失稳模式的判断方法

为了方便YCW程序与块体理论作对比，以块体理论的一个典型例题[5]作两种方法的比较，例题中有四组结构面，两个边坡面分别是坡面与边坡顶面，列在表6-2中。

YCW程序的缺点之一是只能考虑单一的边坡面，即将边坡当成简单平面来考虑，不能表达边坡顶面或折面。另外，YCW程序不能分别计算各结构面的摩擦系数，只能笼统地给出一个边坡的摩擦系数。

表6-2　边坡与结构面几何参数

根据表6-2所列数据，YCW程序作失稳模式判断如图6-7所示。

图6-7　YCW程序失稳模式判断图(www.xing528.com)

程序分析结果表明，第2组结构面处在倾倒区，边坡可能出现倾倒破坏；第1组结构面与第4组结构面在滑动区组成楔形体，可能出现楔形体滑动破坏。

在图6-7中，黑点代表结构面的赤平投影点，旁边的阿拉伯数字代表该组结构面序号。“＋”号表示两组结构面交棱线的倾向和倾角，旁边的数字代表是由那两组结构面组成，如“＋1/4”代表该点是第1组和第4组结构面的交棱线的倾向和倾角。外面的大圆代表水平面的赤平投影大圆，中间的小圆代表岩体的摩擦角，即摩擦圆。长的浅色弧线是开挖面的大圆，代表开挖面的方位。紧靠摩擦圆的月牙形外侧曲线很重要，它是开挖面在±180°视倾角范围，赤平投影点相连组成的曲线。

定义滑动区是在大于摩擦角形成的同心圆，且小于边坡面的视倾角的范围内，即开挖面视倾角组成的曲线与摩擦圆之间。围成的月牙形的区域，限定在与边坡面±20°夹角范围内。当结构面的赤平投影点落在滑动区域内时，认为有可能沿该组结构面产生滑动，在图6-7中，第4组结构面赤平役影点落在滑动区附近，但与边坡面法线方向的交角为30°，超过20°的限定范围，程序认为并不会沿第4组结构面产生滑动。

如果两组结构面的交棱线赤平投影点落在滑动区，则有可能产生楔形体，沿交棱线滑动破坏，在图6-7中，符号“＋1/4”代表第1组和第4组结构面组成可能滑动的楔形体。

如果结构面的倾向是在开挖面的相反方向，虽然不会沿该结构面产生滑动破坏，却有可能产生倾倒破坏。倾倒范围在开挖面相反方向的正负20°区域内。如果倾角平缓，也不可能产生倾倒，倾角在(120°—坡面倾角)～90°之间，若结构面赤平投影点落在倾倒区，将有可能产生倾倒破坏。倾倒区在如图4中所示左上角弧形区域内，第2组结构面赤平投影点落在该区域，则认为结构面有可能产生倾倒破坏。

在YCW程序失稳模式判断中，当某组结构面赤平投影点落在滑动区外且靠近滑动区时，应当谨慎，不能简单的定性为沿该组不会产生滑动、楔形体或倾倒破坏，因为滑动区规定为边坡面法线方向±20°夹角范围为滑动区，是人为的规定，是经验性的判断。另外，输入结构面可能有几组是统计结构面，统计数据有一定的离散性，因此，失稳模式的判断结果只是定性的分析，需要根据工程地质的实际情况，要慎重下结论。