边坡几何形状及表面形态

3.6　边坡几何形状及表面形态

3.6.1　边坡的外形

图3.14　边坡平面形状对边坡稳定性的影响

边坡的外形影响边坡的稳定性，其走向的表面形状不同，可影响边坡岩体内的应力性质，如图3.14所示。对于凸形边坡，由于岩体鼓出，两侧水平易受拉应力，所以稳定性较差。对于凹形边坡，由于边坡岩体表面处于二向受压状态，所以稳定性较好。同时凹形边坡，边坡等高线曲率半径越小，越有利于边坡稳定。据某矿区极限边坡角和边坡平面曲率半径调查资料表明：对于凹形边坡，当边坡平面曲率半径为60 m时，稳定边坡角为39.5°±9°；当曲率半径增加到300m时，稳定边坡角为27.3°±5°。实践证明：圆形封闭圈的边坡比相同地质条件下的矩形封闭圈的边坡稳定；而矩形封闭圈的纵向长度越大，边坡稳定性也越差。

3.6.2　边坡的坡度与高度

对于均质岩土边坡，坡度越陡，坡高越大，其稳定性越不好。当边坡的稳定性受同向倾斜滑动面控制时，边坡的稳定性与边坡坡度的大小关系不大，而主要取决于边坡的高度。另外，当边坡的坡度越陡（即边坡角越大），使坡顶与坡面拉应力带的范围也越大，坡脚应力集中带的最大剪应力增加，不利于边坡稳定。

3.6.3　边坡的断面形状

边坡从垂直断面上看，可分为平面边坡、凸形边坡和凹形边坡3类，如图3.15所示。

图3.15　边坡垂直断面形状对边坡稳定性影响

·平面边坡（也称直线边坡）　在设计中经常采用，这种边坡形式的绘制和计算最简单，但平面边坡是按组成边坡岩体的平均性质考虑的。如果组成边坡岩体的强度有强有弱，且彼此悬殊较大时，即使采用了较大的安全系数，也难免在弱岩层中发生破坏。直线边坡的倾角上下一致，如图3.15（b）所示。对于露天矿山没有考虑其边坡是逐渐形成的特点，在边坡存在的年代里，往往是上部边坡显得过陡，而下部边坡显得过缓。

·凹形边坡　是根据松散介质力学计算出来的边坡，上陡下缓，如图3.15（c）所示。这种边坡与露天矿边坡逐渐形成的历史过程相违背，尽管它有较充分的理论根据，却与实际不相符合。这种边坡比直线边坡在相同的条件下要多挖岩石。

·凸形边坡　具有上缓下陡的外形，如图3.15（a）所示。这种边坡符合露天矿边坡形成的时间特点，因此，它是适用于深露天矿边坡的断面形状。