dips7.0岩质边坡运动学特征分析原理（平面滑动+倾倒+楔形体）

之前老白简单分享了一些dips7.0软件用于边坡稳定性分析的日常操作，现在说一下“dips7.0岩质边坡运动学特征分析原理（平面滑动+倾倒+楔形体）”，参考书籍为《边坡工程》，吴顺川编写，P191

1 赤平投影分析

（工程地质手册第五版，P1101）

赤平投影分析是岩质边坡中结构面分析的重要手段，它既可以确定边坡上结构面和临空面的空间组合关系，确定边坡上可能不稳定楔形结构体的几何形态，规模大小以及它们的空间位置分布，还可以确定不稳定结构体可能的变形位移方向，直观 、初步的作出边坡稳定性分析评价。

1.1 一组结构面

最简单的情况，首先分析结构面倾向与坡向，有以下三种情况

与坡向相反，则结构稳定；

与坡向相同，如果结构面倾角小于坡角，则属于不稳定结构；

与坡向相同，结构面倾角大于坡角，则属于稳定结构

1.2 两组/多组结构面

主要是通过分析结构面交点与边坡的关系进行分析，对于天然边坡而言，有以下三种情况

交点与坡向方向相反，边坡结构稳定；

交点与坡向相同，但交点在边坡投影外侧（倾角小于坡角），属于较稳定结构；

交点与坡向相同，但交点在边坡投影外侧（倾角小于坡角），属于较不稳定结构

2 运动学特征分析

在上文2.6滑动模式分析一节中，我们可以看到dips软件自带了几种边坡可能的破坏模式：平面滑动、楔形体滑动和倾倒破坏，接下来就简单说说这几种的具体判别。

2.1 平面滑动

根据边坡及结构面产状信息，绘制平面滑动破坏分析图，标示平面滑动破坏分析中的关键影响因素，如边坡面、摩擦圆、潜在滑面极点包络线、边界限制线以及平面滑动破坏区等

此例中，边坡面产状为走向N14°W、倾向NE, 倾角52°, 现场实测其摩擦角为30°, 边界限制角取土20°, 可得如图所示的平面滑动破坏区。

交点落在平面滑动破坏区的概率

根据软件的数据统计结果可知，落入平面滑动破坏区的结构面极点占总极点数目的3.14%, 所以此边坡产生平面滑动破坏的可能性很低，但实际工程中不可忽视其危害，应在潜在危险区域采取一定的工程措施进行防护。

平面滑动破坏区域的组成：内摩擦角圆+边界限制角+潜在滑面极点包络线

边坡面： 基于赤平极射投影法绘制的边坡面产状大圆

摩擦圆：根据结构面的摩擦角按照赤平极射投影原理作出的一个圆，在平面滑动破坏分析中需要考虑的是结构面的极点位置信息，所以摩擦角是从投影网的中心绘制，又称为极点摩擦圆

潜在滑面极点包络线：与边坡面产状对应的全部潜在滑动面的极点所组成的区域边界线，这个椭圆是和边坡的倾角相关联的，与坡向无关

（参考文章：https://www.researchgate.net/publication/245411393_Calculation_of_the_daylight_envelope_for_plane_failure_of_rock_slopes）

边界限制线：大量工程实践表明，平面滑动破坏（或弯曲倾倒破坏） 主要发生在结构面倾向和边坡面倾向成一定角度的范围内，通常情况下认为此角度为±（20。~30。），由于侧向岩体限制，在此角度范围外的结构面极点产生破坏的可能性较低

2.2 弯曲倾倒滑动

在此分析中，根据古德曼（Goodman）的建议取边界限制角为士30。。在弯曲倾倒破坏分析中，如果岩层没有层间的相对滑动，则不会发生倾倒破坏。 古德曼认为若岩层发生滑动，边坡面与层面法线的夹角必须小于一个相当于边坡岩体摩擦角大小的倾斜角度，因此在分析图中添加一个按照赤平极射投影原理绘制的滑动限制平面来代替该倾斜面，该滑动限制面的走向与边坡面一致，滑动限制面倾角等于边坡面倾角减去摩擦角 。

弯曲倾倒破坏区的组成：边界限制线+滑动限制面（定义看上面）+投影网界限

2.3楔形体破坏

楔体滑动破坏分析是根据可能产生滑动的结构面交线数目确定的， 在楔体滑动破坏分析中，由于研究对象是交线而不是平面滑动、弯曲倾倒破坏分析中的极点，因此摩擦圆是从投影网赤道平面大圆的圆周测绘，也称平面摩擦圆 。

楔体滑动破坏区分为主要和次要破坏区两类，主要滑动破坏区（深色）是由平面摩擦圆的内侧与边坡面大圆（WE）外侧所构成的一个新月形区域，此区域内的交线都存在让楔体产生滑动破坏的可能性。

次要滑
动破坏区（浅色）是由平面摩
擦圆、
边坡面大圆与一个辅助平面
(倾向与边
坡面一
致且倾角与平
面摩擦圆
相同)
大圆之间的区域
构成，
该区域内
结构面
交线的
倾角均
不超过平面摩
擦角，
这样虽然楔体不会沿交线
滑动，
但会沿两个相交结构面之一
滑动，
因为该结构面的倾角可能会比摩擦圆的倾
角大。