邊坡穩(wěn)定性分析.ppt

1、3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析3.4 規(guī)范的一些規(guī)定,第三章 邊坡穩(wěn)定性分析,邊坡穩(wěn)定性分析定性方法 邊坡穩(wěn)定性分析定量方法 邊坡穩(wěn)定極限平衡分析的條分法,3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,邊坡穩(wěn)定性分析方法簡(jiǎn)介,對(duì)于大型或地質(zhì)條件復(fù)雜的邊坡，其穩(wěn)定性分析一般分兩階段(定性+定量)進(jìn)行。 第階段(定性) ，對(duì)初勘所取得的地質(zhì)資料進(jìn)行研究，由于這階段試驗(yàn)資料少，多用定性分析對(duì)邊坡穩(wěn)定性作出估計(jì)，分析時(shí)應(yīng)按不同的構(gòu)造區(qū)段及邊坡的不同方位分別進(jìn)行； 第二階段(定量) ，對(duì)經(jīng)上階段分析認(rèn)為是不穩(wěn)定的或不滿足規(guī)范安全系數(shù)要求的邊坡進(jìn)行詳勘，取得包括巖土或軟弱結(jié)構(gòu)

2、面強(qiáng)度、地下水流和水壓等方面的資料后，經(jīng)定量分析對(duì)邊坡穩(wěn)定性作出判斷,3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,對(duì)于新設(shè)計(jì)的大型邊坡，根據(jù)建筑設(shè)計(jì)對(duì)邊坡的要求及邊坡的荷載情況，分別預(yù)選23個(gè)坡角并按坡高段進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，作出包括開(kāi)挖、支護(hù)費(fèi)用在內(nèi)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，然后從中選出最優(yōu)的坡角、坡形。 目前，針對(duì)不同類(lèi)型的邊坡，已經(jīng)提出一種或多種分析方法。在具體應(yīng)用中，根據(jù)具體邊坡工程地質(zhì)條件，選取一種或幾種方法進(jìn)行綜合分析,3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,定性方法,包括地質(zhì)分析法(歷史成因分析、過(guò)程機(jī)制分析)、工程地質(zhì)類(lèi)比法、圖解法、 邊坡穩(wěn)定專(zhuān)家系統(tǒng)等,3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,1)地質(zhì)分析法(歷史成因分析法、過(guò)程

3、機(jī)制分析法,根據(jù)邊坡的地形地貌形態(tài)、地質(zhì)條件和邊坡變形破壞的基本規(guī)律，追溯邊坡演變的全過(guò)程，預(yù)測(cè)邊坡穩(wěn)定性發(fā)展的總趨勢(shì)及其破壞方式，從而對(duì)邊坡的穩(wěn)定性做出評(píng)價(jià)；對(duì)已發(fā)生過(guò)滑坡的邊坡，則判斷其能否復(fù)活或轉(zhuǎn)化,3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,定義：該法是將已有的天然邊坡或人工邊坡的研究經(jīng)驗(yàn)(包括穩(wěn)定的或破壞的)，用于新研究邊坡的穩(wěn)定性分析，如坡角或計(jì)算參數(shù)的取值(如坡率法)、邊坡的處理措施等。 類(lèi)比法具有經(jīng)驗(yàn)性和地區(qū)性的特點(diǎn)，應(yīng)用時(shí)必須全面分析已有邊坡與新研究邊坡兩者之間的地貌、地層巖性、結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)、自然環(huán)境、變形主導(dǎo)因素及發(fā)育階段等方面的相似性和差異性，同時(shí)還應(yīng)考慮工程的規(guī)模、類(lèi)型及其對(duì)邊坡的特

4、殊要求等,2)工程地質(zhì)類(lèi)比法(定性,3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，存在下列條件時(shí)對(duì)邊坡的穩(wěn)定性不利： 邊坡及其鄰近地段已有滑坡、崩塌、陷穴等不良地質(zhì)現(xiàn)象存在。 巖質(zhì)邊坡中有頁(yè)巖、泥巖、片巖等易風(fēng)化、軟化巖層或軟硬交互的不利巖層組合。 土質(zhì)邊坡中裂隙發(fā)育、有軟弱夾層，或邊坡由膨脹土等不良巖土構(gòu)成。 軟弱結(jié)構(gòu)面與坡面傾向一致且結(jié)構(gòu)面傾角小于坡角，或基巖面傾向坡外且傾角較小。 地層滲透性差異大，地下水在弱透水層或基巖面上積聚流動(dòng)；斷層及裂隙中有承壓水出露。 水流沖刷坡腳或因河水位急劇升降引起岸坡內(nèi)動(dòng)水力的強(qiáng)烈作用。 邊坡處于強(qiáng)震區(qū)或鄰近地段采用大爆破施工,3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,注意：采

5、用工程地質(zhì)類(lèi)比法選取的經(jīng)驗(yàn)值(如坡角、計(jì)算參數(shù)等)僅能用于地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的中、小型邊坡。下表是可供選取的邊坡坡度容許值,巖質(zhì)和土質(zhì)邊坡允許坡度值(道路規(guī)范,3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,注：使用本表時(shí)應(yīng)考慮地區(qū)性水文、氣象等條件，結(jié)合具體情況予以修正。本表不適用于巖層層面或主要節(jié)理面有順坡向滑動(dòng)可能的邊坡,土的飽和度Sr ：土中孔隙水的體積與孔隙總體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示. 飽和度描述土中孔隙被水充滿的程度。干土Sr=0,飽和土Sr=100,3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,3) 圖解法,用一定的曲線和圖形來(lái)表征邊坡有關(guān)參數(shù)之間的定量關(guān)系，由此求出邊坡穩(wěn)定性系數(shù)，或已知穩(wěn)定系數(shù)及其它參數(shù)（f 、c、r、結(jié)

6、構(gòu)面傾角、坡角、坡高）僅一個(gè)未知的情況下，求出穩(wěn)定坡角或極限坡高。這是力學(xué)計(jì)算的簡(jiǎn)化,圖解法可以分為兩類(lèi),不同條件下均質(zhì)巖坡 坡高與坡角關(guān)系曲線,3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,利用圖解求邊坡變形破壞的邊界條件，分析軟弱結(jié)構(gòu)面的組合關(guān)系，為力學(xué)計(jì)算創(chuàng)造條件。常用的有赤平極射投影分析法及實(shí)體比例投影法。 赤平極射投影分析法、實(shí)體比例投影法與摩擦圓等方法用于巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定分析，可快速、直觀地分辨出控制邊坡的主要和次要結(jié)構(gòu)面，確定出邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定類(lèi)型，判定不穩(wěn)定塊體的形狀、規(guī)模及滑動(dòng)方向。 對(duì)用圖解法判定為不穩(wěn)定的邊坡，需進(jìn)一步用計(jì)算加以驗(yàn)證。下面簡(jiǎn)要介紹利用赤平極射投影圖初步判斷邊坡穩(wěn)定性,3.1 邊

7、坡穩(wěn)定性分析概述,3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,當(dāng)結(jié)構(gòu)面的傾向與坡面傾向相反時(shí)，邊坡為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。 當(dāng)結(jié)構(gòu)面的傾向與坡面傾向基本一致但其傾角大于坡角時(shí)，邊坡為基本穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。 當(dāng)結(jié)構(gòu)面的傾向與坡面傾向之間夾角小于30且傾角小于坡角時(shí)，邊坡為不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。 下圖為1組結(jié)構(gòu)面構(gòu)成的邊坡赤平極射投影,1組結(jié)構(gòu)面構(gòu)成的邊坡 (a)不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；(b)基本穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；(c)、(d)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；(e)不穩(wěn)定結(jié)構(gòu),3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,2組結(jié)構(gòu)面構(gòu)成的邊坡 (a)不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；(b)基本穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；(c)穩(wěn)定結(jié)構(gòu),下圖為2組結(jié)構(gòu)面構(gòu)成的邊坡赤平極射投影,3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,3組結(jié)構(gòu)面構(gòu)成的邊坡 (a)不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

8、；(b)基本穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；(c)不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；(d)基本穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；(e)穩(wěn)定結(jié)構(gòu),下圖為3組結(jié)構(gòu)面構(gòu)成的邊坡赤平極射投影,3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,工程地質(zhì)領(lǐng)域最早研制出的專(zhuān)家系統(tǒng)是用于地質(zhì)勘察的專(zhuān)家系統(tǒng) Propecter，由斯坦福大學(xué)于70年代中期完成的。 在國(guó)內(nèi)，許多單位進(jìn)行了相關(guān)研究工作，并取得了較多的成果。專(zhuān)家系統(tǒng)使得一般工程技術(shù)人員在解決工程地質(zhì)問(wèn)題時(shí)能象有經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)家給出比較正確的判斷并做出結(jié)論，因此，專(zhuān)家系統(tǒng)的應(yīng)用為工程地質(zhì)的發(fā)展提供了一條新思路,4)邊坡穩(wěn)定專(zhuān)家系統(tǒng),3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,實(shí)質(zhì)是一種半定量的方法，雖然評(píng)價(jià)結(jié)果表現(xiàn)為確定的數(shù)值，但最終判定仍依賴人為的判斷。目前，

9、所有定量的計(jì)算方法都是基于定性方向之上,極限平衡法在工程中應(yīng)用最為廣泛，這個(gè)方法早期以摩爾庫(kù)侖抗剪強(qiáng)度理論為基礎(chǔ)，將滑坡體劃分為若干條塊(主要為垂直條分)，建立作用在這些條塊上的力的平衡方程式，求解安全系數(shù),1)極限平衡法,3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,定量分析方法,垂直條分法就是將滑動(dòng)土體豎直分成若干土條，把土條當(dāng)成剛體，分別求作用于各土條上的力對(duì)圓心的滑動(dòng)力矩(或力)和抗滑力矩(或力) ，然后求土坡的穩(wěn)定安全系數(shù),條間切向力,3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,極限平衡方法，沒(méi)有象傳統(tǒng)的彈、塑性力學(xué)那樣引入應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系來(lái)求解本質(zhì)上為靜不定的問(wèn)題，而是直接對(duì)某些多余未知量作假定，使得方程式的數(shù)量和未知

10、數(shù)的數(shù)量相等，因而使問(wèn)題變得靜定可解。 根據(jù)邊坡破壞的邊界條件，應(yīng)用力學(xué)分析的方法，對(duì)可能發(fā)生的滑動(dòng)面，在各種荷載作用下進(jìn)行理論計(jì)算和抗滑強(qiáng)度的力學(xué)分析。通過(guò)反復(fù)計(jì)算和分析比較，對(duì)可能的滑動(dòng)面給出穩(wěn)定性系數(shù)。 目前，剛體極限平衡方法已經(jīng)從二維發(fā)展到三維,3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,剛體極限平衡分析方法很多，在處理上，各種條分法在以下幾個(gè)方面引入簡(jiǎn)化條件： (a) 對(duì)滑裂面的形狀作出假定，如假定滑裂面形狀為折線、圓弧、對(duì)數(shù)螺旋線等；(b) 放松靜力平衡要求，求解過(guò)程中僅滿足部分力和力矩的平衡要求；(c) 對(duì)多余未知數(shù)的數(shù)值和分布形狀做假定。 該方法比較直觀、簡(jiǎn)單，對(duì)大多數(shù)邊坡的評(píng)價(jià)結(jié)果比較令人滿

11、意。 該方法的關(guān)鍵在于對(duì)滑體的范圍和滑面的形態(tài)進(jìn)行分析、正確選用滑面計(jì)算參數(shù)、正確分析滑體的各種荷載。 基于該原理的方法很多，如Bishop法、Janbu法、M-P法、不平衡傳遞系數(shù)法等,3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,常見(jiàn)條分法及其相應(yīng)的假定,陸軍工程師團(tuán)法、羅厄法、通用(或稱(chēng)廣義)Janbu法、GLE法等,3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,主要是利用某種方法求出邊坡的應(yīng)力分布和變形情況，研究巖體中應(yīng)力和應(yīng)變的變化過(guò)程，由此判斷邊坡的穩(wěn)定性。主要有以下幾種,2)數(shù)值分析方法,有限單元法（FEM） 該方法是目前應(yīng)用最廣泛的數(shù)值分析方法。其解題步驟已經(jīng)系統(tǒng)化，并形成了很多通用的計(jì)算機(jī)程序。 其優(yōu)點(diǎn)是部分地

12、考慮了邊坡巖體的非均質(zhì)、不連續(xù)介質(zhì)特征，考慮了巖體的應(yīng)力應(yīng)變特征，因而可以避免將坡體視為剛體、過(guò)于簡(jiǎn)化邊界條件的缺點(diǎn)，能夠接近實(shí)際地從應(yīng)力應(yīng)變分析邊坡的變形破壞機(jī)制，對(duì)了解邊坡的應(yīng)力分布及應(yīng)變位移變化很有利,3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,快速拉格朗日有限差分法(FLAC,FLAC（Fast Lagrangian Analysis of Continue）由美國(guó)Itasca Consulting Group，Inc.為地質(zhì)工程應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的連續(xù)介質(zhì)顯式有限差分計(jì)算程序，主要適用模擬計(jì)算巖土工程地質(zhì)材料的力學(xué)行為，特別是材料達(dá)到屈服極限后產(chǎn)生的塑性流動(dòng),FLAC程序建立在拉格朗日算法基礎(chǔ)上，特別適合模

13、擬大變形及扭曲變形。FLAC程序設(shè)有多種本構(gòu)模型，可解算地質(zhì)類(lèi)材料的高度非線性(包括應(yīng)變硬化/軟化)、 不可逆剪切破壞、粘彈(蠕變)、孔隙 介質(zhì)的固流耦合、熱力耦合 以及動(dòng)力學(xué)行為等,3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,該方法只需對(duì)已知區(qū)的邊界極限離散化，因此具有輸入數(shù)據(jù)少的特點(diǎn)。 由于對(duì)邊界極限離散，離散化的誤差僅來(lái)源于邊界，區(qū)域內(nèi)的有關(guān)物理量是用精確的解析公式計(jì)算的，故邊界元法的計(jì)算精度較高，在處理無(wú)限域方面有明顯的優(yōu)勢(shì)。 其不足之處為：一般邊界元法得到的線性方程組的關(guān)系矩陣是不對(duì)稱(chēng)矩陣，不便應(yīng)用有限元中成熟的 對(duì)稱(chēng)矩陣的系列解法。另外，邊界元法 在處理材料的非線性和嚴(yán)重不均勻的邊 坡問(wèn)題方面，遠(yuǎn)

14、不如有限元法,邊界單元法（BEM,3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,是由Cundall（1971）首先提出的。該方法利用中心差分法解析動(dòng)態(tài)松弛求解，為一種顯式解法，不需要求解大型矩陣，計(jì)算比較簡(jiǎn)便，其基本特征在于允許各個(gè)離散塊體發(fā)生平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、甚至分離，彌補(bǔ)了有限元法或邊界元法的介質(zhì)連續(xù)和小變形的限制。因此，該方法特別適合塊裂介質(zhì) 的大變形及破壞問(wèn)題的分析。其缺點(diǎn)是 阻尼系數(shù)難以確定等。 離散單元法可以直觀地反映巖體變化 的應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)及速度場(chǎng)等各個(gè)參量的 變化，可以模擬邊坡失穩(wěn)的全過(guò)程,離散元法(UDEC-DEM,3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,是由Goodman和Shi（1985）提出的，該方法利

15、用拓?fù)鋵W(xué)和群論評(píng)價(jià)三維不連續(xù)巖體穩(wěn)定性。 該法建立在構(gòu)造地質(zhì)和簡(jiǎn)單的力學(xué)平衡計(jì)算的基礎(chǔ)上。利用塊體理論能夠分析節(jié)理系統(tǒng)和其它巖體不連續(xù)系統(tǒng)，找出沿規(guī)定臨空面巖體的臨界塊體。塊體理論為三維分析方法，隨著關(guān)鍵塊體類(lèi)型的確定，能找出具有潛在危險(xiǎn)的關(guān)鍵塊體在臨 空面的位置及其分布。 塊體理論不提供大變形下的解答，能 較好地應(yīng)用于選擇邊坡開(kāi)挖的方向和形狀,塊體理論(BT,3.1 邊坡穩(wěn)定性分析概述,無(wú)粘性土坡穩(wěn)定性分析 邊坡穩(wěn)定極限平衡分析的條分法,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,無(wú)粘性土坡穩(wěn)定性分析,1）微單元A自重: W=V,2）沿坡滑動(dòng)力,3）對(duì)坡面壓力,由于無(wú)限土坡兩側(cè)作用力抵消,4）抗滑力,5）抗

16、滑安全系數(shù),W,T,N,坡與水平夾角為 砂土內(nèi)摩擦角為,W,R,N,A,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,破壞形式：表面淺層滑動(dòng),當(dāng)=時(shí)，F(xiàn)s=1.0，天然休止角,安全系數(shù)與土容重?zé)o關(guān),與所選的微單元大小無(wú)關(guān),思考：在干坡及靜水下坡中， 如不變，F(xiàn)s有什么變化,坡內(nèi)任一點(diǎn)或平行于坡的任一滑裂面 上安全系數(shù)Fs都相等,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,有沿坡滲流情況,正常蓄水土壩下游,水位驟降的土壩上游,逸出段,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,A,1) 自重,滲透力： （方向：平行于土坡,2) 滑動(dòng)力,3) 抗滑力,4) 抗滑安全系數(shù),取微單元 A，以土骨架為隔離體,l,h,J,J,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,

17、討論,意味著原來(lái)穩(wěn)定的坡，有沿坡滲流時(shí)可能破壞,與所選V大小無(wú)關(guān)，亦即在這種坡中各點(diǎn)安全系數(shù)相同,與容重有關(guān),與無(wú)滲流比較Fs減小近一倍,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,其它,1) 與坡面成一定角度,2) 垂直向內(nèi)滲流,3) 部分浸水無(wú)粘性土坡,4) 非線形強(qiáng)度指標(biāo)的影響,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,粘性土坡的穩(wěn)定分析(邊坡穩(wěn)定極限平衡分析的條分法,破壞特點(diǎn),由于存在粘聚力C，與無(wú)粘性土坡不同； 其危險(xiǎn)滑裂面位置在土坡深處； 對(duì)于均勻土坡，在平面應(yīng)變條件下，其滑動(dòng)面可用一圓?。▓A柱面）近似,思考： 為什么粘性土坡通常不會(huì)發(fā)生表面滑動(dòng),3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,1 整體圓弧滑動(dòng)法（瑞典Petter

18、son） 2 瑞典條分法（瑞典Fellenius） 3 畢肖普法（ Bishop） 4 Janbu法 5 不平衡推力傳遞法 6 Sarma方法 7 Spencer方法 8 Morgenstern-Price方法 9 陳祖煜的通用條分法,計(jì)算方法,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,1 整體圓弧滑動(dòng)法（瑞典圓弧法,均質(zhì)土,二維,圓弧滑動(dòng)面,滑動(dòng)土體呈剛性轉(zhuǎn)動(dòng),在滑動(dòng)面上處于極限平衡條件,假設(shè)條件,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,平衡條件（各力對(duì)圓心O的力矩平衡,1) 滑動(dòng)力矩,3) 安全系數(shù),2) 抗滑力矩,d,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,均勻粘性土坡 =0時(shí),最危險(xiǎn)滑動(dòng)面確定,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,

19、公路路基設(shè)計(jì)手冊(cè)路基,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,討論,1 當(dāng) 0 時(shí)，n 是 l(x,y) 的函數(shù)，無(wú)法得到 Fs 的理論解,2 其中圓心 O 及半徑 R 是任意假設(shè)的，還必須計(jì)算若干組（O, R）找到最小安全系數(shù) 最可能滑動(dòng)面,3 適用于飽和軟粘土，即 =0 情況,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,2 條分法的基本原理及分析,源起,整體圓弧法 ： n 是 l(x,y) 的函數(shù),思路,離散化,分條,條分法,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,安全系數(shù)定義,Ti,Ni,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,1) 極限平衡假設(shè)：當(dāng)坡體的強(qiáng)度指標(biāo)降低F倍以后，坡體內(nèi)存在一達(dá)到極限平衡狀態(tài)的滑面，滑體處于臨界失穩(wěn)狀態(tài)。其中

20、，F(xiàn)為坡體的安全系數(shù)。 (2) 條塊剛性假設(shè)：對(duì)滑體進(jìn)行條分后，各條塊為剛性塊體，只發(fā)生整體運(yùn)動(dòng)而不產(chǎn)生條塊內(nèi)部的變形,極限平衡重直條分法的基本假設(shè),3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,極限平衡方程的求解,對(duì)于有n個(gè)條塊的滑體來(lái)說(shuō)，在極限平衡狀態(tài)下，滑體的未知量有： (1) 安全系數(shù)Fs，1個(gè)； (2) 條塊底面上的法向力Ni ，切向力Si及合力作用點(diǎn)，共3n個(gè)； (3) 條分面上的法向力Ei ，切向力Xi及合力作用點(diǎn)，共3n-3個(gè)； 因此，整個(gè)滑體就有6n-2個(gè)未知量,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,Pi,Hi,Ti,Ni,i,hi+1,Wi,Pi+1,Hi+1,未知數(shù),條塊剪力作用點(diǎn)位置2(n-1)+

21、(n-1) 3n-3,滑動(dòng)面上的力作用點(diǎn)位置3n,安全系數(shù) F 1,6n-2,hi,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,而對(duì)于每一個(gè)條塊而言，可以建立的方程有4個(gè)，其中三個(gè)為平衡方程,另一個(gè)為在滑面上滿足摩爾庫(kù)侖準(zhǔn)則的破壞方程,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,Pi,Hi,Ti,Ni,i,hi+1,Wi,Pi+1,Hi+1,方程數(shù),靜力平衡力矩平衡3n,滑動(dòng)面上極限平衡條件n,4n,未知數(shù)方程數(shù)2n-2,hi,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,已知量：4n個(gè) 未知量：6n-2個(gè) 2n-2個(gè),這是一個(gè)超靜定問(wèn)題，求解此方程組有兩條途徑： (1) 引入變形協(xié)調(diào)條件，增加方程數(shù)； (2) 通過(guò)對(duì)多余變量或相互之間的關(guān)系

22、進(jìn)行假定，以減少變量數(shù)。 極限平衡法常采用第二種方法求解，并且一致認(rèn)可當(dāng)條塊寬度足夠小時(shí)，可以認(rèn)為底滑面合力作用點(diǎn)位于底滑面中心，這就減少了n個(gè)未知量。 目前的極限平衡各種算法的不同之處也就在于對(duì)其余n-2個(gè)變量的處理上,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,常見(jiàn)條分法及其相應(yīng)的假定,陸軍工程師團(tuán)法、羅厄法、簡(jiǎn)化Janbu法、GLE法等,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,根據(jù)極限平衡垂直條分法所滿足的平衡條件，將極限平衡條分法分為4 大類(lèi)： (1) M類(lèi)：僅考慮對(duì)選定求矩中心的力矩平衡 (2) VM 類(lèi)：考慮垂直方向力的平衡和對(duì)選定求矩中心的力矩平衡 (3) HV 類(lèi)：考慮水平方向力的平衡和垂直方向力的平衡

23、(4) HVM 類(lèi)：考慮所有平衡條件 其中，M 類(lèi)(瑞典法)有顯式解，VM 類(lèi)(簡(jiǎn)化Bishop 法)有隱式的安全系數(shù)表達(dá)式，迭代并不困難,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,3 瑞典條分法（簡(jiǎn)單條分法、費(fèi)倫紐斯法,忽略所有條間作用力：2(n-1)+(n-1) 3n-3,4n-3,假定滑動(dòng)面上作用點(diǎn)位置：n,未知數(shù): 2n+1 方程數(shù): 4n,假定,圓弧滑裂面；不考慮條間力,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,徑向力平衡,極限平衡條件,整體對(duì)圓心的力矩平衡,滑動(dòng)力矩=抗滑力矩,顯式 表達(dá),3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,圓心 O，半徑 R（如圖,分條：b=R/10,編號(hào)：過(guò)圓心垂線為

24、0# 條中線,列表計(jì)算 li Wi i,變化圓心 O 和半徑 R,Fs 最小,END,計(jì) 算 步 驟,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,最危險(xiǎn)滑動(dòng)面確定,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,瑞典條分法的討論,1) 一些平衡條件不能滿足,未知數(shù): 2n+1 方程數(shù): 4n,對(duì)0#土條,0,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,瑞典條分法的討論,2) 假設(shè)圓弧滑裂面，與實(shí)際滑裂面有差別,忽略條間力，使得計(jì)算安全系數(shù) Fs 偏小 假設(shè)圓弧滑裂面，使 Fs 偏大,最終結(jié)果是 Fs 偏小， 越大 Fs 越偏小,一般情況下，F(xiàn)s偏小 10% 左右,工程應(yīng)用中偏于安全,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,方法的特點(diǎn),1) 忽略條間力的作用

25、 (2) 滿足滑動(dòng)土體整體力矩平衡條件 (3) 不滿足條塊的靜力平衡條件 (4) 滿足極限平衡條件 (5) 得到的安全系數(shù)偏低，誤差偏于安全,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,或,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,4 簡(jiǎn)化畢肖甫（Bishop）法,忽略條間切向力：n-1,2n-1,假定滑動(dòng)面上作用點(diǎn)位置：n,未知數(shù): 4n-1 方程數(shù): 4n,假定,圓弧滑裂面；條間力切向力=0,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,Fz=0,極限平衡條件,方程組求解，得到,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,整體力矩平衡,Ni 過(guò)圓心； Pi 互相抵消,licosi = bi,隱式

26、表達(dá),3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,隱式 表達(dá),迭代法求解隱式方程的根,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,迭代法求解隱式方程的根,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,圓心 O，半徑 R,設(shè) Fs=1.0,計(jì)算 mqi,變化圓心 O 和半徑 R,Fs 最小,END,計(jì)算,No,計(jì) 算 步 驟,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,畢肖甫法的討論,2) 大多數(shù)情況下是精確的,未知數(shù): 4n-1 方程數(shù): 4n,1) 假設(shè)圓弧滑裂面,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,1) 假設(shè)條塊間作用力只有法向力沒(méi)有切向力； 滿足滑動(dòng)土體整體力矩平衡條件； 滿足各條塊力的多邊形閉合條件，但不滿足條塊的力矩平衡條件； (4) 滿足極限平衡條件；

27、(5) 得到的安全系數(shù)比瑞典條分法略高一點(diǎn),簡(jiǎn)化Bishop方法的特點(diǎn),3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,5 詹布（Janbu）法,條塊間力的作用點(diǎn)位置：n-1,2n-1,假定滑動(dòng)面上作用點(diǎn)位置：n,未知數(shù): 4n-1 方程數(shù): 4n,推力線,假定,假定各土條間推力作用點(diǎn)連線為光滑連續(xù)曲線 “推力作用線,即假定了條塊間力的作用點(diǎn)位置,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,極限平衡條件,Fz=0,Fx=0,Ni Ti Pi,方程組求解,P1 = P1 P2 = P1 + P2 = P1 + P2 Pj = Pi ( i=1, j ) Pn = Pi = 0 ( i=1, n,與 Hi 有關(guān)，但 Hi 可以通過(guò)每

28、個(gè)土條的力矩平衡由 hi 得到,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,詹布法的討論,1) 任意形狀滑裂面，不一定是圓弧,未知數(shù): 4n-1 方程數(shù): 4n,2) 計(jì)算較復(fù)雜,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,幾種方法總結(jié),3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,邊坡工程作業(yè)-瑞典條分法計(jì)算邊坡安全系數(shù),基本條件,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,作 業(yè) 要 求,1.僅計(jì)算沿通過(guò)坡腳的滑面產(chǎn)生滑動(dòng)時(shí)的安全系數(shù)； 2.僅取一個(gè)圓心進(jìn)行計(jì)算，但要求圓心與O點(diǎn)距離為10-15m(不能為整數(shù))，且保留2位小數(shù)(為學(xué)號(hào)末兩位數(shù))； 3.條塊數(shù)不少于8塊； 4.要求用Autocad作圖

29、，便于準(zhǔn)確計(jì)算； 5.作業(yè)提交打印版(原始條件、計(jì)算過(guò)程、相關(guān)圖表等)，并注明：學(xué)號(hào)+姓名,3.2 土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,平面滑動(dòng)分析 多平面滑動(dòng)分析,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,一般情況下：現(xiàn)實(shí)工程中滑坡的后緣出現(xiàn)拉裂縫,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,平面滑移的后緣拉裂縫,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,平面滑動(dòng)分析方法,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,傳統(tǒng)分析方法-受力條件分析,在工程使用期間，可能滑動(dòng)巖體或其邊界面上承受的力的類(lèi)型及大小、方向和合力的作用點(diǎn)統(tǒng)稱(chēng)為受力條件。 邊坡巖體上承受的力常見(jiàn)有：巖體重力、靜水壓力、動(dòng)水壓力、建筑物作用力及震動(dòng)力等。 (1) 地震作用 水平地震作用：FEK=1G,

30、3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,2) 水壓力：包括滲透靜水壓力和滲透動(dòng)水壓力。 靜水壓力水對(duì)巖體的靜壓力，等于巖體受到的浮力。 動(dòng)水壓力與水力梯度有關(guān)，等于巖體受到的滲流阻力,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,滑動(dòng)面上的抗滑力R=Gcostgj+CjL 滑動(dòng)力TGsin 穩(wěn)定性系數(shù),傳統(tǒng)分析方法-單平面滑動(dòng)計(jì)算過(guò)程,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,滑動(dòng)體極限高度Hcr為,當(dāng)Cj=0，j時(shí)，Ks1,忽略滑動(dòng)面上內(nèi)聚力(Cj=0)時(shí),3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,適用范圍,a) 巖石和土； b) 邊坡下滑是沿著一個(gè)相對(duì)平緩的滑動(dòng)面. (像節(jié)理面、破壞面、連接縫以及巖床與浸蝕巖之間的分界面類(lèi)型的一些不連續(xù)結(jié)構(gòu)面)；

31、 c) 破壞面應(yīng)該近似平行于滑坡面； d) 破壞面的傾角應(yīng)該小于滑坡面的傾角,平面滑動(dòng)計(jì)算方法,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,基本假設(shè),1) 滑體沿滑動(dòng)面做剛體下滑。 (2) 滑塊不發(fā)生剛體轉(zhuǎn)動(dòng)。 (3) 假定作用在滑塊上的所有力都通過(guò)質(zhì)心。 (4)滑動(dòng)面上的所有點(diǎn)都處于臨界破壞狀態(tài)。 (5) 滑面上力的分布是均勻的。 (6) 沿著整個(gè)破壞面的巖體強(qiáng)度是相等的。 (7) 滑塊側(cè)面的阻力可以忽略不計(jì),3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,安全系數(shù)計(jì)算公式,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,計(jì)算包括 ,水壓力 外部力和地震力 主動(dòng)或被動(dòng)錨固力,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,典型的平面幾何,1. 滑坡的表面 2. 破壞

32、面 3. 上表面 4. 張裂縫 (可選擇的,坡面傾角、邊坡高度、滑體重量 上表面傾角及其寬度 (可選擇的) 破壞面的傾角及其粗糙程度 破壞面的強(qiáng)度 張裂縫的角度、位置(可選擇的) 水壓力 地震系數(shù) 外部力,計(jì)算要素,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,計(jì)算過(guò)程,1)滑體重量,沒(méi)有張裂縫的情況,已知參數(shù): H邊坡高度 邊坡角 上表面傾角 滑面傾角 O原點(diǎn) 巖塊的比重,未知參數(shù): B邊坡面與上表面的交點(diǎn) C滑面線與上表面線的交點(diǎn) N邊坡坡面長(zhǎng)度，即OB的長(zhǎng)度 MBC長(zhǎng)度 LOC的長(zhǎng)度 A楔體面積 W楔體重量,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,應(yīng)用矢量相加計(jì)算L和M的長(zhǎng)度,得出以下兩個(gè)方程,由方程(4)得,將(5

33、)代入(3)得,1) (2) (3) (4) (5) (6,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,由方程(3)得,通過(guò)方程(6)和(7)計(jì)算L和M。不用方程(5)，因?yàn)楫?dāng)=0時(shí)，無(wú)法計(jì)算出M,面積計(jì)算,計(jì)算過(guò)程,1.計(jì)算N (通過(guò)方程(1) 2.計(jì)算B (通過(guò)方程(2) 3.計(jì)算L (通過(guò)方程(6) 4.計(jì)算M (通過(guò)方程(7) 5.計(jì)算C (通過(guò)方程(8) 6.計(jì)算A (通過(guò)方程(9) 7.計(jì)算W (通過(guò)方程(10,7,8,9,10,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,有張裂縫的情況,已知參數(shù) H邊坡高度 邊坡傾角 滑面傾角 上表面傾角 T張裂縫距邊坡面的距離 張裂縫傾角 O原點(diǎn)(0,0) 巖塊重量,未知參數(shù)

34、 B邊坡面與上表面的交點(diǎn) C張裂縫與上表面線的交點(diǎn) D滑面線與張裂縫的交點(diǎn) NOB的長(zhǎng)度 MBC長(zhǎng)度 LOD的長(zhǎng)度 QDC的長(zhǎng)度 A楔體面積 W楔體重量,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,和沒(méi)有張裂縫的情況類(lèi)似,得,然后計(jì)算D、Q、L,由方程(15)，(16)得,或,13,14,15,16,17,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,和,由方程(17)和(18)得出計(jì)算Q的式子,面積及體積計(jì)算,計(jì)算過(guò)程,1.計(jì)算N (通過(guò)方程(1) 2.計(jì)算B (通過(guò)方程(2) 3.計(jì)算C (通過(guò)方程(13) 4.計(jì)算M (通過(guò)方程(14) 5.計(jì)算Q (通過(guò)方程(19) 6.計(jì)算L (通過(guò)方程(17) 7.計(jì)算D (通過(guò)方

35、程(16) 8.計(jì)算A (通過(guò)方程(20) 9.計(jì)算W (通過(guò)方程(10,18,19,20,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,2)水壓力計(jì)算,水壓力峰值邊坡中部高度,水壓力分布形式,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,水壓力峰值坡腳,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,水壓力峰值張裂縫底部,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,水壓力分布自定義,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,地下水充填率=50% (峰值位于邊坡中部、底部及拉裂縫底部,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,無(wú)張裂縫情況,條件1：邊坡中間高度處水壓力最大,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,條件 2：坡腳處水壓力最大,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,有張裂縫情況,條件1：邊坡中間高度處

36、水壓力最大,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,條件2：邊坡坡腳處水壓力最大,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,條件3：張裂縫底部水壓力最大,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,3)外力計(jì)算,外力相當(dāng)于一預(yù)應(yīng)力錨桿，使用主動(dòng)錨固模型,外力,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,4)地震力計(jì)算,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,5)錨固力計(jì)算,被動(dòng)錨固力,式中K = 被動(dòng)錨固力,主動(dòng)錨固力,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,6)主動(dòng)水壓力計(jì)算,主動(dòng)水壓力(張裂縫,V=張裂縫水壓力,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,7)滑面受力計(jì)算,滑動(dòng)面上的法向力與切向力,僅考慮主動(dòng)力,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)

37、定性分析,8)滑面抗剪力及安全系數(shù),滑動(dòng)面上的抗剪力,安全系數(shù),3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,9)滑面強(qiáng)度準(zhǔn)則,在前述計(jì)算過(guò)程中采用的強(qiáng)度準(zhǔn)則為莫爾庫(kù)侖準(zhǔn)則,巴頓準(zhǔn)則 巴頓強(qiáng)度模型確定的滑動(dòng)面上的剪切強(qiáng)度為,其它可供使用的強(qiáng)度準(zhǔn)則,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,廣義Hoek-Brown 準(zhǔn)則確定強(qiáng)度根據(jù)下列公式,指數(shù)曲線,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,1) 錨桿通過(guò)承載力和定位(角度)影響安全系數(shù)。 2) 錨固承載力和定位作為矢量，僅作用于滑體形心作用到模型中。 3) 多個(gè)錨桿可以用一個(gè)具有相等總?cè)菰S力和方位的等效錨桿代替,10)錨桿承載力和定位,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,11)錨固長(zhǎng)度和位置,1

38、) 只要錨桿穿過(guò)滑動(dòng)面，全部的錨桿承載力都發(fā)揮作用。 (2) 但是, 如果錨桿的錨固長(zhǎng)度=0(例如錨桿沒(méi)有穿過(guò)滑面), 那么在計(jì)算模型中錨桿將沒(méi)有作用-錨桿的錨固力為零。 (3) 錨桿位置對(duì)計(jì)算結(jié)果沒(méi)有影響，因?yàn)槭冀K其假定作用于滑體型心,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,一般情況下，安全系數(shù)采用抗滑力(粘聚力、摩擦角引起)和滑動(dòng)力(包括塊體重力、地震力、水載荷)的比值進(jìn)行定義。 主動(dòng)支護(hù)指在安全系數(shù)的計(jì)算中降低下滑力。 預(yù)應(yīng)力錨索或巖石錨桿在邊坡變形前即已施加荷載，故認(rèn)為是主動(dòng)支護(hù)方法,12)主動(dòng)和被動(dòng)錨固模型,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,被動(dòng)支護(hù)假定在安全系數(shù)計(jì)算公式中表現(xiàn)為增加抗滑力的形式。 非

39、預(yù)應(yīng)力錨索和注漿錨桿，僅在坡體產(chǎn)生一定變形后產(chǎn)生抗力，故被認(rèn)為是被動(dòng)支護(hù)。 一般來(lái)說(shuō)，被動(dòng)支護(hù)的安全系數(shù)總是低于主動(dòng)支護(hù)的安全系數(shù),3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,當(dāng)輸入?yún)?shù)所起作用不確定時(shí)可使用敏感性分析進(jìn)行探討。 敏感性圖表是根據(jù)指定模型參數(shù)百分比的改變對(duì)安全系素的影響繪制的。 陡峭上升或下降的曲線顯示參數(shù)改變對(duì)安全系數(shù)影響較大,13)敏感性分析,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,Geometry: 邊坡高度= 80 m 巖體比重 = 2.(學(xué)號(hào)后2位) t/m3 邊坡角 = 45 滑動(dòng)面傾角= 35 上部平面傾角= 25 拉裂縫傾角= 60 拉裂縫位置(離坡頂水平距離)

40、 = 30 m Strength(滑面): 強(qiáng)度模型: Mohr-Coulomb 摩擦角 = 30 粘結(jié)力 = 10 t/m2 Water Pressure: 水比重 = 1 t/m3 拉裂縫充水: 100% ，最大位于拉裂縫底部 滑動(dòng)面無(wú)水 External Forces : 外力 = 200 t 方位角(與水平面夾角) = 30,課后作業(yè),3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,平面滑動(dòng)分析 多平面滑動(dòng)分析,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,雙平面滑動(dòng)分析,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,同向雙平面滑動(dòng),第一種情況為滑體內(nèi)不存在結(jié)構(gòu)面，視滑動(dòng)體為剛體，采用力平衡圖解法計(jì)算穩(wěn)定性系數(shù)

41、第二種情況為滑體內(nèi)存在結(jié)構(gòu)面并將滑動(dòng)體切割成若干塊體的情況，這時(shí)需分塊計(jì)算邊坡的穩(wěn)定性系數(shù),滑體沿同向雙平面產(chǎn)生滑動(dòng)，包括2種情況,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,滑體內(nèi)不存在結(jié)構(gòu)面,滑體內(nèi)存在結(jié)構(gòu)面,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,ABCD為可能滑動(dòng)體，根據(jù)滑動(dòng)面產(chǎn)狀分為、兩個(gè)塊體。 F為塊體對(duì)塊體的作用力，F(xiàn)為塊體對(duì)塊體的作用力，F(xiàn)和F大小相等，方向相反，其作用方向的傾角為。 滑動(dòng)面AB以下巖體對(duì)塊體的反力R1(摩阻力) 與AB面法線的夾角為1,無(wú)內(nèi)部結(jié)構(gòu)面,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,上式F1的確定,假設(shè)F1的方向平行于滑塊1的底滑面，對(duì)于上部滑塊1,得,3.3 巖質(zhì)

42、邊坡穩(wěn)定性分析,滑動(dòng)體內(nèi)存在結(jié)構(gòu)面的情況（了解） 在滑動(dòng)過(guò)程中，滑動(dòng)體除沿滑動(dòng)面滑動(dòng)外，被結(jié)構(gòu)面分割開(kāi)的塊體之間還要產(chǎn)生相互錯(cuò)動(dòng)。 采用分塊極限平衡法和不平衡推力傳遞法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算,BC面,BD面,AB面,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,塊體,塊體,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,多平面滑動(dòng)(傳遞系數(shù)法,一般采用折線滑動(dòng)法（傳遞系數(shù)法） 建筑邊坡規(guī)范、公路路基規(guī)范、水利規(guī)范等,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,j塊傳遞至j+1塊 隱含假設(shè)：j塊對(duì)j+1塊的作用力方向平行于j塊底邊,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,地下水滲透坡降,計(jì)算條塊地下水流線平均傾角，一般情況下取浸潤(rùn)線傾角與滑面傾角平均值 ()，反傾時(shí)取

43、負(fù)值,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,改進(jìn)的傳遞系數(shù)法,改進(jìn)的傳遞系數(shù)法亦屬剛體極限平衡分析法，基于以下6條假設(shè)： 將滑坡穩(wěn)定性問(wèn)題視為平面應(yīng)變問(wèn)題； 平行于滑動(dòng)面的剪應(yīng)力和垂直于滑動(dòng)面的正應(yīng)力集中作用于滑動(dòng)面上； 視滑坡體為理想剛塑材料，認(rèn)為整個(gè)加荷過(guò)程中，滑坡體不會(huì)發(fā)生任何變形，一旦滑動(dòng)面上剪應(yīng)力達(dá)到其剪切強(qiáng)度，則滑坡體即開(kāi)始沿滑動(dòng)面產(chǎn)生剪切變形； 滑動(dòng)面的破壞服從mohr-coulomb破壞準(zhǔn)則，即滑動(dòng)面強(qiáng)度主要受粘聚力及摩擦力控制； 條塊間的作用力合力（剩余下滑力）方向與滑動(dòng)傾角一致，剩余下滑力為負(fù)值時(shí)則傳遞的剩余下滑力為零； 沿整個(gè)滑動(dòng)面滿足靜力的平衡條件，但不滿足力矩平衡條件,3.3

44、巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,采用上一條塊剩余下滑力向下一條塊滑動(dòng)面逐塊投影法，計(jì)算滑坡的穩(wěn)定性及滑坡推力； 滑坡推力計(jì)算滿足當(dāng)剩余下滑力小于零時(shí)令其等于零的條件，即條塊之間不出現(xiàn)拉應(yīng)力的條件,改進(jìn)的傳遞系數(shù)法滑坡體單元極限平衡公式為,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,采用上一條塊剩余下滑力向下一條塊滑動(dòng)面逐塊投影法得到,注：當(dāng)Ei 小于零時(shí)，令Ei =0,滑坡體單元極限平衡公式為,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,則穩(wěn)定系數(shù),當(dāng)所有1到n-1條塊的剩余下滑均大于等于零時(shí)，利用數(shù)學(xué)歸納法可以證明,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,設(shè)安全系數(shù)為KS，則通過(guò)各條塊的滑坡推力為,改進(jìn)的傳遞系數(shù)法依據(jù)的原理正確，物理意義明確，計(jì)

45、算結(jié)果穩(wěn)定、可靠。計(jì)算的滑坡推力滿足設(shè)計(jì)要求，克服了傳統(tǒng)的傳遞系數(shù)法的不足,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,1) 當(dāng)滑面形狀不規(guī)則，局部凸起而使滑體較薄時(shí)，宜考慮從凸起部位剪出的可能性，可進(jìn)行分段計(jì)算； (2) 由于不平衡推力傳遞法的計(jì)算穩(wěn)定系數(shù)實(shí)際上是滑坡最前部條塊的穩(wěn)定系數(shù)，若最前部條塊劃分過(guò)小，在后部傳遞力不大時(shí)，邊坡穩(wěn)定系數(shù)將顯著地受該條塊形狀和滑面角度影響而不能客觀地反映邊坡整體穩(wěn)定性狀態(tài)。因此，在計(jì)算條塊劃分時(shí)，不宜將最下部條塊分得太小,關(guān)于不平衡推力傳遞法，計(jì)算中應(yīng)注意如下可能出現(xiàn)的問(wèn)題,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,3) 當(dāng)滑體前部滑面較緩，或出現(xiàn)反傾段時(shí)，自后部傳遞來(lái)的下滑力和抗滑

46、力較小，而前部條塊下滑力可能出現(xiàn)負(fù)值而使邊坡穩(wěn)定系數(shù)為負(fù)值，此時(shí)應(yīng)視邊坡為穩(wěn)定狀態(tài)； 當(dāng)最前部條塊穩(wěn)定系數(shù)不能較好地反映邊坡整體穩(wěn)定性時(shí)，可采用倒數(shù)第二條塊的穩(wěn)定性系數(shù)，或最前部2個(gè)條塊穩(wěn)定系數(shù)的平均值,3.3 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析,一般規(guī)定 邊坡穩(wěn)定性分析定量方法 邊坡穩(wěn)定極限平衡分析的條分法,3.4 規(guī)范的一些規(guī)定,1) 選作建筑場(chǎng)地的自然斜坡； (2) 由于開(kāi)挖或填筑形成并需要進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算的邊坡； (3) 施工期出現(xiàn)不利工況的邊坡； (4) 使用條件發(fā)生變化的邊坡,一般規(guī)定,下列建筑邊坡應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià),施工期存在不利工況的邊坡系指在建筑和邊坡加固措施尚未完成的施工階段可能出現(xiàn)顯著變形或

47、破壞的邊坡,3.4 規(guī)范的一些規(guī)定,1) 邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)的定性判斷； (2) 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算； (3) 邊坡穩(wěn)定性綜合評(píng)價(jià)； (4) 邊坡穩(wěn)定性發(fā)展趨勢(shì)分析,一、邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)應(yīng)包括下列內(nèi)容,3.4 規(guī)范的一些規(guī)定,二、邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)應(yīng)在充分查明工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，根據(jù)邊坡巖土類(lèi)型和結(jié)構(gòu)，綜合采用工程地質(zhì)類(lèi)比法和剛體極限平衡計(jì)算法進(jìn)行。 三、對(duì)土質(zhì)較軟、地面荷載較大、高度較大的邊坡，其坡腳地面抗隆起和抗?jié)B流等穩(wěn)定性評(píng)價(jià)應(yīng)按現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,3.4 規(guī)范的一些規(guī)定,一、在進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性計(jì)算之前，應(yīng)根據(jù)邊坡水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)特征以及已經(jīng)出現(xiàn)的變形破壞跡象， (1) 對(duì)邊坡的可能破壞形式和邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)做出定性判斷， (2) 確定邊坡破壞的邊界范圍、邊坡破壞的地質(zhì)模型， (3) 對(duì)邊坡破壞趨勢(shì)作出判斷,邊坡穩(wěn)定性分析,根據(jù)已經(jīng)出現(xiàn)的變形破壞跡象對(duì)邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)做出定性判斷時(shí)，應(yīng)十分重視坡體后緣可能出現(xiàn)的微小張裂現(xiàn)象，并結(jié)合坡體可能的破壞模式對(duì)其成因作細(xì)致分析。 若坡體側(cè)邊出現(xiàn)斜列裂縫，或在坡體中下部出現(xiàn)剪出或隆起變形時(shí)，可做出不穩(wěn)定的判斷,3.4 規(guī)范的一些規(guī)定,1)