第
23
卷第
4
期
湖南科技大学学报(自然科学版}
VoL23
No
.4
Dec.
2008
2008
年
12
月
Journal
of
Hunan
University
of.
Science
&
Technology(
Natural
Science
Edition)
层状边坡岩体结构稳定性位移判据
张慧梅
(西安科技大学力学教研室，陕西西安
71
∞
54)
摘
要:根据边坡岩体渐进性破坏机理，分析了层状边坡岩体结构屈曲和后屈曲的实际变形和整体破坏过程;以其地质背景及
力学作用机制为依据，考虑边坡的材料、变形特点及结构特征，抽象出实际工程中常见的满足岩梁简化条件的各种力学模型.应用
后屈曲能量准则，进一步研究结构分叉后平衡路径的演化途径，给出不同约束条件下以边坡上部滑动位移、剪切滑动的极限长皮等
为控制变量的边坡溃屈和剪切滑动的位移判据.研究表明:该判据真实反映了层状边坡岩体结构由分叉点后屈曲性态到极佳点后屈
曲性态转化的搞合过程，补充了已有的岩体结构稳定性位移
~J
据理论，可使边坡位移理论的研究进一步工程化.图
2
，参
9.
关键词:岩体结构;后屈曲;渍屈;剪切滑动;位移
~J
据
中固分类号:
TU457
文献标识码
:A
文章编号
:1672-9102(2008)04
一
0061
一
06
边坡整体的溃屈和坡脚处的剪切滑动是层状边
坡重要的破坏方式[叫.在岩层重力等荷载的作用下，
薄板状的岩层沿层间挤压带启开，发生差异性层间错
动，岩体在裂隙面上的剪应变累积起来.这种剪位移
在临空条件较好时，受软弱层面本身剪切特性的控
制，但当坡脚附近无临空条件时，差异性层间错动受
阻，坡角上部岩层和下底层脱离并向外鼓出，发生隆
起弯曲变形，这时边坡具有以岩板或岩梁的形式发生
屈曲的特性.在这类边坡工程中，由位能增量泛函驻
值所确定的平衡构形，一般情况下将是系统状态变量
的非线性方程，从而会产生若干不相关的分支解，使
岩体结构在外在条件的变化之下丧失唯一性，呈现分
叉现象
[4]
如果初始后屈曲状态稳定，则岩体仍有一定
的承载力并产生相应的变形，结构和材料的储能潜力
将进一步发挥.随着载荷的进一步作用及岩层的蠕
变，滑移弯曲变形进一步加剧，模态幅值不断增大.由
于边坡岩体的应力调整及分异作用，坡脚附近的最大
剪应力显著增加，坡体沿着早期发育的结构面产生流
变变形，并以剪切破裂-裂缝张裂扩展-剪切破坏的
形式进行，边坡脱离底层的长度由于坡脚处开裂长度
收稿日期
:2008-05-04
的增加而增加，致使模态幅值减少.随着边坡上部滑
动段连续下滑，屈曲模态的变化重复上述过程.在累
进性破坏的基础上，边坡下部锁固段的有效长度逐渐
减少，其间残留的最终锁固段达到某一极限值时被突
然剪断，使岩体边坡坡脚处结构面临空，边坡岩体整
体剧烈下滑，完全失稳.
l
层状岩质边坡简化模型及屈曲性态
1.1
边坡的简化模型
根据实际工程中常见的满足岩梁简化条件的层
状岩质边坡破坏类型口气将其简化为如图
1
所示的力
学模型.岩梁后屈曲状态图如图
2
所示.
#
øJ
f
矿
111'/
矿
/
A/
/Ø
(a)
(b)
(c)
(a)
两端佼支
(b)
一端钦支一端固支
(c)
两端困支
图
1
层状岩质边坡力学模型
Fi
g.1
Mechanical
model
of
rock
bedding
slope
基金项目:国家自然科学基金
(40872177)
;陕西省自然科学基金
(SJ08A2
1);陕西省教育厅专项基金
(08JK359)
作者简介:张慧梅(1
968
斗，女，山西大同人，博士生，副教授，主要从事岩石力学与固体力学的教学与研究.
61
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