反傾層狀巖質邊坡失穩的斷裂力學分析

(中國礦業大學(北京) 力學與建筑工程學院，北京 100083)

1 引言

隨著地質過程的不斷演化和外界荷載的反復作用，在邊坡內部和表面會形成大量的節理和裂隙等結構面，邊坡的失穩破壞主要受一組或多組主控結構面控制。反傾層狀巖質斜坡作為潛在的高危地質災害承載體在自然界中分布廣泛，尤其在礦山、水電和交通等工程領域。其破壞主要由一組與走向近似且插入巖層內的主控裂隙組控制。如我國遼寧鞍山大孤山露天鐵礦的西南幫曾發生過大規模傾倒滑坡，給下方作業人員生命和工程建設帶來了嚴重威脅。

隨著巖土工程學科的發展，國內外學者對反傾巖質邊坡失穩破壞的模式和力學機制做了深入研究，取得了豐碩的成果。Goodman等[1]最早提出基于極限平衡理論的懸臂梁分析方法。Aydan等[2]基于極限平衡理論，建立了懸臂梁彎曲模型， 通過不斷迭代計算得到了反傾邊坡坡腳剩余下滑力，作為評判邊坡失穩的標準。Adhikary等[3]通過實驗對Aydan的理論做出了改進和完善。盧海峰等[4]在Adhikary的懸臂梁模型分析基礎上，修正了巖體重度、層間凝聚力和折裂面形式等方面的問題，提出了新的失穩判據，使其更符合工程實際。蔡躍等[5]利用離散元數值模擬軟件UDEC模擬分析了邊坡彎曲傾倒破壞特征，對影響邊坡穩定性的各種因素進行了探討。鄭允等[6,7]針對反傾邊坡條塊細長比較大的情形，基于塊體極限平衡理論，考慮了地震和坡頂荷載的作用，推導了坡腳剩余下滑力的公式。……