边坡稳定性分析ppt课件

1、 3.1 3.1 边坡稳定性分析概边坡稳定性分析概述述3.2 3.2 土质边坡稳定性分土质边坡稳定性分析析3.3 3.3 岩质边坡稳定性分岩质边坡稳定性分析析3.4 3.4 规范的一些规定规范的一些规定 第三章第三章 边坡稳定性分析边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践 边坡稳定性分析定性方法边坡稳定性分析定性方法 边坡稳定性分析定量方法边坡稳定性分析定量方法 边坡稳定极限平衡分析的条分法边坡稳定极限平衡分析的条分法3.1 3.1 边坡稳定性分析概述边坡稳定性分析概述学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践 对于大型或地质条件复杂的边坡，其稳定性分析普通对于大型或地质条件复杂的边坡，其稳定

2、性分析普通分两阶段分两阶段( (定性定性+ +定量定量) )进展。进展。 第第阶段阶段( (定性定性) ) ，对初勘所获得的地质资料进展研，对初勘所获得的地质资料进展研讨，由于这阶段实验资料少，多用定性分析对边坡稳定性讨，由于这阶段实验资料少，多用定性分析对边坡稳定性作出估计，分析时应按不同的构造区段及边坡的不同方位作出估计，分析时应按不同的构造区段及边坡的不同方位分别进展；分别进展； 第二阶段第二阶段( (定量定量) ) ，对经上阶段分析以为是不稳定的，对经上阶段分析以为是不稳定的或不满足规范平安系数要求的边坡进展详勘，获得包括岩或不满足规范平安系数要求的边坡进展详勘，获得包括岩土或脆弱构造

3、面强度、地下水流和水压等方面的资料后，土或脆弱构造面强度、地下水流和水压等方面的资料后，经定量分析对边坡稳定性作出判别。经定量分析对边坡稳定性作出判别。 3.1 3.1 边坡稳定性分析概述边坡稳定性分析概述学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践 对于新设计的大型边坡，根据建筑设计对边坡的要对于新设计的大型边坡，根据建筑设计对边坡的要求及边坡的荷载情况，分别预选求及边坡的荷载情况，分别预选2 23 3个坡角并按坡高段个坡角并按坡高段进展稳定性验算，作出包括开挖、支护费用在内的技术进展稳定性验算，作出包括开挖、支护费用在内的技术经济比较，然后从中选出最优的坡角、坡形。经济比较，然后从中选出最优的坡角、

4、坡形。 目前，针对不同类型的边坡，曾经提出一种或多种目前，针对不同类型的边坡，曾经提出一种或多种分析方法。在详细运用中，根据详细边坡工程地质条件，分析方法。在详细运用中，根据详细边坡工程地质条件，选取一种或几种方法进展综合分析。选取一种或几种方法进展综合分析。3.1 3.1 边坡稳定性分析概述边坡稳定性分析概述学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践分析方法分析方法理论依据及假设理论依据及假设适用条件适用条件1.1.工程类比法工程类比法较为简单的中、较为简单的中、小型边坡小型边坡2.2.赤平极射投影赤平极射投影( (图解法图解法) )受一组或几组结受一组或几组结构面控制的边坡构面控制的边坡定性方法定

5、性方法 包括地质分析法包括地质分析法( (历史成因分析、过程机制分析历史成因分析、过程机制分析) )、工、工程地质类比法、图解法、程地质类比法、图解法、 边坡稳定专家系统等边坡稳定专家系统等3.1 3.1 边坡稳定性分析概述边坡稳定性分析概述学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践(1)(1)地质分析法地质分析法( (历史成因分析法、过程机制分析法历史成因分析法、过程机制分析法) )根据边坡的地形地貌形状、地质条件和边坡变形破坏根据边坡的地形地貌形状、地质条件和边坡变形破坏的根本规律，追溯边坡演化的全过程，预测边坡稳定的根本规律，追溯边坡演化的全过程，预测边坡稳定性开展的总趋势及其破坏方式，从而对边

6、坡的稳定性性开展的总趋势及其破坏方式，从而对边坡的稳定性做出评价；对已发生过滑坡的边坡，那么判别其能否做出评价；对已发生过滑坡的边坡，那么判别其能否复活或转化。复活或转化。 3.1 3.1 边坡稳定性分析概述边坡稳定性分析概述学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践 定义：该法是将已有的天然边坡或人工边坡的研讨阅定义：该法是将已有的天然边坡或人工边坡的研讨阅历历( (包括稳定的或破坏的包括稳定的或破坏的) )，用于新研讨边坡的稳定性分析，用于新研讨边坡的稳定性分析，如坡角或计算参数的取值如坡角或计算参数的取值( (如坡率法如坡率法) )、边坡的处置措施等。、边坡的处置措施等。 类比法具有阅历性和地域

7、性的特点，运用时必需全面类比法具有阅历性和地域性的特点，运用时必需全面分析已有边坡与新研讨边坡两者之间的地貌、地层岩性、分析已有边坡与新研讨边坡两者之间的地貌、地层岩性、构造、水文地质、自然环境、变形主导要素及发育阶段等构造、水文地质、自然环境、变形主导要素及发育阶段等方面的类似性和差别性，同时还应思索工程的规模、类型方面的类似性和差别性，同时还应思索工程的规模、类型及其对边坡的特殊要求等。及其对边坡的特殊要求等。 (2)(2)工程地质类比法工程地质类比法( (定性定性) )3.1 3.1 边坡稳定性分析概述边坡稳定性分析概述学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践根据阅历，存在以下条件时对边坡的稳

8、定性不利：根据阅历，存在以下条件时对边坡的稳定性不利：边坡及其临近地段已有滑坡、崩塌、陷穴等不良地质景象存在。边坡及其临近地段已有滑坡、崩塌、陷穴等不良地质景象存在。岩质边坡中有页岩、泥岩、片岩等易风化、软化岩层或软硬交互的不岩质边坡中有页岩、泥岩、片岩等易风化、软化岩层或软硬交互的不利岩层组合。利岩层组合。土质边坡中裂隙发育、有脆弱夹层，或边坡由膨胀土等不良岩土构成。土质边坡中裂隙发育、有脆弱夹层，或边坡由膨胀土等不良岩土构成。脆弱构造面与坡面倾向一致且构造面倾角小于坡角，或基岩面倾向坡脆弱构造面与坡面倾向一致且构造面倾角小于坡角，或基岩面倾向坡外且倾角较小。外且倾角较小。地层浸透性差别大，

9、地下水在弱透水层或基岩面上积聚流动；断层及地层浸透性差别大，地下水在弱透水层或基岩面上积聚流动；断层及裂隙中有承压水出露。裂隙中有承压水出露。水流冲刷坡脚或因河水位急剧升降引起岸坡内动水力的剧烈作用。水流冲刷坡脚或因河水位急剧升降引起岸坡内动水力的剧烈作用。边坡处于强震区或临近地段采用大爆破施工。边坡处于强震区或临近地段采用大爆破施工。3.1 3.1 边坡稳定性分析概述边坡稳定性分析概述学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践留意：采用工程地质类比法选取的阅历值留意：采用工程地质类比法选取的阅历值( (如坡如坡角、计算参数等角、计算参数等) )仅能用于地质条件简单的中、仅能用于地质条件简单的中、小型

10、边坡。下表是可供选取的边坡坡度允许值。小型边坡。下表是可供选取的边坡坡度允许值。岩质和土质边坡允许坡度值岩质和土质边坡允许坡度值( (道路规范道路规范) )岩土类别岩土性质允许坡度值(高宽比)坡高8m坡高815m坡高1530m硬质岩石微风化中等风化强风化1:0.101:0.201:0.201:0.351:0.351:0.501:0.201:0.351:0.351:0.501:0.501:0.751:0.351:0.501:0.501:0.751:0.751:1.00软质岩石微风化中等风化强风化1:0.351:0.501:0.501:0.751:0.751:1.001:0.501:0.751:0

11、.751:1.001:1.001:1.251:0.751:1.001:1.001:1.503.1 3.1 边坡稳定性分析概述边坡稳定性分析概述学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践坡高5m坡高510m碎石土密实中密稍密1:0.351:0.501:0.501:0.751:0.751:1.001:0.501:0.751:0.751:1.001:1.001:1.25粉土Sr0.51:1.001:1.251:1.251:1.50粘性土坚硬硬塑1:0.751:1.001:1.001:1.251:1.001:1.251:1.251:1.50坡高6m坡高612m坡高1220m坡高2030m黄土次生坡积黄土4次生

12、洪积冲积黄土4马兰黄土3离石黄土2午城黄土11:0.501:0.751:0.201:0.401:0.301:0.501:0.101:0.301:0.101:0.201:0.501:1.001:0.301:0.601:0.401:0.601:0.201:0.401:0.201:0.301:0.751:1.251:0.501:0.751:0.601:0.751:0.301:0.501:0.301:0.401:0.751:1.001:0.751:1.001:0.501:0.751:0.401:0.60注：运用本表时应思索地域性水文、气候等条件，结合详细情况予以修正。本表不适用于岩层层面或主要节理面有

13、顺坡向滑动能够的边坡。3.1 3.1 边坡稳定性分析概述边坡稳定性分析概述学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践(3) (3) 图解法图解法 用一定的曲线和图形来表征边坡有关参数之间的定量关系，由此求出边坡稳定性系数，或知稳定系数及其它参数f 、c、r、构造面倾角、坡角、坡高仅一个未知的情况下，求出稳定坡角或极限坡高。这是力学计算的简化。图解法可以分为两类：图解法可以分为两类：不同条件下均质岩坡不同条件下均质岩坡坡高与坡角关系曲线坡高与坡角关系曲线3.1 3.1 边坡稳定性分析概述边坡稳定性分析概述学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践 利用图解求边坡变形破坏的边境条件，分析脆弱构造面的组合关系，为力

14、学计算发明条件。常用的有赤平极射投影分析法及实体比例投影法。 赤平极射投影分析法、实体比例投影法与摩擦圆等方法用于岩质边坡的稳定分析，可快速、直观地分辨出控制边坡的主要和次要构造面，确定出边坡构造的稳定类型，断定不稳定块体的外形、规模及滑动方向。 对用图解法断定为不稳定的边坡，需进一步用计算加以验证。下面简要引见利用赤平极射投影图初步判别边坡稳定性。3.1 3.1 边坡稳定性分析概述边坡稳定性分析概述学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践3.1 3.1 边坡稳定性分析概述边坡稳定性分析概述学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践 当构造面的倾向与坡面倾向相反时，边坡为稳定构造。 当构造面的倾向与坡面倾向

15、根本一致但其倾角大于坡角时，边坡为根本稳定构造。 当构造面的倾向与坡面倾向之间夹角小于30且倾角小于坡角时，边坡为不稳定构造。 以下图为1组构造面构成的边坡赤平极射投影1组构造面构成的边坡组构造面构成的边坡(a)不稳定构造；不稳定构造；(b)根本稳定构造；根本稳定构造；(c)、(d)稳定构造；稳定构造；(e)不稳定构造不稳定构造3.1 3.1 边坡稳定性分析概述边坡稳定性分析概述学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践2组构造面构成的边坡组构造面构成的边坡(a)不稳定构造；不稳定构造；(b)根本稳定构造；根本稳定构造；(c)稳定构造稳定构造以下图为以下图为2 2组构造面构成的边坡赤平极射投组构造面构

16、成的边坡赤平极射投影影3.1 3.1 边坡稳定性分析概述边坡稳定性分析概述学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践3组构造面构成的边坡组构造面构成的边坡(a)不稳定构造；不稳定构造；(b)根本稳定构造；根本稳定构造；(c)不稳定构造；不稳定构造；(d)根本稳定构造；根本稳定构造；(e)稳定构造稳定构造以下图为以下图为3 3组构造面构成的边坡赤平极射投组构造面构成的边坡赤平极射投影影3.1 3.1 边坡稳定性分析概述边坡稳定性分析概述学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践 工程地质领域最早研制出的专家系统是用于地质勘察的专家系统 Propecter，由斯坦福大学于70年代中期完成的。 在国内，许多单位进展

17、了相关研讨任务，并获得了较多的成果。专家系统使得普通工程技术人员在处理工程地质问题时能象有阅历的专家给出比较正确的判别并做出结论，因此，专家系统的运用为工程地质的开展提供了一条新思绪。(4)(4)边坡稳定专家系统边坡稳定专家系统3.1 3.1 边坡稳定性分析概述边坡稳定性分析概述学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践 本质是一种半定量的方法，虽然评价结果表现为确定的本质是一种半定量的方法，虽然评价结果表现为确定的数值，但最终断定仍依赖人为的判别。目前，一切定量的计数值，但最终断定仍依赖人为的判别。目前，一切定量的计算方法都是基于定性方向之上。算方法都是基于定性方向之上。 极限平衡法在工程中运用最为

18、广泛，这个方法早期以摩极限平衡法在工程中运用最为广泛，这个方法早期以摩尔尔库仑抗剪强度实际为根底，将滑坡体划分为假设干条块库仑抗剪强度实际为根底，将滑坡体划分为假设干条块( (主要为垂直条分主要为垂直条分) )，建立作用在这些条块上的力的平衡方程，建立作用在这些条块上的力的平衡方程式，求解平安系数。式，求解平安系数。 (1)(1)极限平衡法极限平衡法3.1 3.1 边坡稳定性分析概述边坡稳定性分析概述定量分析方法定量分析方法学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践 垂直条分法就是将滑动土体竖直分成假设干土条，垂直条分法就是将滑动土体竖直分成假设干土条，把土条当成刚体，分别求作用于各土条上的力对圆心的

19、把土条当成刚体，分别求作用于各土条上的力对圆心的滑动力矩滑动力矩( (或力或力) )和抗滑力矩和抗滑力矩( (或力或力) ) ，然后求土坡的稳定，然后求土坡的稳定平安系数。平安系数。条间切向力3.1 3.1 边坡稳定性分析概述边坡稳定性分析概述学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践 极限平衡方法，没有象传统的弹、塑性力学那样引入应力极限平衡方法，没有象传统的弹、塑性力学那样引入应力应变关系来求解本质上为静不定的问题，而是直接对某些多应变关系来求解本质上为静不定的问题，而是直接对某些多余未知量作假定，使得方程式的数量和未知数的数量相等，因余未知量作假定，使得方程式的数量和未知数的数量相等，因此使问题

20、变得静定可解。此使问题变得静定可解。 根据边坡破坏的边境条件，运用力学分析的方法，对能够根据边坡破坏的边境条件，运用力学分析的方法，对能够发生的滑动面，在各种荷载作用下进展实际计算和抗滑强度的发生的滑动面，在各种荷载作用下进展实际计算和抗滑强度的力学分析。经过反复计算和分析比较，对能够的滑动面给出稳力学分析。经过反复计算和分析比较，对能够的滑动面给出稳定性系数。定性系数。 目前，刚体极限平衡方法曾经从二维开展到三维。目前，刚体极限平衡方法曾经从二维开展到三维。3.1 3.1 边坡稳定性分析概述边坡稳定性分析概述学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践 刚体极限平衡分析方法很多，在处置上，各种条分法在

21、以下刚体极限平衡分析方法很多，在处置上，各种条分法在以下几个方面引入简化条件：几个方面引入简化条件： (a) (a) 对滑裂面的外形作出假定，如假定滑裂面外形为折线、对滑裂面的外形作出假定，如假定滑裂面外形为折线、圆弧、对数螺旋线等；圆弧、对数螺旋线等；(b) (b) 放松静力平衡要求，求解过程中仅满放松静力平衡要求，求解过程中仅满足部分力和力矩的平衡要求；足部分力和力矩的平衡要求；(c) (c) 对多余未知数的数值和分布外对多余未知数的数值和分布外形做假定。形做假定。 该方法比较直观、简单，对大多数边坡的评价结果比较令人该方法比较直观、简单，对大多数边坡的评价结果比较令人称心。称心。 该方法

22、的关键在于对滑体的范围和滑面的形状进展分析、正该方法的关键在于对滑体的范围和滑面的形状进展分析、正确选用滑面计算参数、正确分析滑体的各种荷载。确选用滑面计算参数、正确分析滑体的各种荷载。 基于该原理的方法很多，如基于该原理的方法很多，如BishopBishop法、法、JanbuJanbu法、法、M-PM-P法、不法、不平衡传送系数法等。平衡传送系数法等。 3.1 3.1 边坡稳定性分析概述边坡稳定性分析概述学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践极限平衡条分法极限平衡条分法对多余变量的简化假定对多余变量的简化假定瑞典条分法瑞典条分法条块间无作用力，力矩平衡条块间无作用力，力矩平衡斯宾塞法斯宾塞法条块

23、间作用力为常数条块间作用力为常数简化毕肖普法简化毕肖普法条块间只有水平力，力矩平衡条块间只有水平力，力矩平衡詹布法詹布法(Janbu)假定了条间作用力作用点的位置假定了条间作用力作用点的位置传递系数法传递系数法假定了条间作用力的方向假定了条间作用力的方向(等于条块底面倾角等于条块底面倾角) 萨尔玛法萨尔玛法假定条间也满足极限平衡条件，可以任意条分假定条间也满足极限平衡条件，可以任意条分分块极限平衡法分块极限平衡法假定条间也满足极限平衡条件，但需垂直条分假定条间也满足极限平衡条件，但需垂直条分摩根斯坦摩根斯坦普赖普赖斯法斯法条间切向力条间切向力(X)和法向力和法向力(E)之比与水平方向坐标之之比

24、与水平方向坐标之间存在一函数关系间存在一函数关系:X/E=f(x)常见条分法及其相应的假定3.1 3.1 边坡稳定性分析概述边坡稳定性分析概述学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践 主要是利用某种方法求出边坡的应力分布和变形情况，主要是利用某种方法求出边坡的应力分布和变形情况，研讨岩体中应力和应变的变化过程，由此判别边坡的稳定性。研讨岩体中应力和应变的变化过程，由此判别边坡的稳定性。主要有以下几种：主要有以下几种：(2)(2)数值分析方法数值分析方法有限单元法有限单元法FEMFEM 该方法是目前运用最广泛的数值该方法是目前运用最广泛的数值分析方法。其解题步骤曾经系统化，并构分析方法。其解题步骤曾经

25、系统化，并构成了很多通用的计算机程序。成了很多通用的计算机程序。 其优点是部分地思索了边坡岩体其优点是部分地思索了边坡岩体的非均质、不延续介质特征，思索了岩体的非均质、不延续介质特征，思索了岩体的应力应变特征，因此可以防止将坡体视的应力应变特征，因此可以防止将坡体视为刚体、过于简化边境条件的缺陷，可以为刚体、过于简化边境条件的缺陷，可以接近实践地从应力应变分析边坡的变形破接近实践地从应力应变分析边坡的变形破坏机制，对了解边坡的应力分布及应变位坏机制，对了解边坡的应力分布及应变位移变化很有利。移变化很有利。3.1 3.1 边坡稳定性分析概述边坡稳定性分析概述学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践 快

26、速拉格朗日有限差分法快速拉格朗日有限差分法(FLAC)(FLAC) FLACFast Lagrangian Analysis of Continue由美国Itasca Consulting Group，Inc.为地质工程运用而开发的延续介质显式有限差分计算程序，主要适用模拟计算岩土工程地质资料的力学行为，特别是资料到达屈服极限后产生的塑性流动。 FLAC (Version 4.00) LEGEND 19-Nov-04 16:26 step 35000 -9.000E+00 x 1.890E+02 -6.150E+01 y 03.2 3.2 土质边坡稳定性分析土质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨

27、崇尚实践崇尚实践瑞典条分法的讨论瑞典条分法的讨论AORC ibB-2-101234567(2) (2) 假设圆弧滑裂面，与实践滑裂假设圆弧滑裂面，与实践滑裂面有差别面有差别 忽略条间力，使得计算平安系数忽略条间力，使得计算平安系数 Fs 偏偏小小 假设圆弧滑裂面，使假设圆弧滑裂面，使 Fs 偏大偏大最终结果是最终结果是 Fs 偏小偏小， 越大越大 Fs 越偏小越偏小普通情况下，普通情况下，FsFs偏小偏小 10% 10% 左右左右工程运用中偏于平安3.2 3.2 土质边坡稳定性分析土质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践方法的特点：方法的特点：AORC ibB-2-10123456

28、7iiiiiiisWtgWlcFsin)cos(1) (1) 忽略条间力的作用忽略条间力的作用(2) (2) 满足滑动土体整膂力矩平衡条件满足滑动土体整膂力矩平衡条件(3) (3) 不满足条块的静力平衡条件不满足条块的静力平衡条件(4) (4) 满足极限平衡条件满足极限平衡条件(5) (5) 得到的平安系数偏低，误差偏于平安得到的平安系数偏低，误差偏于平安3.2 3.2 土质边坡稳定性分析土质边坡稳定性分析niiiiiniiiiiiiiiQtgUQlc11)cossin()sincos(或：或：学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践3.2 3.2 土质边坡稳定性分析土质边坡稳定性分析学风严谨学风严

29、谨 崇尚实践崇尚实践3.2 3.2 土质边坡稳定性分析土质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践3.2 3.2 土质边坡稳定性分析土质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践4 4 简化毕肖甫简化毕肖甫BishopBishop法法忽略条间切向力：忽略条间切向力：n-12n-1PiHiTiNi ihi+1WiPi+1Hi+1hi假定滑动面上作用点位置：假定滑动面上作用点位置：n 未知数未知数: 4n-1 : 4n-1 方程数方程数: 4n : 4n 假定：假定：圆弧滑裂面；条间力切向力圆弧滑裂面；条间力切向力=03.2 3.2 土质边坡稳定性分析土质边坡稳定性分析学风严谨学风严

30、谨 崇尚实践崇尚实践Pihi+1TiNi iWiPi+1hiAORC ibB-2-101234567Fz=0iiiiiTNWsincossiiiiiFtgNlcT极限平衡极限平衡条件条件方程组求解，得到：方程组求解，得到：iisiiiimFlcWN)sin(siiiiFtgmsincosiiiiiisimlctgWFTcos13.2 3.2 土质边坡稳定性分析土质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践hi+1PiTiNi iWiPi+1hiAORC ibB-2-101234567整膂力矩平衡：整膂力矩平衡：siiiiFtgmsincosRTRWiiisinNi 过圆心；过圆心；Pi

31、相互抵消相互抵消iiiiiiiisWtgWlcmFsincos1licos i = bi隐隐式式表表达达3.2 3.2 土质边坡稳定性分析土质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践siiiiFtgmsincosiiiiiiiisWtgWlcmFsincos1隐隐式式表表达达迭代法求解隐式方程的根迭代法求解隐式方程的根)(xx3.2 3.2 土质边坡稳定性分析土质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践迭代法求解隐式方程的根迭代法求解隐式方程的根)(xx)(xyxy1Q2Q0P1P2P*P0 x1x2x*x3.2 3.2 土质边坡稳定性分析土质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇

32、尚实践崇尚实践AORC ibB-2-101234567圆心 O，半径 R设 Fs=1.0计算 mqi变化圆心 O 和半径 R Fs 最小END 计算sFssFFsssFFFNo计计算算步步骤骤iiiiiiiisWtgWlcmFsincos13.2 3.2 土质边坡稳定性分析土质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践PiTiNi ihi+1WiPi+1hiAORC ibB-2-101234567毕肖甫法的讨论毕肖甫法的讨论(2) (2) 大多数情况下是准确的大多数情况下是准确的 未知数未知数: 4n-1 : 4n-1 方程数方程数: 4n : 4n (1) (1) 假设圆弧滑裂面假设圆

33、弧滑裂面3.2 3.2 土质边坡稳定性分析土质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践(1) (1) 假设条块间作用力只需法向力没有切向力；假设条块间作用力只需法向力没有切向力； 满足滑动土体整膂力矩平衡条件；满足滑动土体整膂力矩平衡条件； 满足各条块力的多边形闭合条件，但不满足条块的力矩平满足各条块力的多边形闭合条件，但不满足条块的力矩平衡条件；衡条件；(4) (4) 满足极限平衡条件；满足极限平衡条件；(5) (5) 得到的平安系数比瑞典条分法略高一点。得到的平安系数比瑞典条分法略高一点。简化简化Bishop方法的特点方法的特点3.2 3.2 土质边坡稳定性分析土质边坡稳定性分析学

34、风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践5 5 詹布詹布JanbuJanbu法法条块间力的作用点位置：条块间力的作用点位置：n-12n-1PiHiTiNi ihi+1WiPi+1Hi+1hi假定滑动面上作用点位置：假定滑动面上作用点位置：n 未知数未知数: 4n-1 : 4n-1 方程数方程数: 4n : 4n abhi推力线推力线假定：假定：假定各土条间推力作用点连线为光滑延续曲线假定各土条间推力作用点连线为光滑延续曲线 “推力作用线推力作用线即假定了条块间力的作用点位置即假定了条块间力的作用点位置3.2 3.2 土质边坡稳定性分析土质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践PiHiTiNi

35、 ihi+1WiPi+1Hi+1hi极限平衡极限平衡条件条件Fz=0iiiiiiTNHWsincosFx=0iiiiiNTPsincossiiiiiFtgNlcT23 45678910111P0=0Pn=0 Ni Ti Pi方程组求解方程组求解P1 = P1P2 = P1 + P2 = P1 + P2 Pj = Pi ( i=1, j )Pn = Pi = 0 ( i=1, n )与与 Hi 有关，但有关，但 Hi 可可以经过每个土条的力以经过每个土条的力矩平衡由矩平衡由 hi 得到得到3.2 3.2 土质边坡稳定性分析土质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践PiHiTiNi ih

36、i+1WiPi+1Hi+1hi23 45678910111P0=0Pn=0詹布法的讨论詹布法的讨论(1) (1) 任不测形滑裂面，不一定任不测形滑裂面，不一定是圆弧是圆弧 未知数未知数: 4n-1 : 4n-1 方程数方程数: 4n : 4n (2) (2) 计算较复杂计算较复杂3.2 3.2 土质边坡稳定性分析土质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践几种方法总结几种方法总结方法方法整体圆弧法整体圆弧法简单条分法简单条分法毕肖普法毕肖普法詹布法詹布法滑裂面形状滑裂面形状圆弧圆弧圆弧圆弧圆弧圆弧任意任意假设假设刚性滑动体刚性滑动体滑动面上极滑动面上极限平衡限平衡忽略全部条忽略全部条简

37、力简力忽略条间切向忽略条间切向力力条间力作用点条间力作用点位置位置适用性适用性饱和软粘土，饱和软粘土， =0一般均质土一般均质土一般均质土一般均质土任意任意精度精度/偏小偏小10%误差误差2070%难以确定难以确定平平衡衡条条件件整体力矩整体力矩 各条力矩各条力矩 各条垂向力各条垂向力 / 各条水平力各条水平力 3.2 3.2 土质边坡稳定性分析土质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践3.2 3.2 土质边坡稳定性分析土质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践3.2 3.2 土质边坡稳定性分析土质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践3.2 3.2 土质边坡稳定

38、性分析土质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践3.2 3.2 土质边坡稳定性分析土质边坡稳定性分析35,2621学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践 平面滑动分析平面滑动分析 多平面滑动分析多平面滑动分析3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践普通情况下：现实工程中滑坡的后缘出现拉裂痕普通情况下：现实工程中滑坡的后缘出现拉裂痕3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践平面滑移的后缘拉裂痕平面滑移的后缘拉裂痕3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风

39、严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践平面滑动分析方法平面滑动分析方法3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践传统分析方法传统分析方法-受力条件分析受力条件分析在工程运用期间，能够滑动岩体或其边境面上接受的力的类型及大小、方在工程运用期间，能够滑动岩体或其边境面上接受的力的类型及大小、方向和合力的作用点统称为受力条件。向和合力的作用点统称为受力条件。边坡岩体上接受的力常见有：岩体重力、静水压力、动水压力、建筑物作边坡岩体上接受的力常见有：岩体重力、静水压力、动水压力、建筑物作用力及震动力等。用力及震动力等。(1) (1) 地震作用地震作用程度地震作用：程度

40、地震作用：FEK=FEK=1G1G3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践(2) (2) 水压力：包括浸透静水压力和浸透动水压力。水压力：包括浸透静水压力和浸透动水压力。静水压力静水压力水对岩体的静压力，等于岩体遭到的浮力。水对岩体的静压力，等于岩体遭到的浮力。动水压力动水压力与水力梯度有关，等于岩体遭到的渗流阻力。与水力梯度有关，等于岩体遭到的渗流阻力。VgUwJgVFwr3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践cossinjjsGtgC LRKTG滑动面上的抗滑力滑动面上的抗滑力R=Gcostgj+

41、CjL R=Gcostgj+CjL 滑动力滑动力T TGsinGsin稳定性系数稳定性系数传统分析方法传统分析方法-单平面滑动计算过程单平面滑动计算过程3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践2sinsinsin()jjstgCKtggH2sinsin()cos(tantan)jcrjCHg当Cj=0，j时，Ks1jstgKtg忽略滑动面上内聚力忽略滑动面上内聚力(Cj=0)时时3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践适用范围适用范围 a) a) 岩石和土；岩石和土；b) b) 边坡下滑是沿着一个相对平

42、缓的滑动面边坡下滑是沿着一个相对平缓的滑动面. (. (像节理面、破坏像节理面、破坏面、衔接缝以及岩床与浸蚀岩之间的分界面类型的一些不延面、衔接缝以及岩床与浸蚀岩之间的分界面类型的一些不延续构造面续构造面) )；c) c) 破坏面应该近似平行于滑坡面；破坏面应该近似平行于滑坡面；d) d) 破坏面的倾角应该小于滑坡面的倾角。破坏面的倾角应该小于滑坡面的倾角。平面滑动计算方法平面滑动计算方法3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践根本假设：根本假设：(1) (1) 滑体沿滑动面做刚体下滑。滑体沿滑动面做刚体下滑。(2) (2) 滑块不发生刚体转动。滑

43、块不发生刚体转动。(3) (3) 假定作用在滑块上的一切力都经过质心。假定作用在滑块上的一切力都经过质心。(4)(4)滑动面上的一切点都处于临界破坏形状。滑动面上的一切点都处于临界破坏形状。(5) (5) 滑面上力的分布是均匀的。滑面上力的分布是均匀的。(6) (6) 沿着整个破坏面的岩体强度是相等的。沿着整个破坏面的岩体强度是相等的。(7) (7) 滑块侧面的阻力可以忽略不计。滑块侧面的阻力可以忽略不计。3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践平安系数计算公式：平安系数计算公式：3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨

44、 崇尚实践崇尚实践计算包括计算包括 ？ 水压力水压力 外部力和地震力外部力和地震力 自动或被动锚固力自动或被动锚固力 3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践典型的平面几何典型的平面几何1. 1. 滑坡的外表滑坡的外表2. 2. 破坏面破坏面3. 3. 上外表上外表4. 4. 张裂痕张裂痕 ( (可选择的可选择的) )坡面倾角、边坡高度、滑体分量坡面倾角、边坡高度、滑体分量上外表倾角及其宽度上外表倾角及其宽度 (可选择的可选择的)破坏面的倾角及其粗糙程度破坏面的倾角及其粗糙程度破坏面的强度破坏面的强度张裂痕的角度、位置张裂痕的角度、位置(可选择的可

45、选择的)水压力水压力地震系数地震系数外部力外部力计算要素计算要素3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践计算过程：计算过程：(1)滑体分量( (没有张裂痕的情况没有张裂痕的情况) )知参数知参数: :HH边坡高度边坡高度边坡角边坡角上外表倾角上外表倾角滑面倾角滑面倾角OO原点原点岩块的比重岩块的比重未知参数未知参数: :BB边坡面与上外表的交点边坡面与上外表的交点CC滑面线与上外表线的交点滑面线与上外表线的交点NN边坡坡面长度，即边坡坡面长度，即OBOB的长度的长度MBCMBC长度长度LOCLOC的长度的长度AA楔面子积楔面子积WW楔体分量楔体分量

46、 3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践sinHNcos,cot,BNHHHOBBCOC cotcoscossinsinHMLHMLcotcoscosHMLsinsinHMLsinsinLHMcotsincotcosHLHLcotcotcossincotHL1 cottansincostanHL运用矢量相加计算运用矢量相加计算L L和和MM的长度：的长度：得出以下两个方程：得出以下两个方程：由方程由方程(4)(4)得：得：将将(5)(5)代入代入(3)(3)得：得：(1)(2)(3)(4)(5)(6)3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定

47、性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践coscotcosLHMcos,sinCLLWA由方程由方程(3)得：得：经过方程经过方程(6)和和(7)计算计算L和和M。不用方程。不用方程(5)，由于当，由于当=0时，无法计算出时，无法计算出M面积计算：面积计算：计算过程：计算过程：1.计算计算N (经过方程经过方程(1)2.计算计算B (经过方程经过方程(2)3.计算计算L (经过方程经过方程(6)4.计算计算M (经过方程经过方程(7)5.计算计算C (经过方程经过方程(8)6.计算计算A (经过方程经过方程(9)7.计算计算W (经过方程经过方程(10)(7)(8)(9)(10)sinsinL

48、HM)90sin(21sin21MNOBCMNA3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践( (有张裂痕的情况有张裂痕的情况) )知参数知参数H边坡高度边坡高度边坡倾角边坡倾角滑面倾角滑面倾角上外表倾角上外表倾角T张裂痕距边坡面的间张裂痕距边坡面的间隔隔张裂痕倾角张裂痕倾角O原点原点(0,0)岩块分量岩块分量未知参数未知参数B边坡面与上外表的交点边坡面与上外表的交点C张裂痕与上外表线的交点张裂痕与上外表线的交点D滑面线与张裂痕的交点滑面线与张裂痕的交点NOB的长度的长度MBC长度长度LOD的长度的长度QDC的长度的长度A楔面子积楔面子积W楔体分量楔体

49、分量 3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践和没有张裂痕的情况类似和没有张裂痕的情况类似: :sinHNcot,BHH得得:,tanCBT TcosTM然后计算然后计算D、Q、L:cos ,sinDCQQcos,sinDLL由方程由方程(15)，(16)得：得： ,cos ,sincos,sinxyC CQQLL或或coscosxCQL(13)(14)(15)(16)(17)3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践和和sinsinyCQL由方程由方程(17)和和(18)得出计算得出计算Q的式子：的式子

50、：cotsincotcosyxCCQ面积及体积计算：面积及体积计算：WA计算过程：计算过程：1.计算计算N (经过方程经过方程(1)2.计算计算B (经过方程经过方程(2)3.计算计算C (经过方程经过方程(13)4.计算计算M (经过方程经过方程(14)5.计算计算Q (经过方程经过方程(19)6.计算计算L (经过方程经过方程(17)7.计算计算D (经过方程经过方程(16)8.计算计算A (经过方程经过方程(20)9.计算计算W (经过方程经过方程(10)(18)(19)(20)180sin()90sin(21)sinsin(21LQMNODCLQOBCMNA3.3 3.3 岩质边坡稳定

51、性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践(2)水压力计算水压力峰值水压力峰值边坡中部高度边坡中部高度水压力分布方式水压力分布方式3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践水压力峰值水压力峰值坡脚坡脚3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践水压力峰值水压力峰值张裂痕底部张裂痕底部3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践水压力分布自定义水压力分布自定义3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践地下水充填

52、率地下水充填率=50%(峰值位于边坡中部、底部及拉裂痕底部峰值位于边坡中部、底部及拉裂痕底部)3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践( (无张裂痕情况无张裂痕情况) )条件条件1 1：边坡中间高度处水压力最大：边坡中间高度处水压力最大211 122 2sin4sinwwwwwwZUP LZZU水压力0sinsin12wwwwwZLZLPZ浸湿长度最大水压力3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践条件条件 2 2：坡脚处水压力最大：坡脚处水压力最大sinwwwZLPZ21122sin2sinwwwwwZ

53、UP LZZU3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践sinV=twffyZZZZDLU 滑动面上的水压力张裂缝上的水压力wfZZ类型A. If 24sinwwZU；V=0( (有张裂痕情况有张裂痕情况) )条件条件1 1：边坡中间高度处水压力最大：边坡中间高度处水压力最大3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践/2wfwfZZ and ZZ类型B.If 121121112222sin1211()222sinwwwwttwZLLLLPZPZUP LPP LZV3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳

54、定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践/2wfwfZZ and ZZ类型C.If 3434334344122sin2sin1211()22fwwfwPZPZZZLZLUL PVPP LP L3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践5655655sin1()212twtPZPZZLUPP LVP L条件条件2 2：边坡坡脚处水压力最大：边坡坡脚处水压力最大3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践77777sin1212ttPZZLUP LVP LtwfZZZ条件条件3 3：张裂痕底部水压力最大：张裂痕

55、底部水压力最大3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践(3)外力计算外力相当于一预应力锚杆，运用自动锚固模型外力相当于一预应力锚杆，运用自动锚固模型cossinxyEEEE外力3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践(4)地震力计算yssySWWW抗震系数楔体的重量重力分量cossinyxyWWSSSS 29.81/,gm smFm g1.典型地震系数可能在0.1和0.2之间。2.如果地震系数，重力加速度滑块重量，那么块体的地震力为：3.由此得到的地震力也适用于水平方向。3.3 3.3 岩质边坡稳定性分

56、析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践(5)锚固力计算cossinxayaJJJJJ 主动锚固力被动锚固力被动锚固力cossinxpypKKKK 式中K = 被动锚固力自动锚固力自动锚固力3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践(6)自动水压力计算自动水压力自动水压力( (张裂痕张裂痕) )V=V=张裂痕水压力张裂痕水压力sincosxyVVVV 3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践(7)滑面受力计算yWWW 楔体重力滑动面上的法向力与切向力滑动面上的法向力与切向力yF xF sin

57、sinsincosyyyyyyyaFWESJVFAESJV coscoscossinxxxxxxaFESJVFESJV ()cos()sinsincosyyxxyxNFKFKUSFF 仅思索自动力：仅思索自动力：3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践(8)滑面抗剪力及平安系数滑动面上的抗剪力滑动面上的抗剪力tancossinxyc LNKK 被动锚固平安系数：平安系数：FS抗滑力滑动力强度准则莫尔-库仑准则cNL粘聚力法向力=摩擦角滑移面的长度()cos()sinsincosyyxxyxNFKFKUSFF 3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边

58、坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践(9)滑面强度准那么：在前述计算过程中采用的强度准那么为莫尔在前述计算过程中采用的强度准那么为莫尔库仑准库仑准那么那么tannc= +c式中 为滑动面上的摩擦角， 为粘聚力10tanlognbnJCSJRC =巴顿准那么巴顿准那么巴顿强度模型确定的滑动面上的剪切强度为：巴顿强度模型确定的滑动面上的剪切强度为：n滑动面上的剪应力 和正应力满足下式的关系：bJRCJCS式中 为基本摩擦角为不连续面粗糙度系数，为不连续面附近岩石单轴抗压强度。其它可供运用的强度准那么：其它可供运用的强度准那么：3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学

59、风严谨 崇尚实践崇尚实践313acbcmsbnac广义广义Hoek-Brown 准那么确定强度根据以下公式：准那么确定强度根据以下公式：指数曲线指数曲线13cbmsa上式中为最大主应力，为最小主应力，为完整岩石的单轴抗压强度， 为岩体的材料常数， 和 是依赖于岩体特性的常数。,na bc和 是参数，通常由剪切测试数据进行最小平方回归获得，为滑动面上的法向力。3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践1) 1) 锚杆经过承载力和定位锚杆经过承载力和定位( (角度角度) )影响平安系数。影响平安系数。 2) 2) 锚固承载力和定位作为矢量，仅作用于滑体形

60、心作锚固承载力和定位作为矢量，仅作用于滑体形心作用到模型中。用到模型中。3) 3) 多个锚杆可以用一个具有相等总允许力和方位的等多个锚杆可以用一个具有相等总允许力和方位的等效锚杆替代。效锚杆替代。(10)锚杆承载力和定位3.3 3.3 岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析学风严谨学风严谨 崇尚实践崇尚实践(11)锚固长度和位置(1) (1) 只需锚杆穿过滑动面，全部的锚杆承载力都发扬作用。只需锚杆穿过滑动面，全部的锚杆承载力都发扬作用。 (2) (2) 但是但是, , 假设锚杆的锚固长度假设锚杆的锚固长度=0(=0(例如锚杆没有穿过滑面例如锚杆没有穿过滑面), ), 那那么在计算模型中锚杆将没