强度折减法在顺层边坡稳定性分析中的应用_张东明

边坡稳定性分析资料讲解

边坡稳定性分析

第9章边坡稳定性分析 学习指导：本章介绍了边坡的破坏类型，即：岩崩和岩滑；着重介绍了边坡稳定性分析与评价基本方法，包括圆弧法岩坡稳定分析、平面滑动法岩坡稳定分析、双平面滑动岩坡稳定分析、力多边形法岩坡稳定分析及近代理论计算法；介绍了岩坡处理的措施。 重点：1边坡的变形与破坏类型； 2影响边坡稳定性的因素； 3边坡稳定性分析与评价。 9.1 边坡的变形与破坏类型 9.1.1概述 随着社会进步及经济发展，越来越多地在工程活动中涉及边坡工程问题，通过长期的工程实践，工程地质工作者已对边坡工程形成了比较完善的理论体系，并通过理论对人类工程活动，进行有效地指导。近年来，随着环境保护意识的增加及国际减轻自然灾害十年来的开展，人类已认识到：边坡诞生不仅仅是其本身的历史发展，而是与人类活动密切相关；人类在进行生产建设的同时，必须顾及到边坡的环境效应，并且把人类的发展置于环境之中，因而相继开展了工程活动与地质环境相互作用研究领域，在这些领域中，边坡作为地质工程的分支之一，一直是人们研究的重点课题之一。 在水电、交通、采矿等诸多的领域，边坡工程都是整体工程不可分割的部分，为保证工程运行安全及节约经费，广大学者对边坡的演化规律、边坡稳定性及滑坡预测预报

等进行了广泛研究。然而，随着人类工程活动的规模扩大及经济建设的急剧发展，边坡工程中普遍出现了高陡边坡稳定性及大型灾害性滑坡预测问题。在我国，目前的露天采矿的人工边坡已高达300—500m,而水电 工程中遇到的天然边坡高度已达500—1000米，其中涉及的工程地质问题极为复杂，特别是在西南山区，边坡的变形、破坏极为普遍，滑坡灾害已成为一种常见的危害人民生命财产安全及工程正常运营的地质灾害。 因此，广大工程地质和岩石力学工作者对此问题进行了长期不懈的探索研究，取得了很大的进展；从初期的工程地质类比法、历史成因分析法等定性研究发展到极限平衡法、数值分析法等定量分析法，进而发展到系统分析法、可靠度方法灰色系统方法等不确定性方法，同时辅以物理模拟方法，并且诞生了工程地质力学理论、岩（土）体结构控制论等，这些无疑为边坡工程及滑坡预报研究奠定了坚实的基础，为人类工程建设做出了重大贡献。 在工程中常要遇到岩坡稳定的问题，例如在大坝施工过程中，坝肩开挖破坏了自然坡脚，使得岩体内部应力重新分布，常常发生岩坡的不稳定现象。又如在引水隧洞的进出口部位的边坡、溢洪道开挖的边坡、渠道的边坡以及公路、铁路、采矿工程等等都会遇到岩坡稳定的问题。如果岩坡由于力过大和强度过低，则它可以处于不稳定的状态，一部分岩体向下或向外坍滑，这一种现象叫做滑坡。滑坡造成危害很大，为此在施工前，必须做好稳定分析工作。 岩坡不同于一般土质边坡，其特点是岩体结构复杂、断层、节理、裂隙互相切割，块体极不规则，因此岩坡稳定有其独特的性质。它同岩体的结构、块体密度和强度、边坡坡度、高度、岩坡表面和顶部所受荷载，边坡的渗水性能，地下水位的高低等有关。 岩体内的结构面，尤其是软弱结构面的的存在，常常是岩坡不稳定的主要因素。大部分岩坡在丧失稳定性时的滑动面可能有三种。一种是沿着岩体软弱岩层滑动；另一种是沿着岩体中的结构面滑动；此外，当这两种软弱面不存在时，也可能在岩体中滑动，但主要的是前面两种情况较多。在进行岩坡分析时，应当特别注意结构面和软弱层的影

深切顺层岩质边坡的抗滑桩支护效果分析

文章编号:0451-0712(2008)12-0004-04 中图分类号:U416.1 文献标识码:A 深切顺层岩质边坡的抗滑桩支护效果分析 龚文惠1,刘志华2,潘　登1 (11华中科技大学土木工程与力学学院　武汉市　430074;21葛洲坝集团第五工程有限公司　宜昌市　443002) 摘　要:顺层滑坡问题在我国西部工程建设中较为突出和普遍。利用有限元法,针对沪蓉西高速公路深切顺层岩质边坡问题,对抗滑桩支护前后边坡的应力场、位移场及稳定性进行模拟分析。对结果的分析比较表明:抗滑桩支护结构可有效地抑制顺层边坡的变形和滑动,明显提高边坡的整体稳定系数,对维护顺层边坡的整体稳定性具有良好的效果。 关键词:抗滑桩;顺层边坡;稳定性;有限元法 20世纪30年代初,抗滑桩的使用始于美国,后在欧美地区和苏联、日本等国家的铁路路基及边坡工程中得到大量应用。1954年,我国铁路部门采用钢筋混凝土抗滑桩治理宝成线史家坝4号隧道北口左侧顺层坍塌。1967年,成昆铁路的修建对抗滑桩的应用与发展起了较大的影响,首次成功地实现了新型的挖孔抗滑桩支挡结构,为我国滑坡整治增添了一种切实可行的新手段[1,2]。抗滑桩结构防治滑坡的基本原理,是在边坡中适当位置设置一系列钢筋混凝土桩,使桩尖穿过可能的滑面进入下部稳定滑床,凭借桩身的强度和滑面以下锚固部分桩周岩体的弹性抗力来平衡滑面以上的滑体下滑力的水平分量,从而使边坡保持稳定。目前,抗滑桩的种类很多,诸如钢轨桩、组合钢轨桩、混凝土钢轨桩、钢筋混凝土桩、滑面钢筋混凝土锚固柱、门型钢架桩和预应力锚索桩等[2,3]。 近年来,在我国西部的公路、铁路和水利建设工程中,常常遇到深切顺层岩质边坡问题。顺层岩质边坡的破坏往往具有突然性,且下滑迅速,特别是中厚型构造的顺层滑坡一般层间剪切力和下推力大,破坏后果严重,而采用锚杆支护一般很难达到理想效果[4]。抗滑桩作为一种较有效的加固顺层边坡的结构形式,在西部建设工程中得到越来越多的应用。由于顺层滑动面通常接近较理想的平面,采用抗滑桩支护时,抗滑桩在滑动面处主要承受剪力作用,不仅其结构设计计算简便,且具有桩位选择灵活、施工方便、安全可靠等优点。但由于抗滑桩支护工程的成本较高,因此其加固技术和效果备受工程界关注[5]。 本文利用有限元法[6～8],针对沪蓉西高速公路突出而普遍的深切顺层岩质边坡问题,对抗滑桩支护前后边坡的应力、应变、位移及稳定性进行模拟分析和比较,从而对抗滑桩支护的效果进行综合评价。 1　工程概况 沪蓉国道主干线湖北宜昌～恩施段公路地处复杂的丘陵低山区,沿线山体自然坡度较陡,有近150km的边坡为顺层边坡,其中大部分为深切顺层路堑边坡。如果设计和施工过程中的加固和支护处理措施不力,就可能造成这些边坡的顺层滑动,其破坏范围广、危害影响大,不仅直接影响工程建设的工期和成本,而且对公路的安全和质量造成严重的威胁和长期的隐患。因此,深切顺层路堑边坡的稳定性分析及治理,是确保工程安全和降低建设费用的一个重要环节,也是工程成败的关键技术之一。 本文以K448+991处顺层岩质路堑高边坡为例,对抗滑桩的支护效果进行分析。 111　工程地质条件 该顺层路堑边坡的开挖接近于山腰,山体自然坡角约为30°,岩层产状为340°∠40°。路堑开挖高度为3618m,开挖面积为362198m2。根据40m深钻孔资料表明,边坡岩体为弱-微风化灰白色白云质灰岩,微晶质结构,呈中厚层状构造,层厚约为018～2m, 基金项目:湖北省自然科学基金资助项目,项目编号2005ABA303 收稿日期:2008-04-14 　公路　2008年12月　第12期 H IGHWA Y　D ec12008　N o112

【精品】第9章边坡稳定性分析

第9章边坡稳定性分析 学习指导：本章介绍了边坡的破坏类型,即:岩崩和岩滑;着重介绍了边坡稳定性分析与评价基本方法,包括圆弧法岩坡稳定分析、平面滑动法岩坡稳定分析、双平面滑动岩坡稳定分析、力多边形法岩坡稳定分析及近代理论计算法；介绍了岩坡处理的措施。 重点：1边坡的变形与破坏类型； 2影响边坡稳定性的因素； 3边坡稳定性分析与评价. 9。1边坡的变形与破坏类型 9。1.1概述

随着社会进步及经济发展，越来越多地在工程活动中涉及边坡工程问题，通过长期的工程实践，工程地质工作者已对边坡工程形成了比较完善的理论体系,并通过理论对人类工程活动，进行有效地指导。近年来，随着环境保护意识的增加及国际减轻自然灾害十年来的开展，人类已认识到：边坡诞生不仅仅是其本身的历史发展，而是与人类活动密切相关；人类在进行生产建设的同时，必须顾及到边坡的环境效应，并且把人类的发展置于环境之中,因而相继开展了工程活动与地质环境相互作用研究领域，在这些领域中，边坡作为地质工程的分支之一，一直是人们研究的重点课题之一。 在水电、交通、采矿等诸多的领域，边坡工程都是整体工程不可分割的部分，为保证工程运行安全及节约经费，广大学者对边坡的演化规律、边坡稳定性及滑坡预测预报等进行了广泛研究。然而，随着人类工程活动的规模扩大及经济建设的急剧发展,边坡工程中普遍出现了高陡边坡稳定性及大型灾害性滑坡预测问题。在我国，目前的露天采矿的人工边

坡已高达300—500m，而水电工程中遇到的天然边坡高度已达500—1000米，其中涉及的工程地质问题极为复杂，特别是在西南山区，边坡的变形、破坏极为普遍,滑坡灾害已成为一种常见的危害人民生命财产安全及工程正常运营的地质灾害。

顺层岩质边坡变形破坏规律的分析

顺层岩质边坡变形破坏规律的分析 解联库1,杨小聪1,杨天鸿2,唐春安2,郭利杰1 (11北京矿冶研究总院,北京 100044; 21东北大学资源与土木工程学院,沈阳 110004) 摘 要:使用RFPA 边坡版有限元分析程序分析含软弱结构面的顺层岩质边坡的变形破坏情况。结果表明,边坡的破坏主 要是沿滑动面附近的软弱结构面萌生并扩展,含多组软弱结构面的顺层岩质边坡下沉曲线具有呈阶梯式变化的特征。这对在安全位置监测边坡位移变化从而了解整个边坡的变形破坏有积极意义。 关键词:采矿工程;顺层边坡;RFPA 边坡版;软弱结构面;阶梯式变化 中图分类号:TD85416 文献标识码:A 文章编号:1001-0211(2007)02-0075-05 收稿日期:2006-11-24 基金项目:三峡大学防灾减灾实验室开放基金资助项目 (2002ZS03) 作者简介:解联库(1972-),男,陕西兴平市人,工程师,硕士,主要 从事边坡稳定性分析及采矿工程等方面的研究。 岩体经过漫长地质演化作用,在其内部形成大量断层、节理、层理等地质弱面。这些地质弱面对岩质边坡的变形破坏以及边坡的稳定起着明显地控制作用[1-4] 。由于结构面是控制岩石变形、破坏的主 要因素,因此,在岩质边坡稳定性分析中,准确考虑结构面的影响是十分重要的。 因为岩体本身结构的复杂性,其软弱结构面分 布十分复杂,但大多都具有一定的规律性。其往往是成组分布,多组交叉。在评价结构面对边坡变形及边坡稳定性的影响时,要特别注意结构面的产出状态与边坡面的相互关系。冯君等[5-6] 采用多层 结构模型,对影响顺层岩质边坡稳定性的部分因素进行了分析,给出了顺层边坡的定义。张菊明等[7] 从动力学角度对层状岩体边坡的稳定性进行研究,丰富了边坡稳定性研究的内容。郑颖人等 [8] 利用 有限元强度折减法对节理岩质边坡进行稳定性分析,为节理岩质边坡稳定分析开辟了新的路径。刘小丽等 [9] 采用机动位移法和能量系数对含多个柔 软夹层的岩体边坡的稳定性进行评价,并用极限平衡法验证该方法的可行性,为边坡稳定分析提供了一种新的便捷、有效方法。 利用能够分析岩石破坏过程的RFPA 边坡版有限元程序,对顺层岩质边坡的变形破坏及稳定性进行分析。通过对含软弱结构面的顺层岩质边坡变形破坏进行分析,发现边坡的破坏主要是沿滑动面 附近软弱结构面进行的,得到了一些新颖的和有意义的结论。 1 RFPA 边坡版分析程序简介 所用的RFPA 边坡版是可以分析岩质边坡变形破坏过程的有限元强度折减程序。其可以考虑岩石材料的非均匀性,首先把岩石离散成适当尺度的细观基元,按照给定的Weibull 统计分布函数对这些基元的力学性质进行赋值,这些细观基元可以借 助有限元法来计算其受载条件下的位移和应力,破坏准则选用摩尔-库仑准则和最大拉应力准则,可以考虑岩石材料的剪切破坏和拉伸破坏[10]。RFPA 边坡版分析程序采用有限元强度折减法,就是在弹塑性有限元计算中将岩土体强度参数逐渐降低直到其产生破坏,程序可以自动根据其弹塑性计算结果得到边坡的动态破坏过程及自动搜索破坏时滑动面。 RFPA 边坡版中稳定性系数的定义和传统的弹塑性有限元边坡稳定性系数的定义在本质上是一致的,不同之处在于传统的弹塑性有限元法破坏准则采用摩尔-库仑屈服准则,只考虑了材料的剪切破坏,而RFPA 边坡版中考虑了材料的非均匀性,破坏准则选用摩尔-库仑准则和最大拉应力准则,可以考虑材料的剪切破坏和拉伸破坏,可以动态模拟岩体的渐进破坏过程,使得RFPA 边坡版在岩石材料破坏机理的分析上更为全面。 RFPA 边坡版中基元在理想单轴受力状态下满足的剪切损伤与拉伸损伤本构关系如图1所示,图1中:f c 0-基元的单轴抗压强度;E c 0-基元的最大压缩主应力达到其单轴抗压强度时对应的最大压缩 第59卷 第2期 2007年5月 有 色 金 属Nonferrous M etals Vol 159,No 12 M ay 2007

边坡稳定性分析方法

边坡稳定性分析方法 1.1 概述 边坡稳定性分析是边坡工程研究的核心问题，一直是岩土工程研究的的一个热点问题。边坡稳定性分析方法经过近百年的发展，其原有的研究不断完善，同时新的理论和方法不断引入，特别是近代计算机技术和数值分析方法的飞速发展给其带来了质的提高。边坡稳定性研究进入了前所未有的阶段。 任何一个研究体系都是由简单到复杂，由宏观到微观，由整体到局部。对于边坡稳定性研究，在其基础理论的前提下，边坡稳定分析方法从二维扩展到三维，更符合工程的实际情况；由于一些新理论和新方法的出现，如可靠度理论和对边坡工程中不确定性的认识，边坡稳定分析方法由确定性分析向不确定性分析发展。同时，由于边坡工程的复杂性，边坡稳定评价不能依赖于单一方法，边坡的稳定性评价也由单一方法向综合评价分析发展。 1.2 边坡稳定性分析方法 边坡稳定性分析方法很多，归结起来可分为两类：即确定性方法和不确定性方法, 确定性方法是边坡稳定性研究的基本方法,它包括极限平衡分析法、极限分析法、数值分析法。不确定性方法主要有随机概率分析法等。 1.2.1 极限平衡分析法 极限平衡法是边坡稳定分析的传统方法，通过安全系数定量评价边坡的稳定性，由于安全系数的直观性，被工程界广泛应用。该法基于刚塑性理论，只注重土体破坏瞬间的变形机制，而不关心土体变形过程，只要求满足力和力矩的平衡、Mohr-Coulomb准则。其分析问题的基本思路：先根据经验和理论预设一个可能形状的滑动面，通过分析在临近破坏情况下，土体外力与内部强度所提供抗力之间的平衡，计算土体在自身荷载作用下的边坡稳定性过程。极限平衡法没有考虑土体本身的应力—应变关系，不能反映边坡变形破坏的过程，但由于其概念简单明了，且在计算方法上形成了大量的计算经验和计算模型，计算结果也已经达到了很高的精度。因此，该法目前仍为边坡稳定性分析最主要的分析方法。在工程实践中，可根据边坡破坏滑动面的形态来选择相应的极限平衡法。目前常用的极限平衡法有瑞典条分法、Bishop法、Janbu法、Spencer法、Sarma法Morgenstern-Price 法和不平衡推力法等。

边坡稳定性分析方法及其适用条件资料

边坡稳定性分析方法及其适用条件 摘要：边坡是一种自然地质体，在外力的作用下，边坡将沿其裂隙等一些不稳定结构面产生滑移，当土体内部某一面上的滑动力超过土体抗滑动的能力，将导致边坡的失稳。边坡稳定性分析是岩土工程的一个重要研究内容，并已经形成一个应用研究课题，本文对目前边坡稳定性分析中所采用的各种方法进行了归纳，并阐述了其适用条件。 关键词：边坡稳定性分析方法适用条件 正文： 一、工程地质类比法 工程地质类比法，又称工程地质比拟法，属于定性分析，其内容有历史分析法、因素类比法、类型比较法和边坡评比法等。该方法主要通过工程地质勘察，首先对工程地质条件进行分析，如对有关地层岩性、地质构造、地形地貌等因素进行综合调查和分类，对已有的边坡破坏现象进行广泛的调查研究，了解其成因、影响因素和发展规律等；并分析研究工程地质因素的相似性和差异性；然后结合所要研究的边坡进行对比，得出稳定性分析和评价。其优点是综合考虑各种影响边坡稳定的因素，迅速地对边坡稳定性及其发展趋势作出估计和预测；缺点是类比条件因地而异，经验性强，没有数量界限。 适用条件：在地质条件复杂地区，勘测工作初期缺乏资料时，都常使用工程地质类比法，对边坡稳定性进行分区并作出相应的定性评价，因此，需要有丰富实践经验的地质工作者，才能掌握好这种方法。

二、极限分析法 应用理想塑性体或刚塑性体处于极限状态的极小值原理和极大 值原理来求解理想塑性体的极限荷载的一种分析方法。它在土坡稳定分析时，假定土体为刚塑性体，且不必了解变形的全过程，当土体应力小于屈服应力时，它不产生变形，但达到屈服应力，即使应力不变，土体将产生无限制的变形，造成土坡失稳而发生破坏。其最大优点是考虑了材料应力—应变关系，以极限状态时自重和外荷载所做的功等于滑裂面上阻力所消耗的功为条件，结合塑性极限分析的上、下限定理求得边坡极限荷载与安全系数。 三、极限平衡法 该法将滑体作为刚体分析其沿滑动面的平衡状态,计算简单。但由于边坡体的复杂性,计算时模型的建立与参数的选取不可避免地使计算结果与实际结果不吻合。常用的方法有如下几种。 1瑞典条分法。基本假定:A边坡稳定为平面应变问题;B滑动面为圆弧;C计算圆弧面安全系数时,将条块重量向滑面法向分解来求法向力。该方法不考虑条间力的作用,仅能满足滑动体的力矩平衡条件,产生的误差使安全系数偏低。 优缺点：在不能给出应力作用下的结构图像的情况下，仍能对结构的稳定性给出较精确的结论，分析失稳边坡反算的强度参数与室内试验吻合度较好，使分析程序更加可信;但需要先知道滑动面的大致位置和形状，对于均质土坡可以通过搜索迭代确定其危险滑动面，但是对于岩质边坡，由于其结构和构造比较复杂，难以准确确定其滑动

边坡稳定性分析方法

边坡稳定性分析方法 边坡稳定性问题涉及矿山工程、道桥工程、水利工程、建筑工程等诸多工程领域。岩土边坡是一种自然地质体，一般被多组断层、节理、裂隙、软弱带切割，使边坡存在削弱面，在边坡角变化、地下水、地震力、水库蓄水等外因作用下，使边坡沿削弱面产生相对滑移而产生失稳。 边坡稳定性分析过程一般步骤为：实际边坡→力学模型→数学模型→计算方法→结论[4]。其核心内容是力学模型、数学模型、计算方法的研究，即边坡稳定性分析方法的研究。边坡稳定分析方法研究一直是边坡稳定性问题的重要研究内容，也是边坡稳定研究的基础。 1 边坡稳定性研究发展状况 边坡稳定性的分析研究始于本世纪二十年代，最早是对土质边坡的稳定性进行分析和计算，直到60年代初，岩体边坡的稳定性分析研究才开始进行。早期对边坡稳定性的研究主要从两方面进行的：一是借用刚体极限平衡理论，根据三个静力平衡条件计算边坡极限平衡状态下的总稳定性。二是从边坡所处的地质条件及滑坡现象上对滑坡发生的环境及机制进行分析，但基本上都是单因素的。 50年代，我国许多工程地质工作者，在研究中采用前苏联的“地质历史分析”法，也是偏重于描述和定性分析。60年代初的意大利瓦依昂水库滑坡及我国一些水电工程及露天矿山遇到的大型滑坡和岩体失稳事件，使工程地质学家们认识到边坡是一个时效变形体，边坡的演变是一个时效过程或累进性破坏过程，每一类边坡都有其特定的时效变形形式或时效变形过程，这些过程所包含的力学机制只有用近代岩石力学理论才能解释，从而使边坡稳定性研究进入了模式机制研究或内部作用过程研究的新阶段。 进入80年代以来，边坡稳定研究进入了蓬勃发展的新时期。一方面随着计算理论和计算机科学的迅猛发展，数值模拟技术已广泛应用于边坡稳定性研究。边坡稳定性分析的研究也开始采用数值模拟手段定量或半定量地再现边坡变形破坏过程和内部机制作用过程，从岩石力学和数学计算的角度认识边坡变形破坏机制，认识边坡稳定性的发展变化。另一方面，现代科学理论方法，如系统方法、模糊数学、灰色理论、数量化理论及现代概率统计等新兴学科都被广泛的引入边坡稳定性的科学研究中，从而大大扩充了边坡工程的理论和研究方法，提高

不稳定边坡稳定性分析与评价

一、不稳定边坡稳定性分析 （一）、方法的选择 极限平衡法是当前边坡稳定性分析的常用方法，其具有计算模型简单、计算参数量化准确、计算结果直截实用的特点。在极限平衡法理论体系形成的过程中，出现过一系列简化计算方法，诸如瑞典法、毕肖普法和陆军工程师团法等，不同的计算方法，其力学机理与适用条件均有所不同。随着计算机的出现和发展，又出现了一些求解步骤更为严格的方法，如Morgenstern-Price 法、Spencer 法等。 考虑到采场和排土场滑坡的潜在模式是圆弧滑面滑动和圆弧直线型滑动，因此本评价报告仅对Bishop 法和Morgenstern-Price 法进行分析，并选用基于该2种算法原理的软件进行边坡稳定性验算。2种方法的原理分述如下： 1、Bishop 法 Bishop 法是对提出边坡稳定分析圆弧滑动分析法的Fellenius 法作了重要改进的一种计算方法，Bishop 法率先提出了安全系数的定义，对条分法的发展起到了重要的作用。然后通过假定土条间的作用力为水平方向，求出土条间的法向力。它都是通过力矩平衡来确定安全系数。 Bishop 法设滑面为圆弧面，安全系数表述为对滑面旋转中心的抗滑力矩与下滑力矩之比，每个分条都处于力的平衡状态。 按分条铅垂方向力的平衡，则分条底部的有效法向力'n P (参见图4-1-1)： 1'[()(cos sin )]n n n C W X X L u F P m α αα-+--+ = (4.3) 式中：cos sin /s m tg F αααφ=+。

安全系数为： {}11[()()]/sin n n Cb tg W ub X X m W αφα -+-+-∑∑ (4.4) 图4-1-1 毕肖普法分条间力 Bishop 方法是考虑了分条间力的作用进而来求解安全系数的。E n 和E n+1是分条间的法向力，它不存在于安全系数的表达式中，因为它是通过平衡方程在推导安全系数的过程中被消去的，每个分条的力都处于平衡状态，整个滑体的力矩处于平衡状态，单个分条力矩的平衡条件没有被考虑，由于很难准确求得分条间的剪力X n －X n ＋1，所以为了考虑实用性，设X n －X n ＋1=0，即分条间剪力的作用被忽略，这就是Bishop 简化法。 2、Morgenstern-Price 法 Morgenstern-Price 法的特点是考虑了全部平衡条件与边界条件，这样做的目的是为了消除计算方法上的误差，并对Janbu 推导出来的近似解法提供了更加精确的解答。对方程式的求解采用的是数值解法，滑面的形状为任意的，稳定系数采用力平衡法。 Morgenstern-Price 法对任意曲线形状的滑裂面进行分析，推导出了既满足力平衡又满足力矩平衡条件的微分方程，是国际公认的最严

岩质边坡稳定性设计与监测分析

岩质边坡稳定性设计与监测分析 发表时间：2019-05-23T11:29:32.640Z 来源：《防护工程》2019年第3期作者：王平 [导读] 边坡稳定性问题一直是道路工程中的重点问题，而且边坡一旦失稳，造成的损失和伤害不可估量，因此对它的监测与研究工作势在必行。 中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司河北省秦皇岛市 066004 摘要：边坡稳定性问题一直是道路工程中的重点问题，而且边坡一旦失稳，造成的损失和伤害不可估量，因此对它的监测与研究工作势在必行。文中结合边坡地质条件，详细分析了边坡锚杆拉力的变化，使用多点位移计对边坡的变形进行长期的跟踪监测，对锚杆应力计和多点位移计的监测数据进行总结和反馈。分析结果表明：文中边坡的锚杆拉力及坡内多点位移均趋于稳定，说明该边坡整体上处于相对稳定的状态，提出的锚杆设计方法是成功的。断面的坡顶位置在雨季最为危险，在雨季存在发生滑动的风险，应作为重点监测对象。连续降雨对边坡的稳定性有重要影响。降雨会增加边坡的锚杆拉力和坡内位移。随着雨季结束，锚杆内力和坡内位移会逐渐下降并趋于稳定。 关键词：边坡；锚杆应力计；多点位移计；稳定性分析 锚杆由于其安全可靠、施工简单、成本较低，已成为当前边坡支护工程中最基本的组成部分之一，在各类边坡支护工程中得到广泛应用。它实质上是位于岩土体内部并与岩土体形成一个新的复合体。通过锚杆杆体的纵向拉力作用，克服岩土体抗拉能力远远低于抗压能力的缺点，从而使得岩土体自身的承载能力大大加强。锚杆加固边坡时，依赖其与周围岩土体相互作用传递锚杆拉力，限制岩土体变形与发展，改善岩土体的力学参数和应力状态，以使边坡保持稳定。由于边坡地质条件和锚杆荷载传递机理都很复杂，而前期的工程实地勘测不能完全准确揭示边坡的地质情况，因此对实际边坡工程的变形特征和应力状态进行检测，为认识边坡稳定性提供途径。部分学者基本是通过对锚杆受力的数值分析，来研究锚杆对边坡稳定性的影响。某市一个靠海边坡位置较为特殊，使用锚杆应力计和多点位移计的结合对该边坡稳定性进行综合评价有一定的借鉴意义。 1边坡稳定性监测方法 从目前来看,对人工边坡的整体监测可分为三大类: （1）地面监测:监测手段主要有,三角网、沉降水准和视准线测量以及收敛计、倾斜仪监测； （2）地下监测:监测手段主要有,钻孔倾斜仪、多点位移计、地下水位孔、渗压计等； （3）支护结构物监测:监测手段主要有,钢筋计、预应力锚索测力计、土压力盒、测缝计等。此外根据不同工程具体特点,尚有一些简易观测手段,如:量水堰、简易测桩、平硐底部浇低标号素混凝土观测变形和地面地质巡视等,并有部分工程边坡监测与地震监测相结合进行及常规仪与全球定位系统相结合。“八五”国家科技攻关项目《岩质高边坡勘测及监测技术方法研究》已经研制出4种先进的仪器设备和5种新的技术方法,即钻孔彩色电视孔壁成像系统、直接横波测井研究偶极子井下声系和声波仪、钻孔多点渗压仪及压模系统、岩质高边坡快速摄像微机地质素描成图、层析成像技术、近坝库段安全监测技术、边坡监测数据处理预报软件研究、高精度大地测量监测自动化系统。这些新技术和新方法已达到世界先进水平。 2边坡稳定性计算 本工程为某市某道路扩建工程，道路全长约8km，规划为城市主干道。本路段南面临海，北侧靠山，地理位置较为特殊，设计范围内有多段边坡需进行护坡处理。Ｃ坡岩质较差，易发生破坏，故以Ｃ坡作为研究对象。Ｃ坡原始山体坡度为25°左右，坡长约178m，高度为7.3~18.8m，属岩石坡面。岩性为安山岩、硅化安山岩，可见斑状结构，块状构造。裂隙发育，发育为压扭性断裂，断裂走向Ｎ65°Ｅ，倾向ＮＷ，倾角60°~70°，宽度100~135m，延伸长度大于500m。断裂两侧岩石较破碎，风化蚀变较强，主要为高岭土化、褐铁矿化，岩石含水性差。坡体在震动和强降雨条件下有形成滑塌的可能，总体评价稳定性较低。坡体自上而下分为杂填土、强风化安山岩、中风化安山岩３个岩土层。依据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330－2002），采用平面滑动法，对现状边坡临空面进行稳定性验算，边坡工程安全等级为二级，边坡稳定安全系数KS＝1.30。 3监测结果分析。 3.1锚杆应力计分析 该边坡各处共安装了15个锚杆应力计，其应力测量值却相差悬殊，变化规律也各不相同。各锚杆应力状态与锚杆所处位置的地质、工程条件以及锚杆长度有密切关系。本文选取C2、C3、C4等3个典型断面进行分析。发现所有锚杆从2013－05－30到2014－06－27这一年多的时间里，锚杆应力逐渐上升。而在2014－06－27到2015－04－16的时间里，锚杆应力虽然基本在持续增长中，但增速缓慢，逐渐趋于稳定。 处于边坡顶部的C2C1锚杆内力最大，处于边坡中部的C2C2锚杆内力次之，处于边坡下部的C2C3锚杆应力计出现问题，没能连续测到数据。根据前两个测量数据来看，C2C2锚杆内力应该最小。C2C1锚杆内力最大时达到29kN，应力达到59MPa。此时对应20144年9月5日。根据天气记录，7月份、8月份、9月份，该市进入夏季，雨量充沛。2014年7月23日至2014年9月5日之间，雨水天气达到16d之多。特别是2014年7月25日，天气状况是大到暴雨。9月5日之前的9月2日、9月3日也是连续中雨。这种雨水天气最有可能引起断裂结构面发生滑动。由C2C2锚杆可见，2014年9月5日C2C1锚杆内力突然增加，然后随着雨季过去，层间滑移状态减弱，C2C1锚杆内力也逐渐下降。C2C2锚杆内力也于2014年10月27日突然增加，随后逐渐下降。 但总体上，锚杆应力后期逐渐稳定下来，稳定在20kN附近，说明C2断面趋于稳定。仍然是处于边坡顶部的C3C1锚杆内力最大，处于边坡中部的C3C1锚杆内力次之，处于边坡下部的C3C3锚杆内力最小。这与C2断面测量结果类似。但也有不同之处，C3C1锚杆拉力最大值为18kN，比C2C1锚杆拉力低得多。另外不同之处是，该市气候进入夏季，经过7月份、8月份、9月份雨水的作用，2014年9月5日之后的锚杆拉力值继续增加，没有下降的趋势，一直持续到2015年4月16日，锚杆内力才开始下降。 4结论 （1）岩质高边坡的稳定性监测主要包括地面监测、地下监测和支护结构物监测三个部分,随着科技的进展,新的高科技手段如钻孔彩色电视孔壁成像系统、直接横波测井研究偶极子井下声系和声波仪、钻孔多点渗压仪及压模系统、岩质高边坡快速摄像微机地质素描成图、

岩石边坡稳定性分析方法_贾东远

文章编号:1001-831X(2004)02-0250-06 岩石边坡稳定性分析方法 贾东远1,2,阴 可1,李艳华3 (1.重庆大学土木工程学院,重庆 400045;2.秦皇岛市建筑设计院,河北秦皇岛 066001; 3.河北农经学院工业工程系,河北廊坊 065000) 摘 要:通过综述岩石边坡稳定性分析方法及其研究的一些新近展,并具体从极限平衡法、数值计算方法、流变分析、动力分析等方面进行详细论述,对岩石边坡稳定性分析中涉及到的岩体参数取值、计算模型、各种方法的优缺点等方面进行了探讨,最后提出对岩石边坡稳定性分析的建议。 关键词:岩石边坡;稳定性;极限平衡;数值计算 中图分类号:TU457 文献标识码:A 前言 岩石边坡稳定性分析一直是岩土工程中重要的研究内容。在我国基本建设中,特别是三峡工程及西部大开发,出现了许多岩石边坡工程,如三峡船闸高边坡、链子崖危岩体以及由于移民迁建用地、城市建设用地形成的边坡等等。在解决这些复杂的岩石边坡问题的过程中,大大促进了岩石边坡稳定性分析方法的发展。随着人们对岩石边坡认识的不断深入以及计算机技术的发展,岩石边坡稳定性分析方法近年来发展很快,取得了一系列研究成果,现分别对其中主要的研究方向和成果作简要介绍并分析各自特点和适用条件,为岩石边坡稳定性分析的工程应用和理论研究提供参考意见。 1 岩体参数及计算模型 极限平衡、数值计算等计算方法在岩石边坡稳定性分析中得到广泛应用,其中如何选择计算所需的工程岩体力学参数成为关键的问题。对于重大工程,可通过现场大型岩体原位试验取得岩体力学参数,但由于时间和资金限制,原位试验不可能大量进行,因而该方法仍有一定的局限性。另外,选取岩性特别均匀的试样几乎是不可能的,多数情况下,是用经验公式来确定岩体抗剪强度参数。但是,经验公式是以一定数量的室内和现场实验资料为依据,通过回归分析求出的,而未能把较多的地质描述引入其中。各个经验公式计算同一岩体的参数时,普遍存在因经验程度不同而确定出的抗剪强度相差较大。由于这些原因,许多文献提出了用其它方法来确定岩体的抗剪强度参数[1-4]。其中张全恒(1992)[1]讨论了确定岩体结构面抗剪强度参数常规方法存在的问题,提出了经验公式和实验相结合的试件法;何满潮(2001)[2]根据工程岩体的连续性理论,提出了根据室内完整岩块试验参数,结合野外工程岩体结构特点进行计算机数值模拟试验,从而确定工程岩体力学参数的方法;周维垣(1992)[3]提出确定节理岩体力学参数的计算机模拟试验法,该方法基于节理裂隙岩体的野外勘察资料,建立岩体损伤断裂模型,在计算机上模拟试验过程,获得所需数据;杨强等(2002)[4]在样本有限的情况下,采用可靠度理论,求出某保证率下的岩体抗剪强度值。 岩体作为复杂的地质体,其力学特性是多种因素共同作用的结果,如形成过程、地质环境和工程环境等。为了能将所有控制因素作为一个整体来考虑,而不仅局限于定量因素,许多文献利用人工 第24卷 第2期2004年6月 地 下 空 间 UNDERGROUND SPACE Vol.24 No.2 Jun.2004 收稿日期:2003-12-11(修改稿) 作者简介:贾东远(1975-),男,河北唐山人,硕士,主要从事岩土工程设计、检测方面的工作。

边坡稳定性分析模式及流程

一、土岩混合边坡分析 土岩混合边坡稳定性分析一般有四种: 1、上部土层及风化层内部的破坏（圆弧或折线，受土体强度控制，软件自动搜索最危险滑面）； 2、沿土岩交界面滑动破坏（土与风化层面或土、风化层与基岩面，受交界面强度控制，软件指定交界面进行计算稳定性，采用圆滑滑动（均质土体时）和折线滑动（覆盖层与基岩面时）两种计算）； 3、下部岩体结构面破坏（受结构面控制，平面或楔形体破坏，倾倒破坏也可能。先用赤平投影定性分析（龙海涛和理正结合使用），根据定性情况，若不稳定，则用理正进行定量稳定性计算（平面滑动和楔形体滑动））。 4、上部土体圆弧滑动，下部岩体沿结构面滑动破坏（分析了1和3后，二者都不稳定时，则对边坡整体进行计算，采用1的最危险滑动面与3的平面滑动面组合成上部圆弧，下部直线（层面、某节理裂隙或结构面组合的交线）的整体滑动面，采用传递系数法进行稳定性计算），则1.2.3.4得到四种稳定系数，根据稳定系数进行综合评价。 5、极软岩边坡可能受岩土体强度控制，也可能受结构面控制，故也应对边坡整体进行稳定性计算，采用圆弧滑动（简化毕肖普法）和折线滑动（传递系数隐式解法）分别进行计算。 6、若1.2稳定，3不稳定，则会发生下部岩体沿结构面滑动破坏，从而带动上部土体一起滑动破坏。故下部岩体稳定性很重要。 综合內摩擦角是对平面滑动的，若提粘聚力很小，甚至为零，只有內摩擦角，则破坏模式为平面滑动，如砂砾石层，岩层等。若判断破坏模式为圆弧滑动，则必须提粘聚力与內摩擦角，如破碎岩层、强风化层与上部土层可能发生圆弧滑动破坏。故，提不提粘聚力，可否换算成综合內摩擦角，取决于判断其破坏模式是圆弧还是平面滑动。 下部为极软岩的土岩混合边坡除按岩质边坡分析外，还需计算五种滑动面稳定系数，如下：（下部为硬质的边坡，可不计算整体圆弧滑动，整体折现滑动视基岩内部裂隙及破碎带

多弱层边坡稳定性及加固

收稿日期：2012－08－20 作者简介：李晓俊（1982－），男，山东烟台人，硕士，2010年毕业于中国矿业大学岩土工程专业，现主要从事露天边 坡研究。 多弱层边坡稳定性分析及加固研究 李晓俊 （中煤国际工程集团沈阳设计研究院，辽宁沈阳110015） 摘 要：论文以平煤瑞安矿业平庄西露天煤矿多弱层边坡稳定分析项目为背景，对揭露的弱 层进行长期蠕变试验，在考虑弱层蠕变的情况下选取岩体计算强度，进而以边坡稳定性分析的极 限平衡法为基础，采用自主研发的专业边坡分析软件将边坡中的不同弱层滑坡路径进行组合，在人工干预的情况下计算出不同组合情况下边坡稳定系数，进而分析边坡的稳定情况，为加固边坡提供依据。由计算结果可知，不同弱层组合情况下，边坡最小稳定系数为1.13，不满足边坡稳定安全系数储备，需进行边坡加固，并提出加固措施。 关键词：露天煤矿；多弱层边坡；断层切割；弱层组合；边坡稳定分析 中图分类号：TD824.7文献标识码：B 文章编号：1671－0959（2012）S2-0094-03边坡稳定分析是岩土工程或土木工程中的重要研究课题之一。目前比较常用的边坡稳定分析方法为极限平衡法和有限元法。不同的边坡可采用不同的力学模型与分析方法。对于存在多个弱层及弱层被断层切割的复杂边坡的稳定分析及评价的文章并不多见，论文从实际工程出发，采用自主研发的边坡软件对多弱层边坡进行组合自动搜索分析，并提出有针对性的综合加固措施。 1工程概况 平煤瑞安矿业四井风井位于已开采的露天煤矿非工作 帮轴线附近位置。从图纸上看，该区域相对平缓，利于风 井工业场地的布置，根据现场观察，该层不含水部位强度较高，有干燥裂缝，含水的部位强度较低，塑性较好，坑底部有积水存在，含水丰富。 该区下部存在1、2、3、4和5号弱层和F 01断层。F 01 断层为正断层，断距约为10m ，断层倾角为66?。这些弱层被断层F 01切割为两部分，F 01上盘一部分，F 01下盘一部分。其中F 01断层为正断层。下盘上升，导致下盘的1号、2号弱层被剥离掉；上盘下降，下盘上的1号、2号、3号、4号、5号弱层依然存在，边坡剖面示意图如图1所示。边坡稳定在很大程度上是由弱层控制的，该边坡同时存在有弱层和断层 。 图1边坡剖面示意图 2边坡分析软件 边坡稳定极限平衡分析历史悠久、可靠性较高，是目 前世界范围内广泛采用的一种方法，尤其是近几十年来计 算机飞速发展，为这一方法的广泛使用提供了可靠保障。 通用商业边坡稳定极限平衡分析软件在通用性和界面上比较出色，在特殊方面应用较差，且没有源代码，不容易修改；自主研发的软件在界面上不如商用软件，但在计 4 9研究探讨煤炭工程2012年10月

边坡稳定性分析与评价基本要求及注意事项

边坡稳定性分析与评价基本要求及注意事项 2013-08-03 11:35 来源：中国岩土网阅读：1863 简要对边坡勘察中技术要求及盲点、注意事项进行了阐述。 一、主要执行规范 《建筑边坡工程技术规范》(GB50330)。 二、边坡稳定性分析方法 （一）《规范》第5.1.2边坡稳定性评价应在充分查明工程地质条件的基础上，根据边坡岩土类型和结构，综合采用工程地质类比法和刚体极限平衡计算法进行。 （二）《规范》第5.2.2边坡稳定性计算方法，根据边坡类型和可能的破坏形式，可按下列原则确定： 1、土质边坡和较大规模的碎裂结构岩质边坡宜采用圆弧滑动法计算； 2、对可能产生平面滑动的边坡宜采用平面滑动法进行计算； 3、对可能产生折线滑动的边坡宜采用折线滑动法进行计算； 4、对结构复杂的岩质边坡，可配合采用赤平极射投影法和实体比例投影法分析； 5、当边坡破坏机制复杂时，宜结合数值分析法进行分析。 这里需要说明的是： 1、碎裂结构岩质边坡在三峡库区滑动机理比较复杂，需要用多种计算方法计算分析。首先采用工程地质类比法，看附近有无此类边坡或治理工程先例，结合建设区边坡对比已有边坡或治理工程调查分析相同点、差异点。 2、对永久边坡，应考虑岩体抗剪强度随时间减低的时间效应。对岩体内摩擦角、岩体粘聚力按时间效应系数校正。这点可参照重庆市地标执行。 3、要考虑水对岩土体的软化作用。水下部分岩土体重度取浮重度。边坡稳定性必须要按常规、饱水两种状态计算稳定性。 4、边坡稳定性调查计算中要充分考虑岩体层间软弱面或较大裂隙的破坏作用。

三、工作中注意事项 1、调查前期已经形成的人工边坡类型、性状、形态；有无发生边坡滑移坍塌破坏。调查边坡岩土自稳坡角范围值。 2.详细调查本次工作人工边坡类型、性状、形态：高度、、坡角、长度等。 3、岩质边坡（含碎裂结构）确定边坡岩体的等效内摩擦角。边坡岩体等效内摩擦角按《规范》附录条文说明4.5.5条公式计算。 4、土质边坡通常采用圆弧滑动法计算，岩质边坡通常采用极限平衡法计算。 四、边坡稳定性综合评价 1、首先划分场区建筑适宜性分区为**类，属于建筑**区，场地区域整体稳不稳定。 2、本工程边坡在现状稳定状态？如边坡坡度角一般小于岩体的自稳坡度角，说明该工程边坡人工边坡坡度角不超过现状自稳定角度时可保证边坡的稳定。如人工边坡坡度角过大或形成直立边坡，边坡存在沿45°+φ/2破裂角发生剪切滑移的可能，需对边坡采取防护措施。 五、边坡治理方案建议 根据边坡的稳定状况和边坡稳定性出发，结合边坡放坡条件及对坡顶。底规划建（构）筑物的影响，建议对工程边坡采取治理方案。 如边坡采用分段、分级治理；采用坡率法；采用格构式锚杆进行坡面防护；直立切坡采用排桩式挡土墙进行支护等。 如果条件允许。边坡采取削坡处理，以降低边坡高度，并进行适当的坡面防护。 对于边坡治理施工，不宜进行大规模爆破作业，以免破坏边坡岩体的完整性。 边坡支护、治理施工中应注意边坡变形观测，包括边坡坡顶水平和垂直位移、支护结构的变形等，加强坡面检查验收，以便及时发现问题，解决问题。 现场剪切试验，建议根据需要在边坡支护治理中做现场剪切试验工作。

岩质边坡稳定性例题

作业题1：简单平面滑动稳定分析 边坡高度40.000m，结构面倾角30.0°，结构面粘聚力30.0kPa，结构面内摩擦角30.0°，张裂隙离坡顶点的距离10.000m，裂隙水的埋深5.000m。边坡分4级，每级设2m宽平台，坡率分别为1:0.5，1:0.75，1:1，1:1。 岩层层数4层，各层参数如下： 序号控制点Y坐标容重锚杆和岩石粘结强度 (m) (kN/m3) frb(kPa) 1 32.000 18.0 80.0 2 18.000 16.8 100.0 3 4.800 17.0 150.0 4 -10.400 20.0 200.0 试求该人工边坡安全系数，如不稳定（<1.2），则请根据边坡锚固设置原则，设计适当的加固措施。

作业题2：二广高速某楔形体边坡稳定性验算 根据现场边坡开挖情况，地层揭露岩性主要由亚粘土及白垩系砾岩组成。第一、二级边坡为强~弱风化砾岩，褐红色，巨厚层状，强度较高；第三、四级边坡亚粘土~全风化砾岩，残坡积，红褐色。节理裂隙较发育，有多条X形节理，产状分别为（1）213°∠38°、（2）305°∠52°。裂隙（1）局部岩屑与泥质充填，胶结程度一般；贯通裂隙（2）岩屑与泥质充填，胶结程度较差。两组裂隙延伸长度不等，长者达30m左右，裂隙水沿楔形体底部渗出。X节理相互切割，极易发生楔形体滑动破坏。 根据地质调查结果，初步根据砾岩结构面结合程度和夹岩屑与泥的情况，取结构面粘结强度25kPa，内摩擦角28°。坡面倾向250°，倾角55°，破顶面倾向250°，倾角18°，岩体容重取为22 kN/m3。请计算安全系数与楔形体高度之间的关系，求临界的楔形体高度。

常用的边坡稳定性分析方法

常用的边坡稳定性分析方法

第一节概述 (1) 一、无粘性土坡稳定分析 (1) 二、粘性土坡的稳定分析 (1) 三、边坡稳定分析的总应力法和有效应力法 (1) 四、土坡稳定分析讨论 (1) 第二节基本概念与基本原理 (1) 一、基本概念 (1) 二、基本规律与基本原理 (2) （一）土坡失稳原因分析 (2) （二）无粘性土坡稳定性分析 (3) （三）粘性土坡稳定性分析 (3) （四）边坡稳定分析的总应力法和有效应力法 (7) （五）土坡稳定分析的几个问题讨论 (8) 三、基本方法 (9) （一）确定最危险滑动面圆心的方法 (9) （二）复合滑动面土坡稳定分析方法 (9)

常用的边坡稳定性分析方法 土坡就是具有倾斜坡面的土体。土坡有天然土坡，也有人工土坡。天然土坡是由于地质作用自然形成的土坡，如山坡、江河的岸坡等；人工土坡是经过人工挖、填的土工建筑物，如基坑、渠道、土坝、路堤等的边坡。本章主要学习目前常用的边坡稳定分析方法，学习要点也是与土的抗剪强度有关的问题。 第一节概述 学习土坡的类型及常见的滑坡现象。 一、无粘性土坡稳定分析 学习两种情况下(全干或全淹没情况、有渗透情况)无粘性土坡稳定分析方法。要求掌握无粘性土坡稳定安全系数的定义及推导过程，坡面有顺坡渗流作用下与全干或全淹没情况相比无粘性土土坡的稳定安全系数有何联系。 二、粘性土坡的稳定分析 学习其整体圆弧法、瑞典条分法、毕肖甫法、普遍条分法、有限元法等方法在粘性土稳定分析中的应用。要求掌握圆弧法进行土坡稳定分析及几种特殊条件下土坡稳定分析计算。 三、边坡稳定分析的总应力法和有效应力法 学习稳定渗流期、施工期、地震期边坡稳定分析方法。 四、土坡稳定分析讨论 学习讨论三个问题：土坡稳定分析中计算方法问题、强度指标的选用问题和容许安全系数问题。 第二节基本概念与基本原理 一、基本概念 1．天然土坡(naturalsoilslope)：由长期自然地质营力作用形成的土坡，称为天然土坡。 2．人工土坡(artificialsoilslope)：人工挖方或填方形成的土坡，称为人工土