岩体稳定性评价方法-工程地质

岩体稳定性的评价方法，近十几年来发展很快。但是，这些方法都还不很成熟，不够完善，各种方法各有其优缺点和应用条件。因此，应当尽可能采取多种方法结合使用，互相检验和补充。当前应用比较广泛的是定性分析法、定量分析法和试验分析法。

1.定性分析法

定性分析法是传统的工程地质学的研究方法，仍是岩体稳定性评价的基本方法。用这种方法取得的定性分析成果和经验数据，仍应成为进一步定量分析岩体稳定性的基础和指导性资料。定性分析法包括工程地质类比法和工程地质分析法。

工程地质类比法 工程地质类比法是工程地质学最常用的方法。它是根据对天然岩体的稳定性及已建工程岩体的稳定性进行大量的统计研究，与待建工程岩体的各种相应条件进行对比，从而确定待建工程岩体稳定性的方法。通常，在大量统计研究的基础上，各工程部门根据本部门的需要，制定出一系列的数据表，为不同地质条件下保持工程岩体稳定提出了可供参考使用的重要参数数据，例如边坡的坡度、高度，地下洞室的形状、衬砌厚度和支护要求，地基容许承载力等。由于表中给出的各种地质条件是有限的几个，不可能很全面，待建工程岩体的地质条件又很难与表中规定的条件完全相同，所以，表中数据只能作为重要的参考资料，只有在没有条件进行任何其他方法的定量评价时才不得不采用。

工程地质分析法 工程地质分析法是从现场工程地质勘测着手，对测绘和勘探以及必要的试验和观测资料进行工程地质分析，从而判断岩体的稳定性。这种方法的优点是对影响岩体稳定性的各种因素，特别是工程地质条件各方面因素考虑得比较全面；据以分析问题的各种资料都是实地勘测所得，比较符合现场岩体实际情况。缺点是提供的定性分析多，定量分析少。近二十多年来，地质力学在岩体稳定性评价中的应用日益得到发展。地质力学分析方法的基本内容可包括3个方面：一是根据破裂结构面的力学性质评价结构面的工程性质。例如从结构面抗剪强度来看，张性结构面较大，压性结构面其次，扭性结构面较小；变形模量则是压性面大于扭性面，扭性面大于张性面；透水性是张性面最大，扭性面居中，压性面最小。二是应用构造体系的理论确定结构面的组合、结构体的形式等岩体结构特征。三是根据构造配套恢复区域的构造应力场，为了解岩体中的天然应力状态指明方向。

2.定量分析法

定量分析法是当前发展较快、使用比较广泛的一种方法，也是进行岩体稳定性定量评价的主要方法。虽然这种方法尚不成熟，用于岩体稳定性分析还缺乏严密、系统的理论，但却代表着岩体稳定性评价方法的一个重要发展方向。定量分析法包括极限平衡法、力学解析法和数值计算法。(www.xing528.com)

极限平衡法 一般采用图解分析与结构受力计算相结合的方法，即用赤平极射投影图解及实体比例投影图解确定岩体中各种结构面的组合关系，并求得可能失稳块体的位置、产状、大小及可能的失稳形式。然后根据极限平衡理论，计算可能失稳块体在可能失稳方向上的安全系数 K（抵抗失稳的力与造成失稳的力之比）。K＞1 为稳定，K＜l 为失稳，K＝l 为极限平衡状态。此方法也称岩体稳定的结构分析法。

力学解析法 力学解析法是用特定边界条件下弹塑性力学的理论解来研究岩石的应力、应变、位移等力学行为的解析方法，如集中力作用下地基应力分布、圆形隧洞围岩的应力与位移分析等。力学解析法一般局限于连续介质的岩体，并且边界与受力条件简单情况。

数值计算法 数值计算法主要是指有限单元法。有限单元法是把被分析的岩体理想化为有限单元的组合体。各个单元之间通过若干个节点联结起来。假定单元体之间力的传递都是通过节点的，而且各单元之间保持着彼此互不分离又互不重叠的协调变形。每一个小单元体，各以其自身的力学参数（γ、E、μ、c、φ等）加以描述，视为是均质的；整个岩体用不同特性的单元加以离散化，将整个岩体的力学特征视为组成该岩体的各个小单元力学特征的总和。这样既方便地处理了岩体的非均质问题，又可得到整个岩体的力学平衡关系。

这种方法不仅可以模拟连续的弹性与弹塑性岩体，而且也可以解决块状、层状等不连续岩体的稳定性评价问题，甚至还可以用来分析流变等问题。其他的数值计算法还有边界单元法和离散单元法等。

3.试验分析法

试验分析法主要是指模型试验法与模拟试验法，常用的有相似材料模型试验、光弹性模拟试验及离心模型试验3种方法。模型模拟试验是在相似理论的基础上，用人工制造的模型和受力条件去模仿实际的工程岩体原形及实际的受力条件，通过室内模拟试验观察人工模型的稳定性来评价实际岩体的稳定性。这种方法，由于能够在模型的制作和试验中尽可能地考虑岩体的各种地质条件和受力状态，并使之与实际情况尽量接近，所以它是一种比较直观的方法，有时能够解决目前理论分析中尚不能解决的问题。目前限于试验条件的要求，试验研究远不如前述两种方法普及，但国内外重大工程的岩体稳定性评价工作都已把它列为一项重要的内容。