PPT关于滑坡稳定性评价的几个问题

三峡库区区地质灾灾害勘察察信息系系统（GHEIS）三峡库区区滑坡稳稳定性评评价系统统（LASA）内容及时时间安排排内容课时方式1关于滑坡稳定性评价的几个问题（理论）1讲授为主2滑坡稳定性评价系统2-3教、学互动3崩塌、塌岸评价预测系统4教、学互动4练习、考核5-8自习第一讲关关于滑坡坡稳定性性评价的的几个问问题目录一、概述述二、滑坡坡稳定性性评价基基本技术术规定三、滑坡坡稳定性性评价方方法四、滑坡坡稳定性性评价差差异分析析五、危岩岩体稳定定性评价价六、库岸岸塌岸预预测七、几点点体会三峡库区区是我国国地质灾灾害多发发的地区区，由于于大坝的的兴建和和移民搬搬迁，在在一定程程度上改改变了原原有地质质环境的的平衡状状态，不不可避免免的加剧剧了地质质灾害的的发生。。库区库岸岸全长5300km，水库蓄水水后的塌塌岸段预预测有441km。在库区范范围（淹淹没影响响区和移移民迁建建区，面面积15000km2），共发现地地质灾害害2548处。其中中，崩滑体2490个、崩滑滑体总体体积448501万m3由于三峡峡库区地地质灾害害数量多多，时间间紧，任任务重，，进入三三峡库区区从事滑滑坡的勘勘察、设设计、施施工的单单位及人人员很多多，开发三三峡库区区滑坡稳稳定性评评价软件件是非常常必要的的，必将将为三期期滑坡地地质灾害害治理带带来巨大大的经济济效益和和社会效效益。一、概述述研发的滑滑坡稳定定性评价价系统（（LAndslideStabilityAnalysisSystem，简称LASA）通过调用用滑坡信信息系统统，管理理对象主主要是滑滑坡稳定定性评价价模型，，设计方方法以模模型驱动动，信息息趋向分分散使用用，其目目标是希希图实现现一个具具有潜力力的、适适应性强强的评价价系统，，强调充充分发挥挥计算机机的计算算、判断断功能，，使作出出的决策策正确、、有说服服力。本子系统统LASA软件适用用于：（1）滑坡稳稳定性评评价；（2）危岩体体稳定性性评价；；（3）塌岸（（库岸））预测。。服务对象象（1）政府主主管部门门（3）工程参参建单位位（2）监测预预警管理理部门二、滑坡坡稳定性性评价基基本技术术规定2.1滑坡分类类滑坡形成成于不同同的地质质环境，，并表现现为各种种不同的的形式和和特征。。滑坡分分类的目目的就在在于对滑滑坡作用用的各种种环境和和现象特特征以及及产生滑滑坡的各各种因素素进行概概括，以以便正确确反映滑滑坡作用用的某些些规律。表2-1一般滑坡坡分类表表2.2滑坡防治治工程分分级级别ⅠⅡⅢ危害对象县级和县级以上迁建城市。主要迁建集镇、省道和国道、桥梁。移民迁建居民点、一般工矿企业。受灾对象与损失危害人数(人)>20002000～300<300可能经济损失(万元)>1000010000～2000<2000表2-2滑坡、崩崩塌（危危岩体））及塌岸岸按危害害对象和和危害损损失分级级※注：确定定防治工工程等级级，应符符合危害害对象、、危害人人数、可可能的经经济损失失三项指指标中的的两条或或两条以以上。因因特殊情情况需要要进行等等级增减减，需要要经过专专门论证证与批准准。2.3荷载组合合及安全全系数稳定性计计算荷载载及荷载载组合稳定性计计算工况况2.4滑坡稳定定状态分分级滑坡稳定定性状态态按稳定定系数分分四级（（据【DB50/143-2003】），其中界定定滑坡稳稳定程度度与工况况条件及及滑坡灾灾害程度度分级有有关，不不同灾害害等级滑滑坡安全全系数见见表2-4。当某一一工况条条件下滑滑坡稳定定系数大大于或等等于滑坡坡稳定性性安全系系数时，，该滑坡坡在该工工况下的的稳定性性可视为为满足要要求。2.5地面荷载载地面荷载载作用方方向为垂垂直向下下，作用用点（面面）为滑坡地地表面。。集中荷载载p（kN）线荷载p（kN/m）2.6水压力计计算（1）孔隙水水压力（2）裂隙水水引起的的静水压压力Vi（3）（渗透压力力）动水水压力图2-1作用在滑块上的附加力2.7水平地震震力计算算根据三峡峡库区地地质灾害害防治工工作指挥挥部（2004，12），《三峡库区区三期地地质灾害害防治工工程设计计技术要要求》，地震烈烈度为Ⅵ度时，不不计入地地震力；；大于Ⅵ度时，灾灾害体稳稳定计算算应计入入地震力力。地震荷载载一般只只考虑沿沿滑动主主滑轴线线方向的的水平向向地震作作用，整整体稳定定分析一一般不计计入地震震动水压压力。作用于质质点的水水平地震震惯性力力按按下下式计算算：三、滑坡稳稳定性评评价方法法定性评价价方法工程地质质类比法法定量评价价方法：：传递系数数法改进圆弧弧法单平面法法Fellenius法Bishop法Janbu法3.1传递系数数法（推推荐方法法1）图3-1传递系数数法计算算说明图图假设:1.条块推力力作用方方向平行行于滑面面。2.条块划分分为竖直直方向，，忽略两两相邻条条块间的的摩擦力力。3.只考虑了了力的平平衡，对对力矩的的平衡没没有考虑虑。式中：―滑坡稳定定系数；；―作用于第第块段的的抗滑力力（kN/m）；―第块段滑滑带土的的内摩擦擦角（°）；―作用于第第块滑动动面上的的滑动分分力（kN/m）；―传递系数数。图3-2滑坡传递系数法计算模型传递系数数法适用用于各种种滑动面面形态，，当滑动动面为折折线形时时，计算算模型如如图3-2。滑坡稳定定系数Fs的求解公公式：：滑坡推力力计算①按传递递系数法法计算，，公式如如下，②下滑滑力Ti(kN)③抗滑力力Ri(kN)④传递系系数3.2改进圆弧弧法（推推荐方法法2）图3-3改进圆弧弧法计算算模型圆弧法适适用于堆堆积层（（土质））滑坡，，或均质质岩质滑滑坡。滑坡稳定系数数Fs为：若假定有效应力，其中，rUi为孔隙压力比，可表示为：简化公式：3.3单平面法（推推荐方法3）单平面法适用用于岩质滑坡坡，一个滑动动面和一个近近铅直的张裂裂缝，常见于于倾斜层状岩岩体斜坡中。。图3-4岩质滑坡的计计算模型3.4Fellenius法（瑞典条分分法）Fellenius又称为瑞典条条分法，是滑滑坡稳定性分分析领域中最最早出现的一一种方法。Fellenius法是将滑动土土体竖直分成成若干个土条条，将所分的的条块看作是是刚体，分别别求出作用于于各个条块的的力对圆心的的滑动力矩和和抗滑力矩，，然后按公式式求滑坡的稳稳定系数图3-5Fellenius法（瑞典条分分法）的受力力分析图（1）假设条件该法假设滑裂裂面为圆弧形形，假定作用用在土条间的的作用力对滑滑坡的整体稳稳定影响不大大，故可以忽忽略不计。计计算稳定系数数时，简单的的将条块重量量向滑面法向向方向分解求求得法向力。。（2）根据图示和和下列的极限限平衡方程及及摩尔—库仑准则，即即，①Ｘ方向合力力：∑Ｆx=0(N个条块，N个方程)；②Ｙ方向合力力：∑Ｆy=0(N个条块，N个方程)；可以得出Fellenius法的稳定系数数的计算公式式，3.5Bishop（比肖浦）法Bishop（1955)考虑条块间侧侧面力，为圆圆弧滑动条分分法。（1）假设条件①圆弧滑裂裂面②多余未知知力X=0（X为作用在土条条垂直面上的的剪力）;③静力平衡。（2）计算表达式式为，3.6Janbu（简布）法图3-6Janbu法的计算图示示Janbu法通过假设滑滑体推力线位位置并考虑虑微分条块的的力矩平衡，，巧妙地推导导出条块水平平推力与竖向向剪力的关系系，再根据条条块的力平衡衡条件导出稳稳定系数迭代代求解格式。。但是，经过过大量的工程程证明，Janbu法存在着严重重的不收敛问问题，特别是是条块划分的的过密时，收收敛是很难保保证的。（1）假设条件①它考虑了土土条间的作用用力，提高了了计算精度，，能用于任意意形状的滑动动面条件；②条块上所有有垂直荷载的的合力之作用用线和滑面的的交点与Ni的作用点为同同一点，并满满足所有条块块的力平衡条条件；③整个滑面上上的稳定系数数是一样的；；④假定条块作作用力的方向向与该条块的的滑面平行。。（2）稳定系数的的计算3.7滑动面参数反反分析方法反分析方法一一般应根据已已经滑动或有有明显变形的的滑坡，采用用双剖面法进进行联合反算算，条件不具具备时可采用用单剖面进行行计算。应准准确考虑滑坡坡出现滑动或或变形时所处处的工况，根根据室内与现现场不扰动滑滑动面（带））土的抗剪强强度的试验结结果及经验数数据，给定内内聚力c或内摩擦角φ，反求另一值。。已知φ，求内聚力已知c，求内摩擦角对已经滑动的的滑坡，Fs=0.95～1.00；对有明显变形形但暂时稳定定的滑坡，Fs=1.00～1.053.8库水位影响地地下水浸润线线图3-7河（库）水位位上升引起的的地下水位浸浸润3.8.1库水位上升3.8.2库水位下降图3-8河（库）水位位下降引起的的地下水位浸浸润线变化a—导水系数(m2/s)；M—含水层厚度(m)；μ—给水度，无试试验资料时可可按有关表取取值；3.9工程地质类类比法工程地质类类比法定性性评价法是是采用对信信息进行评评分的形式式进行稳定定性的评价价的。基本因素包包括：岩性性、地质构构造、地质质结构、岩岩体结构、、风化程度度、岩土体体变形破坏坏规律、地地下水等；；易变因素包包括：降雨雨、地震、、施工等变变化较大的的因素。考虑的因素素岩性（易滑坡地层层和不易滑滑坡地层）地质构造（复杂、中等、简单）地质结构（顺向坡、斜交坡、平叠坡、横交坡、逆向坡）地下水坡角、滑面面顷角与内内摩擦角（β＞α＞φ、β＞α＜φ、β≤α）植被发育情情况（马刀树、醉醉汉林、地地表植被不不发育；植植被发育正正常）地变形及破破裂情况（后缘环状状拉裂缝，，前缘隆起起及隆张裂裂缝、有蠕蠕变迹象，，侧壁出现现羽状裂缝缝、尚未发发现异常））有效降雨量量（高诱发性、、中等诱发发性、低诱诱发性，降降雨量）地震（高诱发区、、中等诱发发区、低诱诱发区）人为活动的的影响（人工切坡脚脚、加载和和生活用水水和灌溉用用水直接排排入坡体、、人为振动动、无人为为活动）四、滑坡稳稳定性评价价差异分析析滑坡稳定性性评价是基基于刚体极极限平衡理理论基础之之上的，完完全不考虑虑滑体本身身的应力应应变关系。。各种方法法的最大不不同之处仅仅仅在于对对相邻条块块之间的内内力作何种种假定，也也就是如何何增加已知知条件使超超静定问题题变成静定定问题。这这些假定的的物理意义义是不同的的，所能满满足的平衡衡条件也不不相同，计计算步骤也也有简有繁繁。因此，，在具体应应用时应注注意它们各各自的适用用场合。表表4-1给出了各种种方法所能能满足的平平衡条件及及适用情况况。4.1适用条件表4-1各种方法所所满足的平平衡条件计算方法所满足的平衡条件滑裂面形式计算手段整体力矩条块力矩垂直力水平力手算机算Fellenius法是否否否圆弧可可Bishop法是否是否圆弧可可Janbu法是是是是任意可可Sarma法是是是是任意可可传递系数法否否否是任意可可4.2实例计算结结果比较为验证不同同稳定性计计算方法的的差异性，，特选取了了11个具有不同同岩组、滑滑动面性质质的滑坡进进行稳定性性计算。所所选例子主主要来自三三峡库区滑滑坡、或已已在期刊杂杂志中发表表了的滑坡坡例子，所所选例子计计算工况见见表4-2表4-2滑坡稳定性性计算实例例工况滑坡代号工况组合A天然B天然C暴雨+地震D暴雨+地震E天然F175m水位G天然H84m水位I175m水位J150m水位K172m水位表4-3滑坡稳定性性计算结果果滑坡传递系数法Fellenius法Bishop法Janbu法A1.0391.161.3201.204B1.7001.7461.7931.730C1.0451.061.1481.075D1.4231.4151.4241.407E1.7601.4561.6851.806F1.5691.3281.6711.752G1.0341.0111.0921.140H1.1681.2501.3261.217I0.9510.9631.0040.982J1.0181.0101.0141.015K0.8710.8920.9260.930采用传递系系数法、Fellenius法、Bishop法和Janbu法分别对11个滑坡进行行稳定性系系数计算，，计算结果果见表4-3和图4-1、图4-2。图4-1自然和低水水位工况计计算结果对对比图4-2特殊工况计计算结果对对比对比结果（1）除传递系系数法外，，Fellenius法（瑞典条条分法）计计算得到的的稳定系数数值最小，，在E、F这两个滑坡坡计算中尤尤为明显。。这一结论论是与其他他他学者的的研究成果果一致。对对于φ等于零或数数值很小的的软粘土，，滑裂面底底部的正应应力对有效效抗剪强度度影响较小小。用瑞典典圆弧滑动动法求出的的稳定系数数并不一定定比其它方方法来得保保守。当φ比较大时，，用瑞典圆圆弧滑动法法求出的结结果就显得得偏低些；；用其它方法法却得出大大致相同的的结果；出出现了较大大的偏差外外，其余计计算结果和和传递系数数法较接近近；（2）Bishop法、Janbu法计算结果果普遍略大大于Fellenius法和传递系系数法。据据有关学者者的经验所所得，同样样的力学破破坏模型，，同样力学学参数，不不同的计算算方法，稳稳定系数计计算结果可可相差30%；（4）总体来说说，在四种种计算方法法中，传递递系数法与与其它方法法具有很好好的可比性性，其稳定定系数略小小。由于它它适用于任任意形状滑滑动面滑坡坡，并且还还可计算出出滑坡推力力。因此，，在一般情情况下，推推荐为首选选计算方法法；注：由于传传递系数法法公式在物物理意义不不清的问题题，在国际际上并未得得到广泛认认可。（5）稳定性计计算方法对对不同滑坡坡的结果趋趋势是不完完全相同的的。有的差差异较大，，而其它滑滑坡的差异异相对较小小。可见，，在滑坡稳稳定性计算算时，应尽尽量选择与与假设条件件相近的计计算方法。。4.3传递系数法法误差源分分析开发的LASA软件验算结结果表明，，经典的教教科书上例子，误差差极小，可可以忽略不不计；三峡峡库区滑坡坡实例的验算得出出的稳定系系数，与二二期勘察报报告结果相相比有大有小，个个别较大的的误差达24%，总体上LASA软件所计算的稳稳定系数值值大4.716％。分析认为为，滑坡稳稳定性评价误误差源自以以下三个方方面：1）计算机计计算过程中中的累积误误差2）条分数量量差异造成成的误差3）计算公式式的差异造造成的误差差图4-3宝塔坪1-4涉水不同条条分时Fs曲线图4-4西五路1-1无水不同条条分时Fs曲线4.4关于渗透压压力计算公公式问题渗透压力计计算公式的的差异，如如，，β为浸润线的的倾角，β为浸润线的的倾角，α、β分为滑面倾倾角和浸润润线的倾角图4-7浸润线于滑滑动面近平平行或相差差10°当浸润线与与滑动面近近乎平行（（α=β，图4-7a）时，或者倾倾角的差在在10°以内（α≒β，图4-7b）时，用计算基本合合理。情况一当当浸润线线与滑动面面近乎平行行，或两者者倾角的差差在10°以内时情况二当当滑动面面的倾角和和水位线的的倾角差值值大于10°时图4-8滑动面后缘缘较陡倾（（︱αi－βi︱>10°）对于这种情情况，对于于后滑坡缘缘陡倾滑面面可视为透透水边界的的情况下，，在计算动动水压力时时的角度可可直接采用用水位线的的倾角以减减小计算结结果的误差差。情况三当当滑动面面水平时图4-9滑动面近水水平当滑动面近近水平，即即α≒0时（图4-9），若用计算动水压压力则偏小小。三峡库库区滑坡的的中间部分分，往往如如此。如万万州水平地地层滑坡。。对此种类类型滑坡，，计算的稳稳定系数结结果将偏大大。情况况四四当当滑滑动动面面前前缘缘出出现现反反倾倾时时图4-10滑动动面面的的前前缘缘为为反反倾倾当滑滑动动面面前前缘缘反反倾倾时时（（见见图图4-10），，计计算算式式中中可以以改改成成直直接接采采用用水水位位线线的的倾倾角角来来计计算算。。建议议LASA1.0采用用计计算算机机自自动动识识别别折折点点的的方方法法进进行行条条块块的的划划分分是是合合理理的的，，考考虑虑了了滑滑动动面面、、地地形形线线等等转转折折点点。。同同时时，，条条块块的的划划分分数数可可以以在在6-100之间间选选取取，，因因此此在在计计算算中中可可以以根根据据实实际际的的需需求求进进行行划划分分，，也也可可以以将将不不同同条条块块划划分分数数的的计计算算结结果果进进行行对对比比，，当当计计算算的的结结果果趋趋于于一一个个定定值值时时，，计计算算的的稳稳定定系系数数即即为为评评价价的的稳稳定定系系数数；；对于于滑滑动动面面和和水水位位线线倾倾角角反反倾倾时时，，以以及及滑滑动动面面和和水水位位线线倾倾角角差差大大于于100的情情况况，，由由计计算算机机自自动动识识别别，，动动水水压压力力按按照照地地下下水水位位线线的的角角度度进进行行计计算算（（J=sinββ）；；而其其他他情情况况按按β为浸浸润润线线的的倾倾角角计计算算；；对于于因因滑滑动动面面出出现现内内凹凹的的折折点点时时，，稳稳定定性性系系数数的的计计算算仍仍按按照照传传递递系系数数法法公公式式进进行行。。若若剩剩余余推推力力小小于于0，则则将将剩剩余余推推力力设设为为零零进进行行计计算算；；由于于采采用用公公式式（（4-2）计计算算传传递递系系数数更更精精确确、、合合理理，，采采用用计计算算机机进进行行计计算算，，复复杂杂的的迭迭代代计计算算已已不不成成问问题题，，所所以以，，无无需需考考虑虑反反复复迭迭代代计计算算的的工工作作量量问问题题，，建建议议采采用用公公式式（（4-2）计计算算传传递递系系数数。。五、、危危岩岩体体稳稳定定性性评评价价滑移移式式危危岩岩体体稳稳定定性性评评价价倾倒倒式式危危岩岩体体稳稳定定性性评评价价坠落落式式危危岩岩体体稳稳定定性性评评价价5.1危岩岩体体稳稳定定性性评评价价的的荷荷载载组组合合、、安安全全系系数数5.1.1危岩岩体体稳稳定定性性评评价价的的荷荷载载组组合合表5-1危岩岩体体稳稳定定性性评评价价的的荷荷载载组组合合情情况况工况荷载组合裂缝充水的高度备注1天然状态＋自重非校核工况2饱水状态＋自重非校核工况3天然状态＋地震校核工况表5-2危岩岩稳稳定定性性安安全全系系数数危岩类型危岩崩塌危害性分级一级二级三级非校核工况校核工况非校核工况校核工况非校核工况校核工况滑移式危岩1.401.151.301.101.201.05倾倒式危岩1.501.201.401.151.301.10坠落式危岩1.601.251.501.201.401.155.1.2安全全系系数数5.1.3危岩岩体体稳稳定定状状态态利用用稳稳定定系系数数判判断断危危岩岩稳稳定定状状态态时时，，应应符符合合表表5-3的规规定定。。表5-3危岩岩体体稳稳定定性性状状态态危岩类型危岩稳定状态不稳定欠稳定基本稳定稳定滑移式危岩F<1.01.00≤F<1.151.15≤F<FtF≥Ft倾倒式危岩F<1.01.00≤F<1.251.25≤F<FtF≥Ft坠落式危岩F<1.01.00≤F<1.351.35≤F<FtF≥Ft5.2滑移移式式危危岩岩体体稳稳定定性性评评价价a）后缘缘无无陡陡倾倾裂裂隙隙时时按按下下式式计计算算b)后缘缘有有陡陡倾倾裂裂隙隙、、滑滑面面缓缓倾倾时时，，滑滑移移式式危危岩岩稳稳定定性性的的评评价价方方法法等等同同与与滑滑坡坡稳稳定定性性评评价价方方法法中中的的单单平平面面法法。。图5-1滑移移式式危危岩岩稳稳定定性性计计算算（（后后缘缘无无陡陡倾倾裂裂隙隙）5.3倾倒倒式式危危岩岩体体稳稳定定性性评评价价a)由后后缘缘岩岩体体抗抗拉拉强强度度控控制制时时(危岩岩体体重重心心在在倾倾覆覆点点之之外外时时)(危岩岩体体重重心心在在倾倾覆覆点点之之内内时时)图5-2倾倒倒式式危危岩岩稳稳定定性性计计算算（（由由后后缘缘岩岩体体抗抗拉拉强强度度控控制制））b)由底底部部岩岩体体抗抗拉拉强强度度控控制制时时，，按按下下式式计计算算(图5-3)。图5-3倾倒倒式式危危岩岩稳稳定定性性计计算算（（由由底底部部岩岩体体抗抗拉拉强强度度控控制制））5.4坠落落式式危危岩岩体体稳稳定定性性评评价价a)对后后缘缘有有陡陡倾倾裂裂隙隙的的悬悬挑挑式式危危岩岩按按下下列列二二式式计计算算，，稳稳定定性性系系数数取取两两种种计计算算结结果果中中的的较较小小值值图5-4坠落落式式危危岩岩稳稳定定性性计计算算（（后后缘缘有有陡陡倾倾裂裂隙隙））b)对后后缘缘无无陡陡倾倾裂裂隙隙的的悬悬挑挑式式危危岩岩按按下下列列二二式式计计算算，，稳稳定定性性系系数数取取两两种种计计算算结结果果的的较较小小值值图5-5坠落落式式危危岩岩体体稳稳定定性性计计算算（（后后缘缘无无陡陡倾倾裂裂隙隙））六、、库库岸岸塌塌岸岸预预测测E··ГГ··卡丘丘金金法法(推荐荐方方法法)Г··C··佐洛洛塔塔廖廖夫夫法法6.1卡丘丘金金法法（E··ГГ··卡丘丘金金于于1949）最终终塌塌岸岸预预测测宽宽度度计计算算公公式式为为：：该式式的的实实质质是是依依据据实实测测的的洪洪、、枯枯水水水水变变幅幅带带各各类类岩岩土土岸岸坡坡长长期期稳稳定定坡坡角角，，根根据据几几何何关关系系用用图图解解法法求求解解库库岸岸最最终终塌塌岸岸宽