南水北调中线隧洞工程围岩边坡稳定性评价指南VIP

1DB13/TXXXXX—XXXX南水北调中线隧洞工程围岩边坡稳定性评价指南为预防南水北调中线边坡发生的地质滑坡失稳问题，确保工程安全输水，对边坡地质滑坡状况进行了分析，规定了南水北调中线隧洞工程复杂地质灾害预防指南的术语和定义；水文气象、地震、斜坡地质、滑坡稳定性分析方法、施工安全工艺评价、效益分析与评价，提出了防治措施。本文件适用于南水北调中线隧洞工程勘察、设计与施工。其他大中型水利工程亦可参照执行。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文必不可少的条款。其中，注明日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注明日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB50011《建筑抗震设计规范》GB50330-2013《建筑边坡工程技术规范》GB51247-2018《水工建筑物抗震设计标准》SL252-2017《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL/T264-2020《水利水电工程岩石试验规程》SL279-2016《水工隧洞设计规范》SL386-2007《水利水电工程边坡设计规范》SL430-2008《调水工程设计导则》SL677-2014《水工混凝土施工规范》DL/T5255-2010《水利水电工程边坡施工技术规范》3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1输水隧洞waterconveyancetunnel在山体中开挖的、具有封闭断面的输水通道。本文件按《水工隧道设计规范》SL279-2016执行。3.1.1水文气象hydrometeorology工程所在区域为暖温带大陆性季风气候，夏季炎热多暴雨，其他为平雨（平常降雨）。冬季寒冷干燥，最大冻土深66cm。3.1.2地震earthquakea）本文件抗震设计按国家现行有关文件《水工建筑物抗震设计规范》GB51247-2018、《建筑抗震设计规范》GB-50011执行。b）本区域内地震基本烈度为6度，建筑物抗震设防烈度为6度，动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期0.45s。3.1.3水文地质hydrogeology2DB13/TXXXXX—XXXX本区域地下水均超于开挖高程以下，在雨季，隧洞有地表裂隙水沿节理或破碎带渗入洞内，主要形成水滴。3.2滑坡地质灾害landslidegeologicalhazard本区域指滑坡作用引起的人类生命财产和生态环境的损失。3.3三维边坡three-dimensionalsideslope边坡多呈三维形态，通过三维边坡的位移场、应力场等来间接评估边坡稳定性。3.4风险评估riskassessment在查明各种致灾因子的基础上，对滑坡地质灾害的危险性进行评估，并提出相应的加固措施。4输水隧洞工程本工程区多属残丘、孤山，斜坡地质结构上碎石土，下基岩土双层结构，岩层较为发育，存在辉绿岩脉，地质条件复杂。4.1输水隧洞设计规则本文件在深埋长隧洞方面按照水利行业《调水工程设计导则》SL430-2008执行。4.2隧洞边坡工程地质区域为岗头隧洞进口闸旁侧复杂的边坡，旁侧边坡地质构造见表1，岩石物理性质参数见表2。表1隧洞旁侧边坡地质构造3DB13/TXXXXX—XXXX表2隧洞岩石物理性质参数建议表物理性质力学性质弹性模量E/10MPa泊松比v4.3隧洞边坡塌方原因判据4.3.1岩质边坡形式破坏分类如表3。表3岩质边坡形式破坏分类4.3.2地质条件对塌方的影响4DB13/TXXXXX—XXXX围岩构造断裂带易造成隧洞洞口塌方，隧洞进口段有两条断层对隧洞边坡稳定性影响较大，此外，软弱夹层的存在也进一步诱发塌方的发生。4.3.3降雨入渗诱发滑坡的关键条件隧洞洞室开挖完成后，永久支护未形成前，由于连续降雨，导致坡体内入渗雨水增加，地下水渗入洞口左侧的断层破碎带后，导致围岩整体失稳。4.3.4施工影响施工建设中，造成隧洞坍塌的主要原因。a）爆破次数越多，爆破振动波产生的剪切效应造成松塌的几率越高。b）塌方规模和速度对围岩收敛有一定的影响，破坏规模越大，施工速度越快，收敛就越快。c）在围岩的内在原因和外部条件的相互促进下，塌方可能成片出现。4.3.5围岩扰动隧洞开挖后，围岩在应力重组过程中失稳，引发塌方。4.3.6多场耦合作用当隧洞穿越复杂应力场与渗流场环境的富水破碎带时，出现塌方。5边坡稳定性分析方法安全系数是评估边坡稳定状态最直接、最常用的指标。5.1本文件中，对边坡失稳，采用有限元强度折减系数Fos，近似为边坡的稳定安全系数。=t……（2）式中：Fos——折减系数；C——黏聚力；5.2采用三维有限元方法，结合强度折减法分析边坡的稳定性。5.2.1折减步进行强度折减，根据增加折减系数达到边坡“濒临破坏极限状态”。a）以特征点处的位移（坡顶点竖直方向的位移及坡脚点水平方向的位移）作为边坡的失稳判据；b）以广义塑性应变或者等效塑性应变从坡脚到坡顶贯通作为边坡破坏的标志；c）以有限元计算不收敛作为边坡失效的判据。5.2.2滑坡体积由有限元单元位移大于0.2m的单元体积之和得到。5.3选取计算参数，岩土体的基本力学参数见表4。5DB13/TXXXXX—XXXX表4岩土体基本力学参数/GPa/°6三维边坡稳定性描述由于自然边坡地质地貌形成过程的复杂性，岩土体材料通常在空间上分布不均匀，材料强度显现出较大的空间变异性，进一步加大了发生局部滑坡的可能性。非均质土体特性的滑坡机理不同于传统的均质边坡，在边坡失稳风险定量评估、滑坡变形机理、管理与控制边坡等方面也具有较大的差异性。6.1本文件中选取土体的力学计算参数，三维边坡土体基本力学参数见表5。表5三维边坡土体力学参数0不排水黏聚力cu/kPa剪胀角ψ/°0x、y方向相关长度/m2z方向相关长度/m26.2滑动体体积定义为有限元单元位移大于0.2m的单元体积之和。单元位移和滑动体体积见式（3-5）。∆Vk=uki……（3）i=1uki=(xi+yi+zi)……（4）V=Vk……（5）k=1式中：∆Vk——第k个单元的变形位移；6DB13/TXXXXX—XXXXuki——第k个单元第i个节点的位移；xki,yki,zki——第k个单元第i个节点在x，y，z方向上的位移；V——滑动体体积；N——滑动过程中单元位移超过0.2m的单元数量。每模拟一次土体的非均匀性，便可计算相应模型的滑动体体积以及安全系数。7岩土体对滑坡的影响7.1非均质土体对滑坡体积的影响本文件中，引入滑坡体积分数的概念，其定义为滑坡体积与边坡的总破坏体积之比。7.2非均质土体对安全系数的影响本文件中，引入泰勒稳定数图表法，作为土体强度的平均值cu=25kPa，得出均质土坡达到极限状态时最大的稳定数，并基于此求解出边坡的最小安全系数。7.2.1降雨入渗诱发工程地质滑坡的影响隧洞实际地质条件，具有较大的软弱夹层，软弱夹层在滑动岩底部的坚硬基岩削弱了抗滑力，降雨入渗在软弱夹层优先发生破坏，进而造成边坡失稳。7.2.2软弱夹层对安全系数的影响a）在边坡起伏较大、边坡较稳地段的岩土体，首先出现屈服，塑性区由边坡中下部逐渐向上发展，塑性应变从坡脚到坡顶贯通，导致边坡失稳。b）边坡坡脚表面土体为易滑土体，在外力作用下易造成土体失稳，滑体形状为椭球形。软弱夹层的存在大幅降低边坡安全系数，是导致边坡发生破坏的重要因素。c）在考虑软弱夹层情况下，边坡发生破坏时，塑性区域的范围及塑性应变场大于不存在软弱夹层的情况。8隧洞围岩地质评价8.1隧洞工程围岩地质评价可作隧洞工程边坡地质评价的直接依据。主要以围岩特征、围岩类别、围岩地质评价、断面形式等进行评价，隧洞围岩地质评价见表6。7DB13/TXXXXX—XXXX表6隧洞围岩地质评价围岩为中厚层～厚层弱风化白云岩，局部夹薄层，一般层厚20cm~条较大规模的裂隙，发育两组节理。灰绿岩脉出露处与隧洞轴线近直交。岩脉强度低于围岩强度。岩脉与白云岩体接触面有明显的烘烤现象；揭露的裂隙均为张开裂隙，裂隙内充填含碎ⅣD受各种结构面相互组合影响，该洞段围岩成洞条件极差，总体左右范围内，岩体产生掉块、塌方，并有渗水现象；灰绿岩出露处与隧洞轴线近直交。岩脉强度尚可，低于围岩强度。岩脉与白云岩体接触面有明显的烘烤现象；揭露的裂隙均为张开裂隙，裂隙内充填含碎ⅣD受各种结构面相互组合影响，该洞段围岩成洞条件极差，总体ⅣD受各种结构面的相互组合影响，围岩成洞条件极差，总体评挖该段共发育1条灰绿岩脉，2条裂隙，发育两组节理，裂隙附近多处ⅣA受节理及层面的切割作用，围岩成洞条件差，总体评价为不稳定，但本段未有较大构造揭露，表6隧洞围岩地质评价（续）8DB13/TXXXXX—XXXXⅣAⅢC岩体完整性较好。该段共发育数条平行的裂隙，裂隙夹泥厚度ⅡBⅣA受破碎带的影响，围岩成洞条件层厚30～80cm，岩体完整性较好。发育1条层间夹泥及两条节理密集带，发育两组节理，节里面闭合，延伸长度1m～2m，节理ⅡB向近垂直，节理面张开，锈染严重，有泥膜，将岩石切割成2cm~ⅣAⅣA表6隧洞围岩地质评价（续）9DB13/TXXXXX—XXXX层厚50cm～100cm，岩体完整性好。节理面锚ⅡBⅣC及掉块现象。总体评价为局部稳定性ⅣA岩体评价为不稳定，施工中采用A10cm～16cm,岩层面之间均存在泥膜，岩层的层间结合力极差。ⅣAⅣA岩体评价为不稳定，施工中采用A表6隧洞围岩地质评价（续）ⅣADB13/TXXXXX—XXXX围岩岩体破碎，为隧洞出口洞脸。发育规模较大的层间夹泥，夹层厚度10cm～16cm，岩层面之间均存在泥膜，岩层的层间结合力极差。发育两组节理，走向近正交，节理面闭合，各节理面都可见泥膜，岩体隐节理发育。受几种结构面的组合作用，该洞段岩体极为破碎，围岩成洞条件差，大部顶板有塌方掉块现象，施工中的超前锚杆及随机锚杆均有随塌方脱落现象。隧洞ⅣD段有1条破碎带，并发育两组节理。破碎带（洞口）处，与洞轴线大部洞段进行了挂网，并在洞口位置采用了格栅钢架进行支护。在隧洞贯通后，洞脸处出现较大规模塌方，根据处理方案，整个洞口ⅣD成塌方或塌滑，总体评价为不稳围岩局部夹薄层，岩体完整性差。该段主要发育L16大裂缝及节ⅣD软弱，加之节理裂隙的切割作用，使岩体呈镶嵌碎裂结构。该段岩节理极为发育，节理面闭合，少数张开，节理间距10于多种结构面的组合，使该段岩体极为破碎，拱顶多次发生较大规ⅣD表6隧洞围岩地质评价（续）DB13/TXXXXX—XXXXF1断层在桩号（378+618）处左边墙处交汇。破碎带P2位于桩号基本平行，裂隙内大部为红黏土填充，厚度2cm～10cm夹有泥膜。ⅣD局部夹薄层，岩体完整性好。该段发育多条大的裂隙，裂隙面张ⅡB围岩局部夹薄层，节理发育，岩体完整性差，该段主要发育2条裂隙夹泥，为红褐色黏土填充，发育两组节理，相互正交，延伸长ⅣA围岩层厚30cm～60cm，岩体完整性较好。该段有一条断层F11，色断层泥充填，断层挤压严重，断层面锈染严重。两壁和洞顶影响ⅢC锈染严重，断层泥、角砾岩厚度为1.2m～1.6m；断层向上游存在破碎带，节理裂隙较发育，切割岩石呈块状，节理面大部锈染严重呈红褐色，局部岩石风化强烈，呈灰白色粉末状；断层向下游也存在破碎带，节理裂隙极发育，切割岩石呈块状，节理面锈染严重，ⅣA成洞条件较差，总体评价为不稳表6隧洞围岩地质评价（续）ⅡB总体评价为基本稳定，施工中DB13/TXXXXX—XXXX节理裂隙较发育，切割岩石呈块状，节理面大部锈染严重呈红褐色成洞条件较差，施工中采用AⅣA或有红色粘泥充填，局部岩石风化强烈，呈灰白色粉末状，形成节理ⅡB该段发育多条大的裂隙，裂隙面张开，夹粘泥，总体看对围岩整体稳定影响不大，故对该段围岩采取局部增加挂网喷锚。该段围岩成洞条件较好，总体评价为岩体较完整，发育多条裂隙及层间夹泥，两组节理，节理面锈染严重，延伸长度1m～2m，节理间距1m左右，由于受节理、裂隙及层间ⅢC总体评价为局部稳定性差，施该段发育两组节理，在拱顶将围岩切割成楔形三角体，节理面有锈染ⅣA总体评价为不稳定，未揭露较发育多条层间夹泥，夹泥为红粘泥充填，并发育两组节理，在拱顶将围岩切割成楔形三角体，节理面有锈染或泥膜，节理间距较小（只），），ⅣA总体评价为不稳定，未揭露较发育多条层间夹泥，夹泥为红粘泥充填，并发育两组节理，在拱顶将围岩切割成楔形三角体，节理面有锈染或泥膜，节理间距较小（只），），ⅣD总体评价为不稳定，施工中采表6隧洞围岩地质评价（续）ⅣD总体评价为不稳定，划分为ⅣDB13/TXXXXX—XXXX单层厚度5cm～30cm，局部为互层状，千枚化页岩强度极低，岩石软弱，加之节理裂隙的切割作用，使岩体呈镶嵌碎裂结构。发育两组节理，在局部形成节理密集带，使岩体呈镶嵌碎裂结构，该段成洞条挖8.2断面支护结构8.2.1A型结构A型结构适用于岩石破碎、围岩稳定性差的Ⅳ类围岩区、节理密集带、断层区以及进出口洞段。8.2.2B型结构B型结构适用于围岩稳定性较好的Ⅱ类围岩区。8.2.3C型结构C型结构适用于围岩稳定性较好的Ⅲ类围岩区。8.2.4D型结构D型结构适用于在断层破碎带段。8.3断面支护方式主要有锚杆、锚喷、超前小导管及拱架支护、超前管棚等措施。a）塌方量和洞体破坏较小时，在洞体破坏位置进行锚喷支护，但支护强度稍有不足。b）塌方量和洞体破坏较大时，在锚杆锚喷支护的基础上增加超前小导管及拱架支护。此方法易于操作，支护强度大，效果较好。c）塌方量和洞体破坏较大时，在锚杆锚喷、型钢拱架的基础上增加超前管棚施工。9隧洞塌方地质评价9.1隧洞进口的稳定性受断层破碎带的影响破碎带的存在会使隧洞进口周围应力分布不均匀，塑性区域的范围、塑性应变和各方向位移均大于不存在破碎带的情况。9.2不同位置的破碎带对隧洞进口稳定性的影响破碎带的存在和其复杂的分布情况是促成塌方险情的主要因素之一。9.3软弱夹层对边坡稳定性的影响可以发现，软弱夹层的存在大幅降低了边坡的安全系数，是导致滑坡的重要因9.4安全系数DB13/TXXXXX—XXXX对黏聚力和内摩擦角的敏感性，在其他情况不变的前提下，黏聚力与内摩擦角与边坡安全系数呈线性增加的关系。9.5抗剪强度参数对于滑动面的位置以及面积的影响，强度参数的改变会引起滑动面及面积大小发生变化。9.6土岩的非均质性对滑动体的体积有显著影响，基于平均强度的确定性分析结果可能导致有风险的设计或建议。9.7土体特性假定土体在空间上是均匀的，则滑动体的体积将被低估，说明非均质性的土体对滑坡危险性评估具有重要影响。9.8边坡坡脚在降雨冲刷下边坡坡脚位置较为危险，受到较大的渗透力作用，边坡整体存在较大的失稳概率。9.9降雨与软弱夹层的厚度共同影响边坡的稳定性软弱夹层会降低边坡滑体的抗滑力以及安全系数，其厚度影响滑动面半径及位置。9.10施工影响混凝土喷锚层的渗透系数与抗渗、强度等级和施工质量有关，喷锚层下方的土体从排水设施中冲出，导致喷锚层下方出现大量的空洞，同样会进一步诱发边坡失稳。10边坡预防治理措施考虑到由于土体强度不均匀而导致的滑坡可能对沿线输水工程安全造成重大的影响，在地质条件较差的区域需对边坡采取一定的加固措施，以防止滑坡的发生。10.1排水措施a）对坡面进行防水，封闭坡面存在的裂隙、裂缝和落水洞等。b）在坡面、坡脚等处设置排水渠防止将坡面水排走。c）对坡内存在的潜水，可针对岩土边坡进行钻孔排水，对于岩质边坡，其排水孔优先选在裂隙发育、渗水严重的部位。d）当地下水难以通过钻孔排水排走时，可考虑在坡内开挖平洞，洞顶辅以扇形排水孔幕。10.2削坡减载通过控制滑坡高度和坡度，将部分滑坡体移走，无需对边坡进行整体加固可使边坡达到自身稳定。10.3重力式挡墙依靠墙身自重来抵挡边坡下滑。考虑中线沿线边坡工程大多较陡，可以选择直立式挡土墙或仰斜式挡土墙进行加固，进一步防范牵引式滑坡发生。10.4抗滑桩加固DB13/TXXXXX—XXXX通过在边坡位置埋设全埋式、半埋式的钢筋混凝土桩可阻止滑坡移动层继续扩散，以使滑坡保持动态平衡，达到稳定效果。10.5预注浆加固由于沿线边坡大多为岩土夹层边坡，土层相当于边坡中的软弱带或破碎带，可考虑对边坡中的软弱夹层、断层、破碎带等采取预注浆加固措施来提高边坡的整体稳定性。10.6锚固多数边坡在初始破坏前，其顶部就出现明显的拉伸裂隙。采用强力锚杆加固可有效减少张拉裂隙的形成，防止进一步发展扩散为滑坡灾害。DB13/TXXXXX—XXXX河北省地方标准南水北调中线隧洞工程围岩边坡稳定性评价指南xxx-xxx条文说明DB13/TXXXXX—XXXX根据《河北省气象事业发展“十三五”规划》，河北省每年的气象灾害损失严重，每年直接受灾人口都在2000万以上，经济损失占GDP总量的1%。河北省受温带季风气候的影响，导致山洪灾害严重，且暴雨成为引起山体滑坡的最关键诱因。“十三五”规划的主要任务中，加强气象防灾减灾能力建设是重中之重，其中包括山洪地质灾害的灾害预警工作。“十三五”规划的重点工程项目中，气象灾害监测预警工程是最重大、投资最多的项目，总投资6.9亿元。南水北调中线是缓解华北地区水资源严重短缺、优化水资源配置的重大战略基础设施。跨长江、淮河、黄河、海河四大流域，沿线经过河南、河北、北京、天津等四省市。其中陶岔渠首至北京团城湖全长1276km，天津干线全长155km，工程布置各类建筑物2500座，中线一期工程设计多年平均调水量95亿m³。由于中线工程类型多样，工程地质条件复杂，且部分穿越工程施工工艺复杂，安全控制因素多。因此，依托于河北省南水北调中线干线边坡地质滑坡防护工程，并着眼于河北省山洪地质灾害预警工作，结合具体工程实例，进行河北省土壤典型基质调查，通过试验验证斜坡地貌稳定性力学模式，并结合具体施工情况研究斜坡地貌稳定性分析方法，订正参数；通过资料收集，选取适当参数，建立计算模型，研究施工过程中土体扰动范围，地层变形规律，并进行相关地质灾害的危险性预测，以便指导今后的斜坡施工、山区建设用地选址，减少由于降雨导致突发地质灾害所带来的经济损失。边坡失稳问题一直是岩土工程领域研究的重要课题之一，边坡的稳定与否关系到人身安危和财产安全。由于中线工程地质条件复杂多样，安全因素多，因此，本文件依托河北省滑坡防治工程，对相关地质灾害的危险性的三维滑坡预测在安全评估和加固设计中更具有现实意义。4输水隧洞工程4.2隧洞边坡工程地质岗头隧洞进口闸旁侧的复杂边坡为土岩双层结构，地表为人工堆积碎石层，基岩为燧石条带白云岩，存在辉绿岩脉和断层破碎带，节理裂隙发育，地质条件较差。4.3隧洞边坡塌方原因判据4.3.2地质条件对塌方的影响a）岗头隧洞进口为上碎石下基岩土岩双层结构，地表为人工堆积碎石层，下覆为强～弱风化的燧石条带白云岩。隧洞进口断层较为发育，并存在辉绿岩脉，地质条件较差。b）隧洞出口为上黏性土下基岩土岩双层结构，地表为黄土状壤土，厚度较薄，最厚为8m，下DB13/TXXXXX—XXXX覆为强—弱风化的燧石条带白云岩。此外，有两条对隧洞稳定性影响较大的断层。隧洞处于舒缓向斜构造中，受断层、破碎带的影响，有一组节理裂隙较发育。隧洞有多条破碎带，破碎带内由碎石红黏土充填及包括部分碎石，4.3.3降雨入渗诱导隧洞塌方降雨入渗条件下软弱夹层失稳，进而诱发滑坡。a）隧洞进口段边坡软弱夹层区域比较大，软弱夹层的存在大幅降低了边坡的安全系数。然而，降雨入渗是造成软弱夹层失稳从而进一步诱发滑坡现象的关键条件。降雨入渗是一次使土体由非饱和到饱和的过程，降雨入渗会降低土体的基质吸力，从而使土体的黏聚力及抗剪强度降低，同时增大了土体的下滑力，降低了边坡的安全系数。由于其具有较大的软弱夹层带，软弱夹层在滑动带底部相对于坚硬的基岩削弱了抗滑力。降雨条件下软弱夹层带更容易优先发生破坏，进而造成边坡的局部失稳。b）南水北调中线隧洞周围边坡大多采用喷锚支护，由于混凝土喷锚层的渗透系数很低，入渗的雨水难以排出导致坡脚处的孔隙水压力无法消散，孔隙水压的存在一方面会导致土体有效应力的降低，另一方面孔隙水压导致的渗透力会将喷锚层下方的土体从排水设施中冲出，导致喷锚层下方出现大量的空洞，也会进一步诱发边坡失稳。因此，探究降雨入渗对边坡安全稳定性影响以及设计合理的排水措施是保证边坡安全稳定的重要前提。4.3.4施工影响a）钢格栅拱架失稳。由于洞室左侧为4m～5m厚的夹泥层，施工中，钢格栅拱架底脚无法座落在坚硬的基岩上，降雨后底脚断层夹泥软化，抗侧滑力的强度降低，故在巨大的侧压力下，导致钢格栅拱架的失稳变形。b）施工建设中，为抢工期，不按设计要求与施工规范施工，造成隧洞坍塌。4.3.5围岩扰动隧洞施工开挖后，围岩在应力重组过程中失稳，引发塌方。从施工现状分析，爆破次数越多，爆破振动波产生的剪切效应造成松塌的几率越高。同时，塌方规模和速度对围岩收敛也有一定的影响，破坏规模越大，施工速度越快，收敛就越快。在围岩的内在原因和外部条件的相互促进下，塌方可能成片出4.3.6多场耦合作用a）当隧洞穿越处于复杂应力场与渗流场环境的富水破碎带时，易出塌方。其本质是围岩的力学平衡和地下水的渗流平衡因施工扰动发生急剧变化，引起围岩应力重分布及地下水能量释放；b）施工中，揭露断层导致地下水在水头压力作用下，形成漏斗形的渗水区域，随着渗流时间的DB13/TXXXXX—XXXX延长，地下水和岩土体逐渐流失，隧洞上方的破碎岩体发生严重的滑移变形，出现塌方，甚至进一步引发重大突水事故。5边坡稳定性分析方法当前，极限平衡法和有限元法是求解边坡稳定安全系数时常见的研究方法。极限平衡法需事先假定边坡滑动面的形状和位置，原理简单，物理意义明确，但无法真实刻画边坡失稳后的破坏过程，限制了其在解决含复杂结构面的边坡稳定性问题中的应用，主要用于分析二维边坡问题，而对于三维边坡研究较少，但实际过程中边坡大多呈三维形态，二维边坡稳定性无法真实反映实际的边坡状态和失稳过程。因而三维边坡在安全评估和加固设计中更具有现实意义。有限元法则通过边坡的位移场、应力场等来间接评估边坡稳定性，并可结合强度折减法得到安全系数。相比于极限平衡法，在保证求解精度的前提下，最大的优势在于可自动搜索出边坡破坏滑动面，这大大增加了其在解决复杂三维边坡问题中的适应性和可靠性，因此有限元与强度折减法相结合的方法受到工程界和学术界的广泛认可。5.2.1在计算三维角边坡的安全系数时，在有限元计算不收敛的前提条件下，其塑性应变或者等效塑性应变云图从坡脚到坡顶是否贯通，作为边坡破坏的标志。如果边坡失稳破坏，滑面上将产生没有限制的塑性变形，有限元程序无法从有限元方程组中找到一个既能满足静力平衡又能满足应力—应变关系和强度准则的解，不管是从力的收敛标准，还是从位移的收敛标准来判断有限元计算都不收敛。因此判断边坡发生破坏是合理的。7岩土体对滑坡的影响7.1非均质土体对滑坡体积的影响为更好地评估滑坡的危险性，通过随机有限元计算得到的滑坡体积与确定性有限元分析结果（确定性有限元分析中土体强度取为均值，即cu=25kPa），随机有限元分析中，土的不均匀性对滑动体的体积有显著影响；非均质性边坡以软弱层为主，其中滑面强度值小于平均强度值，这意味着基于平均强度的确定性分析可能导致有风险的设计或建议。假定土体在空间上是均匀的，则滑动体的体积将被低估，说明具有非均质性的土体对滑坡危险性评估具有重要影响。7.2非均质土体对安全系数的影响对于均质三维边坡，取土体强度的平均值，通过稳定数图表法得到边坡的安全系数为1.20。100次随机有限元模拟结果计算得到边坡安全系数均值为1.12，可得到随机有限元的计算结果明显低于泰勒图表法所得的安全系数。这是由于天然土坡受到不同地质因素、环境因素以及物理化学等交叉作用，不可避免地在参数特性上表现出明显的非均质特性，这一特征显著降低了边坡的整体稳定性。因此，基于土体平均强度进行的稳定性分析可能导致偏危险的边坡设计和建议。DB13/TXXXXX—XXXX通过泰勒稳定数图表法，取土体强度作为土体强度的平均值，即cu=25kPa，得到安全系数，可以看出，土体的非均质特性可以削弱土体的强度，导致边坡的稳定性降低。基于土体平均强度的稳定性，导致偏于危险的设计和分析，土体非均质特性对边坡安全系数的影响具有重要的现实意义和工程应用价值。7.2.1降雨入渗诱发工程地质滑坡的影响降雨是造成软弱夹层失稳诱发滑坡的关键条件