日法（FLAC 法）各种数值计算方法在岩土、边坡稳定分析中应用虽近几年有很大的发展，但这些方法其理论本身以及采用的算法都有着各自的局限性。有限元法和边界元法都有小变形的假设。近几年发展起来的快速拉格朗日法(Fast Lagangian Analy
27、sis of Continua，简称 FLAC 法) 则是较好的吸取了其他数值方法的优点并克服其缺点而形成的一种新型数值计算方法。FLAC 法基本原理类同于离散单元法，但它却能像有限元那样适用于多种材料模式与边界条件的非规则区域的连续问题求解。在求解过程中，FLAC 又采用了离散元的动态松弛法，不需求解大型联立方程组，便于计算。另外，FLAC 法不但能处理一般的大变形问题，而且能模拟岩体沿某一软弱面产生滑动的变形。FLAC 法能针对不同的材料特性，使用相应的本构方程来比较真实地反映实际材料的动态行为。FIAC 法还可考虑锚杆、挡墙、抗滑桩等支护结构与围岩的相互作用。二、模型试验模型试验又称物理
28、模型试验，是比较传统有效的分析手段。当材料性质与分析对象比较接近时，可以得到比较直观可靠的结果。10模型试验所依据的理论主要是相似理论，要求模型和对象在几何、物理、力学三个同时方面满足相似关系。对岩土材料而言，这是比较难的。比如，在几何尺寸缩小的条件下，要保持重力和强度与几何的对应关系就很难。因此，模型材料的选制是限制模型试验应用的因素之一。模型试验的另一限制是边界条件。比如，在有限的模型尺寸内，要真实模拟发育的节理就非常困难。随着数值分析方法的发展，模型试验会越来越被替代。但是，在目前，模型试验仍然是节理岩体最重要的分析方法之一。第六章 岩体工程分析概要一、岩体工程分析系统概念，边坡专题为例
29、二、岩体加固方法锚杆（索）、注浆加固的设计、施工、试验、检测11道路岩质边坡分析专题（提纲）一、道路边坡应力状态1. 边坡应力分布的一般特征（1）应力分布特征边坡应力分布最基本的特征是：坡脚为剪应力集中区，坡顶为拉张应力区。（2）边坡应力与坡高、坡度的关系边坡应力随坡高（左图）、坡度的增加线形增加。2. 不同坡型边坡应力分布特征（1）折线型在下陡上缓的情况下，应力集中的部位仍分布在整个边坡的坡脚；在坡面变坡处，可在形成新的拉张区。在上陡下缓的情况下，应力集中的部位位于变坡点。应力等值线图显示，最大主应力集中的程度有所降低。（2）台阶型在台阶型边坡中，边坡中的最大主应力集中区分别出现在边坡坡脚和
30、台阶平台上的坡脚处。随着台阶数的增加，出现最大主应力的集中区和最小主应力下降区的次数随之同步增加，但应力集中的强度下降，增加台阶级数可以改善应力集中现象。台阶宽度的增加，坡脚应力增加，阶脚应力下降。应有最佳宽度。12二、道路岩质边坡坡度与各因素的相关关系1. 灰色关联理论分析灰色关联理论分析过岩体结构各因素在边坡分析中的相关性系数，按与坡度相关的重要性排列，各因素的顺序依次是：回弹值 0.98、粗糙度 0.98、产状 0.94、块度 0.92、结构面长度 0.87。2. 统计分析利用调查数据作散点图来研究两者相关性和相互关系。（纵轴为坡度）（1）岩石回弹值 （2）结构面组数 （3）结构面长度（
31、4）结构面 JRC （5）岩体块度 （ 6）坡高按斜率大小排列的各因素对坡度影响的重要性的顺序依次是块度、回弹值、长度、JRC、坡高、组数。三、道路岩质边坡坡度的确定1. 影响岩石边坡坡度各因素的分析对大量边坡的分析、研究结果表明，影响岩石边坡坡度的各因素中，按其重要性依次是岩体块度、岩石回弹值、结构面长度、结构面 JRC 等。产状和地下水的影响因难以直接与坡度关联或难以量化而未排序。边坡的稳定是由它的物质特征和岩体结构特征所控制的。岩石回弹值反映岩块的强度，岩体的块度反映岩体的破碎程度，它们的综合特征反映了岩体的力学性质和强度特征。岩体的强度将决定坡度的陡缓。地下水也直接影响边坡坡度。岩体结
32、构面的特征反映边坡岩体的切割特征。但随边坡空间位置的改变，它们的影响也随之变化，因此岩体结构面的特征与边坡坡度是间接的关系，2. 统计样本的选取岩石边坡坡度与决定岩体结构的各因素（参数）有关，从既有边坡的统计分析中获得坡度与各参数之间的关系是边坡设计研究的关键。13通过野外调查已经获得了不同状态的铁路和公路岩石边坡 199 个。但是，这些边坡并不能不加区别地用于坡度设计的研究之中。只有设计合理的稳定边坡才能作为坡度设计研究的对象。由此，在 199 个原始样本中选出了 166 个有效样本。3. 坡度计算关系式的建立统计分析表明，岩石回弹值和岩体块度与坡度关系最重要、相关性最好，能够比较全面地反映
33、岩体特征对坡度的影响。回弹值和块度大小表达岩体强度和完整性特征，这种特征可用岩体质量 RQ 来表述。统计曲线显示，块度呈对数正态分布，为了使数据在定义域内较为均匀，便于计算分析，将块度用它的自然对数表示，于是岩体质量 RQ 可定义为：(1)RQDlog式中，R 是 HT75 型回弹仪测得的回弹值， D 是岩体块度，单位 cm，计算式为：(2)nd将野外调查获得的 166 个稳定和基本稳定边坡的回弹值和块度按式(1)计算出岩体质量RQ，并将 RQ 与坡度的对应关系点绘于图。图中实线是 RQ 分段统计的均值连线，用以指示 随 RQ 的变化趋势。分析图可以发现， RQ 与坡度呈带状对应关系，坡度随
34、RQ 的增加而增加，实际结果验证了岩体的物质特征与坡度相关的理论分析，用 RQ 建立坡度计算的定量关系式是可行的。对图用各种函数曲线进行拟合，按复相关系数进行拟合效果的比较，结果表明对数曲线拟合的复相关系数最大，因此，确定 RQ 与坡度的计算式为：(3)14713.ln(og)RD坡度设计必须考虑水的影响，沿用工程中实用的折减系数的方法处理地下水的作用问题。地下水状态 干燥 湿润 滴水 流水折减系数 w 1.00 0.85 0.70 0.60地下水的作用导致岩体质量降低，因此它的折减对象是 RQ。于是按 RQ 计算坡度的定量关系式就变成：(4)14713.ln(log)wRD坡高分段的坡度折减
35、率坡高(m) 2030 3040 4050 5060 6080 80100 100坡度折减率 1.00 0.96 0.90 0.86 0.83 0.80 0.80四、道路岩质边坡稳定性评判14根据道路工程实践，边坡稳定性分类标准按设计、施工和维护时边坡的破坏程度和边坡防护的工程量与工程措施的大小，将道路岩石边坡按稳定程度分为三类：稳定边坡、基本稳定边坡、不稳定边坡。如果某因素的分类分布特征差异明显，则选作稳定性分类指标。1. 参数计算1.1 块体稳定性系数 K（1）平面破坏(1a)afjs(/).1103式中，当块体无偏时系数为 1，当块体偏斜时系数大于 1。于是，平面破坏的稳定性系数 Kf
36、的计算式为：对层理 (1b)aJRCffjtn()5对其它结构面 (1c)ffjt(.)30（2）楔形破坏令偏斜系数为：(2a)awls().1106则楔形破坏稳定性系数 Kw 的计算式为：(2b)JRCJRCw lcostn()costan()si21122b b式中，当结构面为层理时， b 取 15；其余 b 取 30。按以上各式分别计算边坡上所有块体的稳定性系数后，综合的块体稳定性系数 K 由下式决定：(3)Kfiwjmn(,)1.2 结构面长度 L令 lil j /h，式中， lj 是结构面实测长度， h 是边坡高度。对层理， li 为 1，则边坡结构面长度(4)Lnli11.3 可动
37、块体类型数 N在坡面上出露的稳定性系数小于 1.5 的块体的总数，就是可动块体类型数 N。2. 边坡稳定性的综合评判法（1） 隶属函数的建立15对参数值分段统计，考虑一有限论域，即可得出隶属函数。（2）权函数的确定当各参数取不同值时，边坡岩体的性状是不同的。在不同的岩体性状下，各因素在边坡稳定性评判中所起作用的大小或重要程度是不同的，因此，应根据参数的变化对各参数取不同的权值。为了研究权值随参数的变化规律，按已有的样本分类和各样本的参数值，对模糊关系方程作逆运算得到权值，然后统计权值随参数的变化，作为确定权函数的依据。3. 模糊综合评判五、复杂岩质边坡稳定性分析方法对复杂边坡进行稳定性分析的思路和步骤是：(1) 通过野外实地调查，查清并测绘边坡岩体的地质条件和岩体结构特征，按工程地质方法进行边坡稳定性的初步分析，建立边坡岩体力学模型。(2) 运用数值分析、物理模型试验、理论计算等定量定性分析评价方法和技术，对边坡岩体在荷载作用下的应力、变形、破坏和强度特征进行分析，计算确定边坡的总体稳定性和边坡的稳定坡度。(3) 根据边坡岩体的变形破坏和稳定分析结果，结合工程结构形式，提出不同工程结构所要求的工程地质参数，如桥基埋深等。(4) 需要时，提出边坡加固方案。工程实例
