边坡稳定性分析ppt版（共160）

3.1边坡稳稳定性性分析析概述述3.2土质边边坡稳稳定性性分析析3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析3.4规范的的一些些规定定第三章章边坡稳稳定性性分析析1边坡稳稳定性性分析析定性性方法法2边坡稳稳定性性分析析定量量方法法3边坡稳稳定极极限平平衡分分析的的条分分法§3.1边坡稳稳定性性分析析概述述边坡稳稳定性性分析析方法法简介介对于大大型或或地质质条件件复杂杂的边边坡，，其稳稳定性性分析析一般般分两两阶段段(定性+定量)进行。。第—阶段(定性)，对初初勘所所取得得的地地质资资料进进行研研究，，由于于这阶阶段试试验资资料少少，多用定定性分分析对对边坡坡稳定定性作作出估估计，分析析时应应按不不同的的构造造区段段及边边坡的的不同同方位位分别别进行行；第二阶阶段(定量)，对经经上阶阶段分分析认为是是不稳稳定的的或不不满足足规范范安全全系数数要求求的边边坡进进行详详勘，取得得包括括岩土土或软软弱结结构面面强度度、地地下水水流和和水压压等方方面的的资料料后，，经定量量分析析对边边坡稳稳定性性作出出判断断。§3.1边坡稳稳定性性分析析概述述对于新设计计的大大型边边坡，根据据建筑筑设计计对边边坡的的要求求及边边坡的的荷载载情况况，分分别预预选2～3个坡角角并按按坡高高段进进行稳定性性验算算，作出出包括括开挖挖、支支护费费用在在内的的技术经经济比比较，然后后从中中选出出最优优的坡坡角、、坡形形。目前，，针对对不同同类型型的边边坡，，已经经提出出一种种或多多种分分析方方法。。在具具体应应用中中，根根据具具体边边坡工工程地地质条条件，，选取一一种或或几种种方法法进行行综合合分析析。§3.1边坡稳稳定性性分析析概述述分析方法理论依据及假设适用条件1.工程类比法－较为简单的中、小型边坡2.赤平极射投影(图解法)－受一组或几组结构面控制的边坡定性方方法包括地质分分析法法(历史成成因分分析、、过程程机制制分析析)、工程地地质类比比法、图图解法、、边坡坡稳定专专家系统统等§3.1边坡稳定定性分析析概述(1)地质分析析法(历史成因因分析法法、过程程机制分分析法)根据边坡坡的地形形地貌形形态、地地质条件件和边坡坡变形破破坏的基基本规律律，追溯边坡坡演变的的全过程程，预测测边坡稳稳定性发发展的总总趋势及及其破坏坏方式，从而对对边坡的的稳定性性做出评评价；对对已发生生过滑坡坡的边坡坡，则判判断其能能否复活活或转化化。§3.1边坡稳定定性分析析概述定义：该法是将将已有的天然边边坡或人人工边坡坡的研究经验验(包括稳定定的或破破坏的)，用于新研研究边坡坡的稳定定性分析析，如坡角或计计算参数数的取值值(如坡率法法)、边坡的的处理措措施等。类比法具具有经验性和和地区性性的特点，，应用时时必须全全面分析析已有边边坡与新新研究边边坡两者者之间的的地貌、地地层岩性性、结构构、水文文地质、、自然环环境、变变形主导导因素及及发育阶阶段等方面的的相似性性和差异异性，同同时还应应考虑工程的规规模、类类型及其其对边坡坡的特殊殊要求等。(2)工程地质质类比法法(定性)§3.1边坡稳定定性分析析概述根据经验验，存在在下列条条件时对对边坡的的稳定性性不利：：边坡及其其邻近地地段已有有滑坡、、崩塌、、陷穴等等不良地地质现象象存在。。岩质边坡坡中有页页岩、泥泥岩、片片岩等易易风化、、软化岩岩层或软软硬交互互的不利利岩层组组合。土质边坡坡中裂隙隙发育、、有软弱弱夹层，，或边坡坡由膨胀胀土等不不良岩土土构成。。软弱结构构面与坡坡面倾向向一致且且结构面面倾角小小于坡角角，或基基岩面倾倾向坡外外且倾角角较小。。地层渗透透性差异异大，地地下水在在弱透水水层或基基岩面上上积聚流流动；断断层及裂裂隙中有有承压水水出露。。水流冲刷刷坡脚或或因河水水位急剧剧升降引引起岸坡坡内动水水力的强强烈作用用。边坡处于于强震区区或邻近近地段采采用大爆爆破施工工。§3.1边坡稳定定性分析析概述注意：采用工程程地质类类比法选选取的经经验值(如坡角、、计算参参数等)仅能用于于地质条条件简单单的中、、小型边边坡。下表是是可供选选取的边边坡坡度度容许值值。岩质和土土质边坡坡允许坡坡度值(道路规范范)岩土类别岩土性质允许坡度值(高宽比)坡高<8m坡高8～15m坡高15～30m硬质岩石微风化中等风化强风化1:0.10~1:0.201:0.20~1:0.351:0.35~1:0.501:0.20~1:0.351:0.35~1:0.501:0.50~1:0.751:0.35~1:0.501:0.50~1:0.751:0.75~1:1.00软质岩石微风化中等风化强风化1:0.35~1:0.501:0.50~1:0.751:0.75~1:1.001:0.50~1:0.751:0.75~1:1.001:1.00~1:1.251:0.75~1:1.001:1.00~1:1.50§3.1边坡稳定定性分析析概述坡高<5m坡高5～10m碎石土密实中密稍密1:0.35~1:0.501:0.50~1:0.751:0.75~1:1.001:0.50~1:0.751:0.75~1:1.001:1.00~1:1.25粉土Sr≤0.51:1.00~1:1.251:1.25~1:1.50粘性土坚硬硬塑1:0.75~1:1.001:1.00~1:1.251:1.00~1:1.251:1.25~1:1.50坡高<6m坡高6～12m坡高12～20m坡高20～30m黄土次生坡积黄土θ4次生洪积冲积黄土θ4马兰黄土θ3离石黄土θ2午城黄土θ11:0.50~1:0.751:0.20~1:0.401:0.30~1:0.501:0.10~1:0.301:0.10~1:0.201:0.50~1:1.001:0.30~1:0.601:0.40~1:0.601:0.20~1:0.401:0.20~1:0.301:0.75~1:1.251:0.50~1:0.751:0.60~1:0.751:0.30~1:0.501:0.30~1:0.401:0.75~1:1.001:0.75~1:1.001:0.50~1:0.751:0.40~1:0.60注：使用用本表时时应考虑虑地区性性水文、、气象等等条件，，结合具具体情况况予以修修正。本表不适适用于岩岩层层面面或主要要节理面面有顺坡坡向滑动动可能的的边坡。土的饱和和度Sr：土中孔孔隙水的的体积与与孔隙总总体积之之比，以以百分数数表示.饱和度描描述土中中孔隙被被水充满满的程度度。干土土Sr=0,饱和土Sr=100%。§3.1边坡稳定定性分析析概述(3)图解法①用一定的的曲线和和图形来来表征边边坡有关关参数之之间的定定量关系系，由此求求出边坡坡稳定性性系数，，或已知知稳定系系数及其其它参数数（f、c、r、结构面面倾角、、坡角、、坡高））仅一个个未知的的情况下下，求出出稳定坡坡角或极极限坡高高。这是是力学计计算的简简化。图解法可可以分为为两类：：不同条件件下均质质岩坡坡高与坡坡角关系系曲线§3.1边坡稳定定性分析析概述②利用用图解求求边坡变变形破坏坏的边界界条件，，分析软弱弱结构面面的组合合关系，为力学学计算创创造条件件。常用用的有赤赤平极射射投影分分析法及及实体比比例投影影法。赤平极射射投影分分析法、、实体比比例投影影法与摩摩擦圆等方法用用于岩质边坡坡的稳定分分析，可快速、、直观地地分辨出出控制边边坡的主主要和次次要结构构面，确确定出边边坡结构构的稳定定类型，，判定不不稳定块块体的形形状、规规模及滑滑动方向向。对用图解解法判定定为不稳稳定的边边坡，需需进一步步用计算算加以验验证。下下面简要要介绍利利用赤平平极射投投影图初初步判断断边坡稳稳定性。。§3.1边坡稳定定性分析析概述§3.1边坡稳定定性分析析概述当结构面面的倾向向与坡面面倾向相相反时，，边坡为为稳定结构构。当结构面面的倾向向与坡面面倾向基基本一致致但其倾倾角大于于坡角时时，边坡坡为基本稳定定结构。当结构面面的倾向向与坡面面倾向之之间夹角角小于30°且倾角小小于坡角角时，边边坡为不稳定结结构。下图为1组结构面面构成的的边坡赤赤平极射射投影1组结构面面构成的的边坡(a)不稳定结结构；(b)基本稳定定结构；；(c)、(d)稳定结构构；(e)不稳定结结构§3.1边坡稳定定性分析析概述2组结构面面构成的的边坡(a)不稳定结结构；(b)基本稳定定结构；；(c)稳定结构构下图为2组结构面面构成的的边坡赤赤平极射射投影§3.1边坡稳定定性分析析概述3组结构面面构成的的边坡(a)不稳定结结构；(b)基本稳定定结构；；(c)不稳定结结构；(d)基本稳定定结构；；(e)稳定结构构下图为3组结构面面构成的的边坡赤赤平极射射投影§3.1边坡稳定定性分析析概述工程地质质领域最最早研制制出的专专家系统统是用于于地质勘勘察的专专家系统统Propecter，由斯坦坦福大学学于70年代中期期完成的的。在国内，，许多单单位进行行了相关关研究工工作，并并取得了了较多的的成果。。专家系统统使得一一般工程程技术人人员在解解决工程程地质问问题时能能象有经经验的专专家给出出比较正正确的判判断并做做出结论论，因此，专专家系统统的应用用为工程程地质的的发展提提供了一一条新思思路。(4)边坡稳定定专家系系统§3.1边坡稳定定性分析析概述实质是一一种半定定量的方方法，虽然评价价结果表表现为确确定的数数值，但但最终判判定仍依依赖人为为的判断断。目前，，所有定定量的计计算方法法都是基基于定性性方向之之上。极限平衡衡法在工工程中应应用最为为广泛，这个方方法早期期以摩尔尔—库仑抗剪剪强度理理论为基基础，将将滑坡体体划分为为若干条条块(主要为垂垂直条分分)，建立作作用在这这些条块块上的力力的平衡衡方程式式，求解解安全系系数。(1)极限平衡衡法§3.1边坡稳定定性分析析概述定量分析析方法垂直条分分法就是是将滑动动土体竖竖直分成成若干土土条，把把土条当当成刚体体，分别别求作用用于各土土条上的的力对圆圆心的滑滑动力矩矩(或力)和抗滑力力矩(或力)，然后求求土坡的的稳定安安全系数数。条间切向力§3.1边坡稳定定性分析析概述极限平衡衡方法，，没有象象传统的的弹、塑塑性力学学那样引引入应力力－应变变关系来来求解本本质上为为静不定定的问题题，而是是直接对某某些多余余未知量量作假定定，使得得方程式式的数量量和未知知数的数数量相等等，因而而使问题题变得静静定可解解。根据边坡坡破坏的的边界条条件，应应用力学学分析的的方法，，对可能能发生的的滑动面面，在各各种荷载载作用下下进行理理论计算算和抗滑滑强度的的力学分分析。通过反复复计算和和分析比比较，对对可能的滑动面面给出稳稳定性系系数。目前，刚刚体极限限平衡方方法已经经从二维发展展到三维维。§3.1边坡稳定定性分析析概述刚体极限限平衡分分析方法法很多，，在处理理上，各各种条分分法在以以下几个个方面引入简化化条件：(a)对滑裂面面的形状状作出假假定，如如假定滑滑裂面形形状为折折线、圆圆弧、对对数螺旋旋线等；；(b)放松静力力平衡要要求，求解过过程中仅仅满足部部分力和和力矩的的平衡要要求；(c)对多余未未知数的的数值和和分布形形状做假假定。该方法比比较直观观、简单单，对大大多数边边坡的评评价结果果比较令令人满意意。该方法的关关键在于对滑体的范范围和滑面面的形态进进行分析、、正确选用用滑面计算算参数、正正确分析滑滑体的各种种荷载。基于该原理理的方法很很多，如Bishop法、Janbu法、M-P法、不平衡衡传递系数数法等。§3.1边坡稳定性性分析概述述极限平衡条分法对多余变量的简化假定瑞典条分法条块间无作用力，力矩平衡斯宾塞法条块间作用力为常数简化毕肖普法条块间只有水平力，力矩平衡詹布法(Janbu)假定了条间作用力作用点的位置传递系数法假定了条间作用力的方向(等于条块底面倾角)萨尔玛法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假定条间也满足极限平衡条件，但需垂直条分摩根斯坦––普赖斯法条间切向力(X)和法向力(E)之比与水平方向坐标之间存在一函数关系:X/E=λf(x)常见条分法法及其相应应的假定陆军工程师师团法、罗罗厄法、通通用(或称广义)Janbu法、GLE法等§3.1边坡稳定性性分析概述述主要是利用用某种方法法求出边坡坡的应力分布和和变形情况况，研究岩体体中应力和和应变的变变化过程，，由此判断断边坡的稳稳定性。主主要有以下下几种：(2)数值分析方方法①有限单元元法（FEM）该方法是目前应用最最广泛的数数值分析方方法。其解题步步骤已经系系统化，并并形成了很很多通用的的计算机程程序。其优点是部分地考虑虑了边坡岩岩体的非均均质、不连连续介质特特征，考虑虑了岩体的的应力应变变特征，因而可以以避免将坡坡体视为刚刚体、过于于简化边界界条件的缺缺点，能够够接近实际际地从应力力应变分析析边坡的变变形破坏机机制，对了了解边坡的的应力分布布及应变位位移变化很很有利。§3.1边坡稳定性性分析概述述②快速拉拉格朗日有有限差分法法(FLAC)FLAC（FastLagrangianAnalysisofContinue）由美国ItascaConsultingGroup，Inc.为地质工程程应用而开开发的连续介质显显式有限差差分计算程程序，主要适用模拟计计算岩土工工程地质材材料的力学学行为，特特别是材料料达到屈服服极限后产产生的塑性性流动。FLAC程序建立在在拉格朗日日算法基础础上，特别适合模模拟大变形形及扭曲变变形。FLAC程序设有多种本构模模型，可解算地地质类材料料的高度非非线性(包括应变硬硬化/软化)、不可逆剪切切破坏、粘粘弹(蠕变)、孔隙介质的固——流耦合、热热——力耦合以及动力学学行为等。。§3.1边坡稳定性性分析概述述该方法只需对已知知区的边界界极限离散散化，因此具有有输入数据据少的特点点。由于对边界界极限离散散，离散化化的误差仅仅来源于边边界，区域域内的有关关物理量是是用精确的的解析公式式计算的，，故边界元法的的计算精度度较高，在处理无限限域方面有有明显的优优势。其不足之处处为：一般般边界元法法得到的线线性方程组组的关系矩矩阵是不对对称矩阵，，不便应用用有限元中中成熟的对称矩阵的的系列解法法。另外，，边界元法法在处理材料的的非线性和和严重不均均匀的边坡问题方面面，远不如如有限元法法。③边界单元元法（BEM）§3.1边坡稳定性性分析概述述是由Cundall（1971）首先提出出的。该方法利利用中心差差分法解析析动态松弛弛求解，为为一种显式解法，不需要求解解大型矩阵阵，计算比较较简便，其其基本特征征在于允许许各个离散散块体发生生平动、转转动、甚至分离，弥补了有有限元法或或边界元法法的介质连连续和小变变形的限制制。因此，，该方法特别适合块块裂介质的大变形及及破坏问题题的分析。。其缺点是是阻尼系数难难以确定等等。离散单元法法可以直观观地反映岩岩体变化的应力场、、位移场及及速度场等等各个参量量的变化，可以模模拟边坡失稳稳的全过程。。④离散元法(UDEC---DEM)§3.1边坡稳定性分分析概述是由Goodman和Shi（1985）提出的，该方法利用拓拓扑学和群论论评价三维不不连续岩体稳稳定性。该法建立在构构造地质和简简单的力学平平衡计算的基基础上。利用块体理理论能够分析析节理系统和和其它岩体不不连续系统，，找出沿规定定临空面岩体体的临界块体体。块体理论论为三维分析方法法，随着关键块块体类型的确确定，能找出具有潜潜在危险的关关键块体在临临空面的位置及及其分布。块体理论不提供大变形形下的解答，能较好地应用于于选择边坡开挖挖的方向和形形状。⑤块体理论论(BT)§3.1边坡稳定性分分析概述无粘性土坡稳稳定性分析边坡稳定极限限平衡分析的的条分法§3.2土质边坡稳定定性分析无粘性土坡稳稳定性分析1）微单元A自重:W=V2）沿坡滑动力：3）对坡面压力：（由于无限土土坡两侧作用用力抵消）4）抗滑力：5）抗滑安全系数：WTNa坡与水平夹角角为砂土内摩擦角角为WRNA§3.2土质边坡稳定定性分析破坏形式：表表面浅层滑动动当=时，Fs=1.0，天然休止角安全系数与土土容重无关与所选的微单单元大小无关关思考：在干坡及静静水下坡中，，如不变，Fs有什么变化坡内任一点或或平行于坡的的任一滑裂面面上安全系数Fs都相等§3.2土质边坡稳定定性分析有沿坡渗流情情况降雨正常蓄水土坝坝下游水位骤降的土土坝上游逸出段§3.2土质边坡稳定定性分析aWTNAWRN(1)自重：渗透力：（方向：平行行于土坡）(2)滑动力：(3)抗滑力：(4)抗滑安全系数数：取微单元A，以土骨架为隔隔离体：lhJJ§3.2土质边坡稳定定性分析讨论：W’T’NaAlhJ意味着原来稳稳定的坡，有有沿坡渗流时时可能破坏与所选V大小无关，亦亦即在这种坡坡中各点安全全系数相同与容重有关

与无渗流比较Fs减小近一倍§3.2土质边坡稳定定性分析其它：(1)与坡面成一定定角度(2)垂直向内渗流流wJ(3)部分浸水无粘粘性土坡12(4)非线形强度指指标的影响§3.2土质边坡稳定定性分析粘性土坡的稳稳定分析(边坡稳定极限限平衡分析的的条分法)破坏特点OR由于存在粘聚聚力C，与无粘性土坡坡不同；其危险滑裂面面位置在土坡坡深处；对于均匀土坡坡，在平面应应变条件下，，其滑动面可可用一圆弧（（圆柱面）近近似。思考：为什么粘性土土坡通常不会会发生表面滑滑动？§3.2土质边坡稳定定性分析1整体圆弧滑动动法（瑞典Petterson）2瑞典条分法（（瑞典Fellenius）3毕肖普法（Bishop）4Janbu法5不平衡推力传传递法6Sarma方法7Spencer方法8Morgenstern-Price方法9陈祖煜的通用用条分法计算方法：§3.2土质边坡稳定定性分析1整体圆弧滑动动法（瑞典圆弧法）均质土二维圆弧滑动面滑动土体呈刚刚性转动在滑动面上处处于极限平衡衡条件假设条件OR§3.2土质边坡稳定定性分析ORCBA平衡条件（各力对圆心心O的力矩平衡））(1)滑动力矩：(3)安全系数：当=0（粘土不排水强度）时，注：（其中是未知函数）(2)抗滑力矩：dW§3.2土质边坡稳定定性分析B1OARH2均匀粘性土坡坡=0时：最危险滑动面面确定§3.2土质边坡稳定定性分析《公路路基设计计手册·路基》§3.2土质边坡稳定定性分析讨论：ORdCBAW1当0时，n是l(x,y)的函数，无法法得到Fs的理论解2其中圆心O及半径R是任意假设的的，还必须计计算若干组（（O,R）找到最小安全全系数——最可能滑动面面3适用于饱和软软粘土，即=0情况§3.2土质边坡稳定定性分析ORdCBAW2条分法的基本本原理及分析析源起整体圆弧法：n

是l(x,y)的函数思路离散化分条条分法AORC

ibB-2-101234567§3.2土质边坡稳定定性分析安全系数定义义AORC

ibB-2-101234567TiNi§3.2土质边坡稳定定性分析(1)极限平衡假设设：当坡体的强度度指标降低F倍以后，坡体体内存在一达达到极限平衡状态态的滑面，滑体体处于临界失失稳状态。其其中，F为坡体的安全全系数。(2)条块刚性假设设：对滑体进行条条分后，各条条块为刚性块块体，只发生生整体运动而而不产生条块块内部的变形形。极限平衡重直直条分法的基基本假设：§3.2土质边坡稳定定性分析极限平衡方程程的求解：对于有n个条块的滑体体来说，在极极限平衡状态态下，滑体的未知量量有：(1)安全系数Fs，1个；(2)条块底面面上的法法向力Ni，切向力力Si及合力作作用点，，共3n个；(3)条分面上上的法向向力Ei，切向力力Xi及合力作作用点，，共3n-3个；因此，整整个滑体体就有6n-2个未知量量。§3.2土质边坡坡稳定性性分析PiHiTiNiihi+1WiPi+1Hi+1未知数：：条块剪力力＋作用点位位置＝2(n-1)+(n-1)＝3n-3滑动面上上的力＋作用点位位置＝3n安全系数数F＝16n-2hi§3.2土质边坡坡稳定性性分析而对于每每一个条条块而言言，可以以建立的的方程有有4个，其中中三个为为平衡方方程：另一个为为在滑面面上满足足摩尔–––库仑准则则的破坏坏方程：：4n§3.2土质边坡坡稳定性性分析PiHiTiNiihi+1WiPi+1Hi+1方程数：：静力平衡衡＋力矩平衡衡＝3n滑动面上上极限平平衡条件件＝n4n未知数－－方程数数＝2n-2hi§3.2土质边坡坡稳定性性分析已知量：：4n个未知量：：6n-2个2n-2个这是一个个超静定问问题，求解此此方程组组有两条条途径：：(1)引入变形形协调条条件，增增加方程程数；(2)通过对多多余变量量或相互互之间的的关系进进行假定定，以减减少变量量数。极限平衡衡法常采采用第二二种方法法求解，并且一一致认可可当条块块宽度足足够小时时，可以以认为底底滑面合合力作用用点位于于底滑面面中心，，这就减减少了n个未知量量。目前的极极限平衡衡各种算算法的不不同之处处也就在在于对其其余n-2个变量的的处理上上。§3.2土质边坡坡稳定性性分析极限平衡条分法对多余变量的简化假定瑞典条分法条块间无作用力，力矩平衡斯宾塞法条块间作用力为常数简化毕肖普法条块间只有水平力，力矩平衡通用简布法假定了条间作用力作用点的位置传递系数法假定了条间作用力的方向(等于条块底面倾角)萨尔玛法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假定条间也满足极限平衡条件，但需垂直条分摩根斯坦––普赖斯法条间切向力(X)和法向力(E)之比与水平方向坐标之间存在一函数关系:X/E=λf(x)常见条分分法及其其相应的的假定陆军工程程师团法法、罗厄厄法、简简化Janbu法、GLE法等§3.2土质边坡坡稳定性性分析根据极限平衡衡垂直条条分法所满足的的平衡条条件，将将极限平平衡条分分法分为为4大类：(1)M类：仅考虑虑对选定定求矩中中心的力力矩平衡衡(2)VM类：考虑垂垂直方向向力的平平衡和对对选定求求矩中心心的力矩矩平衡(3)HV类：考虑水水平方向向力的平平衡和垂垂直方向向力的平平衡(4)HVM类：考虑所所有平衡衡条件其中，M类(瑞典法)有显式解解，VM类(简化Bishop法)有隐式的的安全系系数表达达式，迭迭代并不不困难。。§3.2土质边坡坡稳定性性分析3瑞典条分分法（简简单条分分法、费费伦纽斯斯法）忽略所有有条间作作用力：：2(n-1)+(n-1)＝3n-34n-3PiHiTiNiihi+1WiPi+1Hi+1hi假定滑动动面上作作用点位位置：n未知数:2n+1方程数:4n假定：圆弧滑裂裂面；不不考虑条条间力§3.2土质边坡坡稳定性性分析径向力平平衡：TiNiiWiAORC

ibB-2-101234567极限平衡衡条件：：整体对圆圆心的力力矩平衡衡：滑动力矩矩=抗滑力矩矩显式表达§3.2土质边坡坡稳定性性分析§3.2土质边坡坡稳定性性分析圆心O，半径R（如图）分条：b=R/10编号：过过圆心垂垂线为0#条中线列表计算算liWii变化圆心心O和半径RFs最小ENDTiNiiWiAORC

ibB-2-101234567计算步骤§3.2土质边坡坡稳定性性分析最危险滑滑动面确确定§3.2土质边坡坡稳定性性分析瑞典条分分法的讨讨论TiNiiWiAORC

ibB-2-101234567(1)一些平衡衡条件不不能满足足未知数:2n+1方程数:4n对0#土条T0N0W0>0§3.2土质边坡坡稳定性性分析瑞典条分分法的讨讨论AORC

ibB-2-101234567(2)假设圆弧弧滑裂面面，与实实际滑裂裂面有差差别忽略条间间力，使使得计算算安全系系数Fs偏小假设圆弧弧滑裂面面，使Fs偏大最终结果果是Fs偏小，越大Fs越偏小一般情况况下，Fs偏小10%左右工程应用用中偏于于安全§3.2土质边坡坡稳定性性分析方法的特特点：AORC

ibB-2-101234567(1)忽略条间间力的作作用(2)满足滑动动土体整整体力矩矩平衡条条件(3)不满足条条块的静静力平衡衡条件(4)满足极限限平衡条条件(5)得到的安安全系数数偏低，，误差偏偏于安全全§3.2土质边坡坡稳定性性分析或：§3.2土质边坡坡稳定性性分析§3.2土质边坡坡稳定性性分析§3.2土质边坡坡稳定性性分析4简化毕肖肖甫（Bishop）法忽略条间间切向力力：n-12n-1PiHiTiNiihi+1WiPi+1Hi+1hi假定滑动动面上作作用点位位置：n未知数:4n-1方程数:4n假定：圆弧滑裂裂面；条条间力切切向力=0§3.2土质边坡坡稳定性性分析Pihi+1TiNiiWiPi+1hiAORC

ibB-2-101234567∑Fz=0极限平衡衡条件方程组求求解，得得到：§3.2土质边坡坡稳定性性分析hi+1PiTiNiiWiPi+1hiAORC

ibB-2-101234567整体力矩矩平衡：：Ni过圆心；；Pi互相抵消消licosi=bi隐式表达§3.2土质边坡坡稳定性性分析隐式表达迭代法求求解隐式式方程的的根§3.2土质边坡坡稳定性性分析迭代法求求解隐式式方程的的根§3.2土质边坡坡稳定性性分析AORC

ibB-2-101234567圆心O，半径R设Fs=1.0计算mqi变化圆心心O和半径RFs最小END计算No计算步骤§3.2土质边坡坡稳定性性分析PiTiNiihi+1WiPi+1hiAORC

ibB-2-101234567毕肖甫法法的讨论论(2)大多数情情况下是是精确的的未知数:4n-1方程数:4n(1)假设圆弧弧滑裂面面§3.2土质边坡坡稳定性性分析(1)假设条块块间作用用力只有有法向力力没有切切向力；；满足滑动动土体整整体力矩矩平衡条条件；满足各条条块力的的多边形形闭合条条件，但但不满足足条块的的力矩平平衡条件件；(4)满足极限限平衡条条件；(5)得到的安安全系数数比瑞典典条分法法略高一一点。简化Bishop方法的特特点§3.2土质边坡坡稳定性性分析5詹布（Janbu）法条块间力力的作用用点位置置：n-12n-1PiHiTiNiihi+1WiPi+1Hi+1hi假定滑动动面上作作用点位位置：n未知数:4n-1方程数:4nabhi推力线假定：假定各土土条间推推力作用用点连线线为光滑滑连续曲曲线“推力作作用线””即假定了了条块间间力的作作用点位位置§3.2土质边坡坡稳定性性分析PiHiTiNiihi+1WiPi+1Hi+1hi极限平衡衡条件∑Fz=0∑Fx=02345678910111P0=0Pn=0NiTiPi方程组求求解P1=P1P2=P1+P2=P1+P2Pj=Pi(i=1,j)Pn=Pi=0(i=1,n)与Hi有关，但但Hi可以通过过每个土土条的力力矩平衡衡由hi得到§3.2土质边坡坡稳定性性分析PiHiTiNiihi+1WiPi+1Hi+1hi2345678910111P0=0Pn=0詹布法的的讨论(1)任意形状状滑裂面面，不一一定是圆圆弧未知数:4n-1方程数:4n(2)计算较复复杂§3.2土质边坡坡稳定性性分析几种方法法总结方法整体圆弧法简单条分法毕肖普法詹布法滑裂面形状圆弧圆弧圆弧任意假设刚性滑动体滑动面上极限平衡忽略全部条简力忽略条间切向力条间力作用点位置适用性饱和软粘土，=0一般均质土一般均质土任意精度/偏小10%误差20~70%难以确定平衡条件整体力矩各条力矩各条垂向力/各条水平力§3.2土质边坡坡稳定性性分析§3.2土质边坡坡稳定性性分析§3.2土质边坡坡稳定性性分析边坡工程程作业---瑞典条分分法计算算边坡安安全系数数基本条件件：§3.2土质边坡坡稳定性性分析作业要要求求1.仅计算沿沿通过坡坡脚的滑滑面产生生滑动时时的安全全系数；；2.仅取一个个圆心进进行计算算，但要要求圆心心与O点距离为为10---15m(不能为整整数)，且保留留2位小数(为学号末末两位数数)；3.条块数不不少于8块；4.要求用Autocad作图，便便于准确确计算；；5.作业提交交打印版版(原始条件件、计算算过程、、相关图图表等)，并注明明：学号号+姓名§3.2土质边坡坡稳定性性分析平面滑动动分析多多平面滑滑动分析析§3.3岩质边坡坡稳定性性分析一般情况况下：现现实工程程中滑坡坡的后缘缘出现拉拉裂缝§3.3岩质边坡坡稳定性性分析平面滑移移的后缘缘拉裂缝缝§3.3岩质边坡坡稳定性性分析平面滑动动分析方方法§3.3岩质边坡坡稳定性性分析传统分析析方法----受力条件件分析在工程使使用期间间，可能能滑动岩岩体或其其边界面面上承受受的力的类型型及大小小、方向向和合力力的作用用点统称为受力条件件。边坡岩体体上承受受的力常常见有：：岩体重力力、静水压力力、动水水压力、、建筑物作作用力及及震动力等。(1)地震作用用水平地震震作用：：FEK=1G§3.3岩质边坡坡稳定性性分析(2)水压力：包括渗渗透静水水压力和和渗透动动水压力力。静水压力力——水对岩体体的静压压力，等等于岩体体受到的的浮力。。动水压力力——与水力梯梯度有关关，等于于岩体受受到的渗渗流阻力力。§3.3岩质边坡坡稳定性性分析滑动面上上的抗滑滑力R=Gcosβtgφj+CjL滑动力T＝Gsinβ稳定性系系数传统分析析方法----单平面滑滑动计算算过程§3.3岩质边坡坡稳定性性分析滑动体极极限高度度Hcr为∴当Cj=0，φj＜β时，Ks＜1忽略滑动动面上内内聚力(Cj=0)时§3.3岩质边坡坡稳定性性分析适用范围围a)岩石和土土；b)边坡下滑滑是沿着着一个相相对平缓缓的滑动动面.(像节理面面、破坏坏面、连连接缝以以及岩床床与浸蚀蚀岩之间间的分界界面类型的一些不连连续结构构面)；c)破坏面应应该近似似平行于于滑坡面面；d)破坏面的的倾角应应该小于于滑坡面面的倾角角。平面滑动动计算方方法§3.3岩质边坡坡稳定性性分析基本假设设：(1)滑体沿滑滑动面做做刚体下下滑。(2)滑块不发发生刚体体转动。。(3)假定作用用在滑块块上的所所有力都都通过质质心。(4)滑动面上上的所有有点都处处于临界界破坏状状态。(5)滑面上力力的分布布是均匀匀的。(6)沿着整个个破坏面面的岩体体强度是是相等的的。(7)滑块侧面的的阻力可可以忽略略不计。§3.3岩质边坡坡稳定性性分析安全系数数计算公公式：§3.3岩质边坡坡稳定性性分析计算包括括?？水压力外部力和和地震力力主动或被被动锚固固力……§3.3岩质边坡坡稳定性性分析典型的平平面几何何1.滑坡的表表面2.破坏面3.上表面4.张裂缝(可选择的的)边坡高度、坡面倾倾角、滑滑体重量上表面倾倾角及其其宽度(可选择的的)破坏面的的倾角及及其粗糙糙程度破坏面的的强度张裂缝的的角度、位置(可选择的的)水压力地震系数数外部力计算要点§3.3岩质边坡坡稳定性性分析计算过程程：(1)滑体重量量(没有张裂裂缝的情情况)已知参数数:H——边坡高度β——边坡角ψ——上表面倾倾角α——滑面倾角O——原点γ——岩块的比重未知参数数:B——边坡面与上表面面的交点点C——滑面线与与上表面面线的交交点N——边坡坡面长度，即即OB的长度M——BC长度L——OC的长度A——楔体面积积W——楔体重量量§3.3岩质边坡坡稳定性性分析应用矢量量相加计计算L和M的长度：：得出以下下两个方方程：由方程(4)得：将(5)代入(3)得：(1)(2)(3)(4)(5)(6)§3.3岩质边坡坡稳定性性分析由方程(3)得：通过方程程(6)和(7)计算L和M。不用方方程(5)，因为当当ψ=0时，无法法计算出出M面积计算算：计算过程：1.计算N(通过方程程(1))2.计算B(通过方程程(2))3.计算L(通过方程程(6))4.计算M(通过方程程(7))5.计算C(通过方程程(8))6.计算A(通过方程程(9))7.计算W(通过方程程(10)(7)(8)(9)(10)§3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析(有张裂裂缝的的情况况)已知参参数H———边坡高度度β———边坡倾倾角α———滑面倾倾角ψ———上表面面倾角角T———张裂缝缝距边边坡面面的距距离θ———张裂缝缝倾角角O———原点(0,0)γ———岩块重重量未知参参数B———边坡面与上表表面的的交点点C———张裂缝缝与上上表面面线的的交点点D———滑面线线与张张裂缝缝的交交点N———OB的长度度M———BC长度L———OD的长度度Q———DC的长度度A———楔体面面积W———楔体重重量§3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析和没有张张裂缝缝的情情况类似:得:然后计计算D、Q、L:由方程程(15)，(16)得：或(13)(14)(15)(16)(17)§3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析和由方程程(17)和(18)得出计计算Q的式子子：面积及体积计计算：：计算过程：1.计算N(通过方方程(1))2.计算B(通过方方程(2))3.计算C(通过方方程(13))4.计算M(通过方方程(14))5.计算Q(通过方方程(19))6.计算L(通过方方程(17))7.计算D(通过方方程(16))8.计算A(通过方方程(20))9.计算W(通过方方程(10))(18)(19)(20)§3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析(2)水压力力计算算水压力力峰值值——边坡中中部高度水压力力分布形式式§3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析水压力力峰值值——坡脚§3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析水压力力峰值值——张裂缝缝底部部§3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析水压力力分布自定定义§3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析地下水充填率=50%(峰值位位于边边坡中中部、、底部部及拉拉裂缝缝底部部)§3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析(无张裂裂缝情情况)条件1：边坡坡中间间高度度处水水压力力最大大§3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析条件2：坡脚脚处水压力力最大大§3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析(有张裂裂缝情情况)条件1：边坡坡中间间高度度处水水压力力最大大§3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析§3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析§3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析条件2：边坡坡坡脚脚处水水压力力最大大§3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析条件3：张裂裂缝底底部水水压力力最大大§3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析(3)外力计计算外力相相当于于一预预应力力锚杆杆，使使用主主动锚锚固模模型外力§3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析(4)地震力力计算算§3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析(5)锚固力力计算算被动锚锚固力力式中K=被动锚锚固力力主动锚锚固力力§3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析(6)主动水水压力力计算算主动水水压力力(张裂缝缝)V=张裂缝缝水压压力§3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析(7)滑面受受力计计算滑动面面上的的法向向力与与切向向力仅考虑虑主动动力：：§3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析(8)滑面抗抗剪力力及安安全系系数滑动面面上的的抗剪剪力安全系系数：：§3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析(9)滑面强强度准准则：：在前述述计算算过程程中采采用的的强度度准则则为莫莫尔—库仑准准则巴顿准准则巴顿强强度模模型确确定的的滑动动面上上的剪剪切强强度为为：其它可可供使使用的的强度度准则则：§3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析广义Hoek-Brown准则确确定强强度根根据下下列公公式：：指数曲曲线§3.3岩质边边坡稳稳定性性分析析（1)锚杆通通过承载力力和定定位(角度)影响安安全系系数。。（2)锚固承承载力力和定定位作作为矢矢量，仅作作用于于滑体体形心心作用用到模模型中中。（3)多个锚锚杆可可以用一个个具有有相等等总容容许力力和方方位的的等效效锚杆杆代替替。(10)锚杆承载力力和定位§3.3岩质边坡稳稳定性分析析(11)锚固长度和和位置(1)只要锚杆穿穿过滑动面面，全部的的锚杆承载载力都发挥挥作用。(2)但是,如果锚杆的的锚固长度度=0(例如锚杆没没有穿过滑滑面),那么在计算算模型中锚锚杆将没有作用-----锚杆的锚固固力为零。。(3)锚杆位置对对计算结果果没有影响响，因为始终终其假定作用于于滑体型心心。§3.3岩质边坡稳稳定性分析析一般情况下下，安全系系数采用抗抗滑力(粘聚力、摩摩擦角引起起)和滑动力(包括块体重重力、地震震力、水载载荷)的比值进行行定义。主动支护指指在安全系系数的计算算中降低下滑力力。预应力锚索或岩石石锚杆在边边坡变形前前即已施加加荷载，故故认为是主动支护方方法。(12)主动和被动动锚固模型型§3.3岩质边坡稳稳定性分析析被动支护假假定在安全全系数计算算公式中表表现为增加抗滑力力的形式。非预应力锚锚索和注浆浆锚杆，仅仅在坡体产产生一定变变形后产生生抗力，故故被认为是是被动支护护。一般来说，，被动支护的的安全系数数总是低于于主动支护护的安全系系数。§3.3岩质边坡稳稳定性分析析当输入参数数所起作用用不确定时时可使用敏感性分析析进行探讨。。敏感性图表表是根据指定模型参参数百分比比的改变对安全系素的影响绘制制的。陡峭上升或或下降的曲曲线显示参数改改变对安全全系数影响响较大。(13)敏感性分析析§3.3岩质边坡稳稳定性分析析§3.3岩质边坡稳稳定性分析析Geometry:边坡高度=80m岩体比重=2.(学号后2位)t/m^3边坡角=45°°滑动面倾角角=35°°上部平面倾倾角=25°°拉裂缝倾角角=60°°拉裂缝位置置(离坡顶水平平距离)=30mStrength(滑面):强度模型:Mohr-Coulomb摩擦角=30°°粘结力=10t/m^2WaterPressure:水比重=1t/m^3拉裂缝充水水:100%，最大位于于拉裂缝底底部滑动面无水水ExternalForces:外力=200t方位角(与水平面夹夹角)=30°课后作业：：§3.3岩质边坡稳稳定性分析析§3.3岩质边坡稳稳定性分析析平面滑动分分析多多平面滑动动分析§3.3岩质边坡稳稳定性分析析ⅡⅠⅡⅠ双平面滑动动分析§3.3岩质边坡稳稳定性分析析同向双平面面滑动第一种情况况为滑体内不存存在结构面面，视滑动体体为刚体，，采用力平衡图解解法计算稳定性性系数第二种情况况为滑体内存在在结构面并将滑动体体切割成若若干块体的的情况，这这时需分块块计算边坡坡的稳定性性系数滑体沿同向向双平面产产生滑动，，包括2种情况：§3.3岩质边坡稳稳定性分析析滑体内不存存在结构面面滑体内存在在结构面§3.3岩质边坡稳稳定性分析析ABCD为可能滑动动体，根据据滑动面产产状分为Ⅰ、Ⅱ两个块体。FⅠ为块体Ⅱ对块体Ⅰ的作用力，，FⅡ为块体Ⅰ对块体Ⅱ的作用力，，FⅠ和FⅡ大小相等，，方向相反反，其作用用方向的倾倾角为θ。滑动面AB以下岩体对对块体Ⅰ的反力R1(摩阻力)与AB面法线的夹夹角为φ1。无内部结构构面§3.3岩质边坡稳稳定性分析析§3.3岩质边坡稳稳定性分析析上式F1的确定：假设F1的方向平行行于滑块1的底滑面，，对于上部部滑块1：得：§3.3岩质边坡稳稳定性分析析滑动体内存存在结构面面的情况（（了解）在滑动过程程中，滑动动体除沿滑滑动面滑动动外，被结构面分分割开的块块体之间还还要产生相相互错动。采用分块极限平平衡法和不不平衡推力力传递法进行稳定性性计算。BC面BD面AB面§3.3岩质边坡稳稳定性分析析块体Ⅰ块体Ⅱ块体Ⅰ块体Ⅱ块体Ⅱ§3.3岩质边坡稳稳定性分析析多平面滑动动(传递系数法法)一般采用折折线滑动法法（传递系系数法）建筑边坡规规范、公路路路基规范范、水利规规范等§3.3岩质边坡稳稳定性分析析j块传递至j+1块隐含假设：：j块对j+1块的作用力力方向平行行于j块底边§3.3岩质边坡稳稳定性分析析地下水渗透透坡降计算条块地地下水流线线平均倾角角，一般情情况下取浸浸润线倾角角与滑面倾倾角平均值值(º)，反倾时取取负值§3.3岩质边坡稳稳定性分析析改进的传递系系数法改进的传递系系数法亦属刚刚体极限平衡衡分析法，基基于以下6条假设：将滑坡稳定性性问题视为平平面应变问题题；平行于滑动面面的剪应力和垂直于滑动动面的正应力力集中作用于于滑动面上；；视滑坡体为理理想刚塑材料料，认为整个个加荷过程中中，滑坡体不不会发生任何何变形，一旦旦滑动面上剪剪应力达到其其剪切强度，，则滑坡体即即开始沿滑动动面产生剪切切变形；滑动面的破坏坏服从mohr-coulomb破坏准则，即即滑动面强度度主要受粘聚聚力及摩擦力力控制；条块间的作用用力合力（剩剩余下滑力））方向与滑动动倾角一致，，剩余下滑力为为负值时则传传递的剩余下下滑力为零；沿整个滑动面面满足静力的的平衡条件，，但不满足力力矩平衡条件件。§3.3岩质边坡稳定定性分析采用上一条块块剩余下滑力力向下一条块块滑动面逐块块投影法，计算滑坡的的稳定性及滑滑坡推力；滑坡推力计算算满足当剩余余下滑力小于于零时令其等等于零的条件件，即条块之间不出出现拉应力的的条件。改进的传递系数法滑滑坡体单元极极限平衡公式式为：§3.3岩质边坡稳定定性分析采用上一条块块剩余下滑力向下一条块滑滑动面逐块投影法得到：注：当Ei小于零时，令令Ei=0滑坡体单元极极限平衡公式式为：§3.3岩质边坡稳定定性分析则稳定系数：：当所有1到n-1条块的剩余下下滑均大于等等于零时，利利用数学归纳纳法可以证明明：§3.3岩质边坡稳定定性分析设安全系数为为KS，则通过各条条块的滑坡推推力为：改进的传递系系数法依据的的原理正确，，物理意义明明确，计算结结果稳定、可可靠。计算的的滑坡推力满满足设计要求求，克服了传传统的传递系系数法的不足足。§3.3岩质边坡稳定定性分析(1)当滑面形状不不规则，局部凸起而使使滑体较薄时时，宜考虑从凸凸起部位剪出出的可能性，，可进行分段段计算；(2)由于不平衡推推力传递法的的计算稳定系系数实际上是是滑坡最前部条条块的稳定系系数，若最前部条条块划分过小小，在后部传传递力不大时时，边坡稳定系数数将显著地受受该条块形状状和滑面角度度影响而不能能客观地反映映边坡整体稳稳定性状态。因此，在计计算条块划分分时，不宜将最下部部条块分得太太小；关于不平衡推推力传递法，，计算中应注注意如下可能能出现的问题题：§3.3岩质边坡稳定定性分析(3)当滑体前部滑面面较缓，或出现反倾倾段时，自后部传递来的的下滑力和抗抗滑力较小，而前部条块块下滑力可能能出现负值而而使边坡稳定定系数为负值值，此时应视边坡坡为稳定状态态；当最前部条块块稳定系数不不能较好地反反映边坡整体体稳定性时，可采用倒数数第二条块的的稳定性系数数，或最前部部2个条块稳定系系数的平均值值。§3.3岩质边坡稳定定性分析一般规定定

边坡坡稳定性分析析定量方法边坡稳定极限限平衡分析的的条分法§3.4规范的一些规规定(1)选作建筑场地地的自然斜坡坡；(2)由于开挖或填填筑形成并需需要进行稳定定性验算的边边坡；(3)施工期出现不不利工况的边边坡；(4)使用条件发生生变化的边坡坡。一般规定下列建筑边坡坡应进行稳定定性评价：施工期存在不不利工况的边边坡系指在建筑和边坡加加固措施尚未未完成的施工工阶段可能出出现显著变形形或破坏的边边坡。§3.4规范的一些规规定(1)边坡稳定性状状态的定性判判断；(2)边坡稳定性计计算；(3)边坡稳定性综综合评价；(4)边坡稳定性发发展趋势分析析。一、边坡稳定定性评价应包包括下列内容容§3.4规范的一些规规定二、边坡稳定定性评价应在在充分查明工工程地质条件件的基础上，，根据边坡岩岩土类型和结结构，综合采用工程程地质类比法法和刚体极限限平衡计算法法进行。三、对土质较软、地地面荷载较大大、高度较大大的边坡，其坡脚地面抗隆隆起和抗渗流流等稳定性评评价应按现行有关关标准执行。。§3.4规范的一些规规定一、在进行边边坡稳定性计算之前，应根据边坡坡水文地质、、工程地质、、岩体结构特特征以及已经经出现的变形破坏迹象