邊坡穩(wěn)定性分析評價

3.1邊坡穩(wěn)定性性分析概述述3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析3.4規(guī)范的一些些規(guī)定第三章邊坡穩(wěn)定性性分析1邊坡穩(wěn)定性性分析定性性方法2邊坡穩(wěn)定性性分析定量量方法3邊坡穩(wěn)定極極限平衡分分析的條分分法§3.1邊坡穩(wěn)定性性分析概述述邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析方法法簡介介對于大大型或或地質(zhì)質(zhì)條件件復(fù)雜雜的邊邊坡，，其穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析一般般分兩兩階段段(定性+定量)進(jìn)行。。第—階段(定性)，對初初勘所所取得得的地地質(zhì)資資料進(jìn)進(jìn)行研研究，，由于于這階階段試試驗資資料少少，多用定定性分分析對對邊坡坡穩(wěn)定定性作作出估估計，分析析時應(yīng)應(yīng)按不不同的的構(gòu)造造區(qū)段段及邊邊坡的的不同同方位位分別別進(jìn)行行；第二階階段(定量)，對經(jīng)經(jīng)上階階段分分析認(rèn)為是是不穩(wěn)穩(wěn)定的的或不不滿足足規(guī)范范安全全系數(shù)數(shù)要求求的邊邊坡進(jìn)進(jìn)行詳詳勘，取得得包括括巖土土或軟軟弱結(jié)結(jié)構(gòu)面面強(qiáng)度度、地地下水水流和和水壓壓等方方面的的資料料后，，經(jīng)定量量分析析對邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性作出出判斷斷?！?.1邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析概述述對于新設(shè)計計的大大型邊邊坡，根據(jù)據(jù)建筑筑設(shè)計計對邊邊坡的的要求求及邊邊坡的的荷載載情況況，分分別預(yù)預(yù)選2～3個坡角角并按按坡高高段進(jìn)進(jìn)行穩(wěn)定性性驗算算，作出出包括括開挖挖、支支護(hù)費費用在在內(nèi)的的技術(shù)經(jīng)經(jīng)濟(jì)比比較，然后后從中中選出出最優(yōu)優(yōu)的坡坡角、、坡形形。目前，，針對對不同同類型型的邊邊坡，，已經(jīng)經(jīng)提出出一種種或多多種分分析方方法。。在具具體應(yīng)應(yīng)用中中，根根據(jù)具具體邊邊坡工工程地地質(zhì)條條件，，選取一一種或或幾種種方法法進(jìn)行行綜合合分析析?！?.1邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析概述述分析方法理論依據(jù)及假設(shè)適用條件1.工程類比法－較為簡單的中、小型邊坡2.赤平極射投影(圖解法)－受一組或幾組結(jié)構(gòu)面控制的邊坡定性方方法包括地質(zhì)分分析法法(歷史成成因分分析、、過程程機(jī)制制分析析)、工程程地質(zhì)質(zhì)類比比法、、圖解解法、、邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定專專家系系統(tǒng)等§3.1邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析概述述(1)地質(zhì)分分析法法(歷史成成因分分析法法、過過程機(jī)機(jī)制分分析法法)根據(jù)邊邊坡的的地形形地貌貌形態(tài)態(tài)、地地質(zhì)條條件和和邊坡坡變形形破壞壞的基基本規(guī)規(guī)律，，追溯邊邊坡演演變的的全過過程，，預(yù)測測邊坡坡穩(wěn)定定性發(fā)發(fā)展的的總趨趨勢及及其破破壞方方式，從而而對邊邊坡的的穩(wěn)定定性做做出評評價；；對已已發(fā)生生過滑滑坡的的邊坡坡，則則判斷斷其能能否復(fù)復(fù)活或或轉(zhuǎn)化化?！?.1邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析概述述定義：：該法是是將已有的天然然邊坡坡或人人工邊邊坡的的研究經(jīng)經(jīng)驗(包括穩(wěn)穩(wěn)定的的或破破壞的的)，用于新新研究究邊坡坡的穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析，如坡角或或計算算參數(shù)數(shù)的取取值(如坡率率法)、邊坡坡的處處理措措施等。類比法法具有有經(jīng)驗性性和地地區(qū)性性的特點點，應(yīng)應(yīng)用時時必須須全面面分析析已有有邊坡坡與新新研究究邊坡坡兩者者之間間的地貌、、地層層巖性性、結(jié)結(jié)構(gòu)、、水文文地質(zhì)質(zhì)、自自然環(huán)環(huán)境、、變形形主導(dǎo)導(dǎo)因素素及發(fā)發(fā)育階階段等方面面的相相似性性和差差異性性，同同時還還應(yīng)考考慮工程的的規(guī)模模、類類型及及其對對邊坡坡的特特殊要要求等。(2)工程地地質(zhì)類類比法法(定性)§3.1邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析概述述根據(jù)經(jīng)經(jīng)驗，，存在在下列列條件件時對對邊坡坡的穩(wěn)穩(wěn)定性性不利利：邊坡及及其鄰鄰近地地段已已有滑滑坡、、崩塌塌、陷陷穴等等不良良地質(zhì)質(zhì)現(xiàn)象象存在在。巖質(zhì)邊邊坡中中有頁頁巖、、泥巖巖、片片巖等等易風(fēng)風(fēng)化、、軟化化巖層層或軟軟硬交交互的的不利利巖層層組合合。土質(zhì)邊邊坡中中裂隙隙發(fā)育育、有有軟弱弱夾層層，或或邊坡坡由膨膨脹土土等不不良巖巖土構(gòu)構(gòu)成。。軟弱結(jié)結(jié)構(gòu)面面與坡坡面傾傾向一一致且且結(jié)構(gòu)構(gòu)面傾傾角小小于坡坡角，，或基基巖面面傾向向坡外外且傾傾角較較小。。地層滲滲透性性差異異大，，地下下水在在弱透透水層層或基基巖面面上積積聚流流動；；斷層層及裂裂隙中中有承承壓水水出露露。水流沖沖刷坡坡腳或或因河河水位位急劇劇升降降引起起岸坡坡內(nèi)動動水力力的強(qiáng)強(qiáng)烈作作用。。邊坡處處于強(qiáng)強(qiáng)震區(qū)區(qū)或鄰鄰近地地段采采用大大爆破破施工工。§3.1邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析概述述注意：采用工工程地地質(zhì)類類比法法選取取的經(jīng)經(jīng)驗值值(如坡角角、計計算參參數(shù)等等)僅能用用于地地質(zhì)條條件簡簡單的的中、、小型型邊坡坡。下表表是可可供選選取的的邊坡坡坡度度容許許值。。巖質(zhì)和和土質(zhì)質(zhì)邊坡坡允許許坡度度值(道路規(guī)規(guī)范)巖土類別巖土性質(zhì)允許坡度值(高寬比)坡高<8m坡高8～15m坡高15～30m硬質(zhì)巖石微風(fēng)化中等風(fēng)化強(qiáng)風(fēng)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軟質(zhì)巖石微風(fēng)化中等風(fēng)化強(qiáng)風(fēng)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邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析概述述坡高<5m坡高5～10m碎石土密實中密稍密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粘性土堅硬硬塑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黃土次生坡積黃土θ4次生洪積沖積黃土θ4馬蘭黃土θ3離石黃土θ2午城黃土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：使使用本本表時時應(yīng)考考慮地地區(qū)性性水文文、氣氣象等等條件件，結(jié)結(jié)合具具體情情況予予以修修正。。本表不不適用用于巖巖層層層面或或主要要節(jié)理理面有有順坡坡向滑滑動可可能的的邊坡坡。土的飽飽和度度Sr：土中中孔隙隙水的的體積積與孔孔隙總總體積積之比比，以以百分分?jǐn)?shù)表表示.飽和度度描述述土中中孔隙隙被水水充滿滿的程程度。。干土土Sr=0,飽和土土Sr=100%?！?.1邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析概述述(3)圖解法法①用一定定的曲曲線和和圖形形來表表征邊邊坡有有關(guān)參參數(shù)之之間的的定量量關(guān)系系，由此此求出出邊坡坡穩(wěn)定定性系系數(shù)，，或已已知穩(wěn)穩(wěn)定系系數(shù)及及其它它參數(shù)數(shù)（f、c、r、結(jié)構(gòu)構(gòu)面傾傾角、、坡角角、坡坡高））僅一一個未未知的的情況況下，，求出出穩(wěn)定定坡角角或極極限坡坡高。。這是是力學(xué)學(xué)計算算的簡簡化。。圖解法法可以以分為為兩類類：不同條條件下下均質(zhì)質(zhì)巖坡坡坡高與與坡角角關(guān)系系曲線線§3.1邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析概述述②利利用圖圖解求求邊坡坡變形形破壞壞的邊邊界條條件，，分析軟軟弱結(jié)結(jié)構(gòu)面面的組組合關(guān)關(guān)系，為力力學(xué)計計算創(chuàng)創(chuàng)造條條件。。常用用的有有赤平平極射射投影影分析析法及及實體體比例例投影影法。。赤平極極射投投影分分析法法、實實體比比例投投影法法與摩摩擦圓圓等方法法用于于巖質(zhì)邊邊坡的穩(wěn)定定分析析，可快速速、直直觀地地分辨辨出控控制邊邊坡的的主要要和次次要結(jié)結(jié)構(gòu)面面，確確定出出邊坡坡結(jié)構(gòu)構(gòu)的穩(wěn)穩(wěn)定類類型，，判定定不穩(wěn)穩(wěn)定塊塊體的的形狀狀、規(guī)規(guī)模及及滑動動方向向。對用圖圖解法法判定定為不不穩(wěn)定定的邊邊坡，，需進(jìn)進(jìn)一步步用計計算加加以驗驗證。。下面面簡要要介紹紹利用用赤平平極射射投影影圖初初步判判斷邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性。§3.1邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析概述述§3.1邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析概述述當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)面的的傾向向與坡坡面傾傾向相相反時時，邊邊坡為為穩(wěn)定結(jié)結(jié)構(gòu)。當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)面的的傾向向與坡坡面傾傾向基基本一一致但但其傾傾角大大于坡坡角時時，邊邊坡為為基本穩(wěn)穩(wěn)定結(jié)結(jié)構(gòu)。當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)面的的傾向向與坡坡面傾傾向之之間夾夾角小小于30°°且傾角角小于于坡角角時，，邊坡坡為不穩(wěn)定定結(jié)構(gòu)構(gòu)。下圖為為1組結(jié)構(gòu)構(gòu)面構(gòu)構(gòu)成的的邊坡坡赤平平極射射投影影1組結(jié)構(gòu)構(gòu)面構(gòu)構(gòu)成的的邊坡坡(a)不穩(wěn)定定結(jié)構(gòu)構(gòu)；(b)基本穩(wěn)穩(wěn)定結(jié)結(jié)構(gòu)；；(c)、(d)穩(wěn)定結(jié)結(jié)構(gòu)；；(e)不穩(wěn)定定結(jié)構(gòu)構(gòu)§3.1邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析概述述2組結(jié)構(gòu)構(gòu)面構(gòu)構(gòu)成的的邊坡坡(a)不穩(wěn)定定結(jié)構(gòu)構(gòu)；(b)基本穩(wěn)穩(wěn)定結(jié)結(jié)構(gòu)；；(c)穩(wěn)定結(jié)結(jié)構(gòu)下圖為為2組結(jié)構(gòu)構(gòu)面構(gòu)構(gòu)成的的邊坡坡赤平平極射射投影影§3.1邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析概述述3組結(jié)構(gòu)構(gòu)面構(gòu)構(gòu)成的的邊坡坡(a)不穩(wěn)定定結(jié)構(gòu)構(gòu)；(b)基本穩(wěn)穩(wěn)定結(jié)結(jié)構(gòu)；；(c)不穩(wěn)定定結(jié)構(gòu)構(gòu)；(d)基本穩(wěn)穩(wěn)定結(jié)結(jié)構(gòu)；；(e)穩(wěn)定結(jié)結(jié)構(gòu)下圖為為3組結(jié)構(gòu)構(gòu)面構(gòu)構(gòu)成的的邊坡坡赤平平極射射投影影§3.1邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析概述述工程地地質(zhì)領(lǐng)領(lǐng)域最最早研研制出出的專專家系系統(tǒng)是是用于于地質(zhì)質(zhì)勘察察的專專家系系統(tǒng)Propecter，由斯斯坦福福大學(xué)學(xué)于70年代中中期完完成的的。在國內(nèi)內(nèi)，許許多單單位進(jìn)進(jìn)行了了相關(guān)關(guān)研究究工作作，并并取得得了較較多的的成果果。專家系系統(tǒng)使使得一一般工工程技技術(shù)人人員在在解決決工程程地質(zhì)質(zhì)問題題時能能象有有經(jīng)驗驗的專專家給給出比比較正正確的的判斷斷并做做出結(jié)結(jié)論，，因此，，專家家系統(tǒng)統(tǒng)的應(yīng)應(yīng)用為為工程程地質(zhì)質(zhì)的發(fā)發(fā)展提提供了了一條條新思思路。。(4)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定專專家系系統(tǒng)§3.1邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析概述述實質(zhì)是是一種種半定定量的的方法法，雖然評評價結(jié)結(jié)果表表現(xiàn)為為確定定的數(shù)數(shù)值，，但最最終判判定仍仍依賴賴人為為的判判斷。目前前，所所有定定量的的計算算方法法都是是基于于定性性方向向之上上。極限平平衡法法在工工程中中應(yīng)用用最為為廣泛泛，這個個方法法早期期以摩摩爾—庫侖抗抗剪強(qiáng)強(qiáng)度理理論為為基礎(chǔ)礎(chǔ)，將將滑坡坡體劃劃分為為若干干條塊塊(主要為為垂直直條分分)，建立立作用用在這這些條條塊上上的力力的平平衡方方程式式，求求解安安全系系數(shù)。。(1)極限平平衡法法§3.1邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析概述述定量分分析方方法垂直條條分法法就是是將滑滑動土土體豎豎直分分成若若干土土條，，把土土條當(dāng)當(dāng)成剛剛體，，分別別求作作用于于各土土條上上的力力對圓圓心的的滑動動力矩矩(或力)和抗滑滑力矩矩(或力)，然后后求土土坡的的穩(wěn)定定安全全系數(shù)數(shù)。條間切向力§3.1邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析概述述極限平平衡方方法，，沒有有象傳傳統(tǒng)的的彈、、塑性性力學(xué)學(xué)那樣樣引入入應(yīng)力力－應(yīng)應(yīng)變關(guān)關(guān)系來來求解解本質(zhì)質(zhì)上為為靜不不定的的問題題，而而是直接對對某些些多余余未知知量作作假定定，使使得方方程式式的數(shù)數(shù)量和和未知知數(shù)的的數(shù)量量相等等，因因而使使問題題變得得靜定定可解解。根據(jù)邊坡破壞壞的邊界條件件，應(yīng)用力學(xué)學(xué)分析的方法法，對可能發(fā)發(fā)生的滑動面面，在各種荷荷載作用下進(jìn)進(jìn)行理論計算算和抗滑強(qiáng)度度的力學(xué)分析析。通過反復(fù)計算算和分析比較較，對可能的滑動面給出出穩(wěn)定性系數(shù)數(shù)。目前，剛體極極限平衡方法法已經(jīng)從二維發(fā)展到三三維?！?.1邊坡穩(wěn)定性分分析概述剛體極限平衡衡分析方法很很多，在處理理上，各種條條分法在以下下幾個方面引入簡化條件件：(a)對滑裂面的形形狀作出假定定，如假定滑滑裂面形狀為為折線、圓弧弧、對數(shù)螺旋旋線等；(b)放松靜力平衡衡要求，求解過程中中僅滿足部分分力和力矩的的平衡要求；；(c)對多余未知數(shù)數(shù)的數(shù)值和分分布形狀做假假定。該方法比較直直觀、簡單，，對大多數(shù)邊邊坡的評價結(jié)結(jié)果比較令人人滿意。該方法的關(guān)鍵鍵在于對滑體的范圍圍和滑面的形形態(tài)進(jìn)行分析析、正確選用用滑面計算參參數(shù)、正確分分析滑體的各各種荷載?；谠撛淼牡姆椒ê芏啵鏐ishop法、Janbu法、M-P法、不平衡傳傳遞系數(shù)法等等?！?.1邊坡穩(wěn)定性分分析概述極限平衡條分法對多余變量的簡化假定瑞典條分法條塊間無作用力，力矩平衡斯賓塞法條塊間作用力為常數(shù)簡化畢肖普法條塊間只有水平力，力矩平衡詹布法(Janbu)假定了條間作用力作用點的位置傳遞系數(shù)法假定了條間作用力的方向(等于條塊底面傾角)薩爾瑪法假定條間也滿足極限平衡條件，可以任意條分分塊極限平衡法假定條間也滿足極限平衡條件，但需垂直條分摩根斯坦––普賴斯法條間切向力(X)和法向力(E)之比與水平方向坐標(biāo)之間存在一函數(shù)關(guān)系:X/E=λf(x)常見條分法及及其相應(yīng)的假假定陸軍工程師團(tuán)團(tuán)法、羅厄法法、通用(或稱廣義)Janbu法、GLE法等§3.1邊坡穩(wěn)定性分分析概述主要是利用某某種方法求出出邊坡的應(yīng)力分布和變變形情況，研究巖體中中應(yīng)力和應(yīng)變變的變化過程程，由此判斷斷邊坡的穩(wěn)定定性。主要有有以下幾種：：(2)數(shù)值分析方法法①有限單元法法（FEM）該方法是目前應(yīng)用最廣廣泛的數(shù)值分分析方法。其解題步驟驟已經(jīng)系統(tǒng)化化，并形成了了很多通用的的計算機(jī)程序序。其優(yōu)點是部分地考慮了了邊坡巖體的的非均質(zhì)、不不連續(xù)介質(zhì)特特征，考慮了了巖體的應(yīng)力力應(yīng)變特征，因而可以避避免將坡體視視為剛體、過過于簡化邊界界條件的缺點點，能夠接近近實際地從應(yīng)應(yīng)力應(yīng)變分析析邊坡的變形形破壞機(jī)制，，對了解邊坡坡的應(yīng)力分布布及應(yīng)變位移移變化很有利利?！?.1邊坡穩(wěn)定性分分析概述②快速拉格格朗日有限差差分法(FLAC)FLAC（FastLagrangianAnalysisofContinue）由美國ItascaConsultingGroup，Inc.為地質(zhì)工程應(yīng)應(yīng)用而開發(fā)的的連續(xù)介質(zhì)顯式式有限差分計計算程序，主要適用模擬計算算巖土工程地地質(zhì)材料的力力學(xué)行為，特特別是材料達(dá)達(dá)到屈服極限限后產(chǎn)生的塑塑性流動。FLAC程序建立在拉拉格朗日算法法基礎(chǔ)上，特別適合模擬擬大變形及扭扭曲變形。FLAC程序設(shè)有多種本構(gòu)模型型，可解算地質(zhì)質(zhì)類材料的高高度非線性(包括應(yīng)變硬化化/軟化)、不可逆剪切破破壞、粘彈(蠕變)、孔隙介質(zhì)的固——流耦合、熱——力耦合以及動力學(xué)行行為等?！?.1邊坡穩(wěn)定性分分析概述該方法只需對已知區(qū)區(qū)的邊界極限限離散化，因此具有輸輸入數(shù)據(jù)少的的特點。由于對邊界極極限離散，離離散化的誤差差僅來源于邊邊界，區(qū)域內(nèi)內(nèi)的有關(guān)物理理量是用精確確的解析公式式計算的，故故邊界元法的計計算精度較高高，在處理無限域域方面有明顯顯的優(yōu)勢。其不足之處為為：一般邊界界元法得到的的線性方程組組的關(guān)系矩陣陣是不對稱矩矩陣，不便應(yīng)應(yīng)用有限元中中成熟的對稱矩陣的系系列解法。另另外，邊界元元法在處理材料的非非線性和嚴(yán)重重不均勻的邊邊坡問題方面，，遠(yuǎn)不如有限限元法。③邊界單元法法（BEM）§3.1邊坡穩(wěn)定性分分析概述是由Cundall（1971）首先提出的的。該方法利用用中心差分法法解析動態(tài)松松弛求解，為為一種顯式解法，不需要求解大大型矩陣，計算比較簡簡便，其基本本特征在于允允許各個離散散塊體發(fā)生平平動、轉(zhuǎn)動、、甚至分離，彌補(bǔ)了有限限元法或邊界界元法的介質(zhì)質(zhì)連續(xù)和小變變形的限制。。因此，該方方法特別適合塊裂裂介質(zhì)的大變形及破破壞問題的分分析。其缺點點是阻尼系數(shù)難以以確定等。離散單元法可可以直觀地反反映巖體變化化的應(yīng)力場、位位移場及速度度場等各個參參量的變化，可以模模擬邊坡失穩(wěn)穩(wěn)的全過程。。④離散元法(UDEC---DEM)§3.1邊坡穩(wěn)定性分分析概述是由Goodman和Shi（1985）提出出的，，該方法法利用用拓?fù)鋼鋵W(xué)和和群論論評價價三維維不連連續(xù)巖巖體穩(wěn)穩(wěn)定性性。該法建建立在在構(gòu)造造地質(zhì)質(zhì)和簡簡單的的力學(xué)學(xué)平衡衡計算算的基基礎(chǔ)上上。利用用塊體體理論論能夠夠分析析節(jié)理理系統(tǒng)統(tǒng)和其其它巖巖體不不連續(xù)續(xù)系統(tǒng)統(tǒng)，找找出沿沿規(guī)定定臨空空面巖巖體的的臨界界塊體體。塊塊體理理論為為三維分分析方方法，隨著著關(guān)鍵鍵塊體體類型型的確確定，，能找出出具有有潛在在危險險的關(guān)關(guān)鍵塊塊體在在臨空面的的位置置及其其分布布。塊體理理論不提供供大變變形下下的解解答，能較好地地應(yīng)用用于選擇邊邊坡開開挖的的方向向和形形狀。⑤塊塊體理理論(BT)§3.1邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析概述述無粘性性土坡坡穩(wěn)定定性分分析邊坡穩(wěn)穩(wěn)定極極限平平衡分分析的的條分分法§3.2土質(zhì)邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析無粘性性土坡坡穩(wěn)定定性分分析1）微單單元A自重:W=V2）沿坡滑動力：3）對坡面壓力：（由于于無限限土坡坡兩側(cè)側(cè)作用用力抵抵消））4）抗滑力：5）抗滑安全系數(shù)：WTNa坡與水水平夾夾角為為砂土內(nèi)內(nèi)摩擦擦角為為WRNA§3.2土質(zhì)邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析破壞形形式：：表面面淺層層滑動動當(dāng)=時，F(xiàn)s=1.0，天然休休止角角安全系系數(shù)與與土容容重?zé)o關(guān)與所選選的微微單元元大小小無關(guān)關(guān)思考：在干干坡及及靜水水下坡坡中，，如不變，，F(xiàn)s有什么么變化化坡內(nèi)任任一點點或平平行于于坡的的任一一滑裂裂面上安全全系數(shù)數(shù)Fs都相等等§3.2土質(zhì)邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析有沿坡坡滲流流情況況降雨正常蓄蓄水土土壩下下游水位驟驟降的的土壩壩上游游逸出段段§3.2土質(zhì)邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析aWTNAWRN(1)自重：：滲透力力：（方向向：平平行于于土坡坡）(2)滑動力力：(3)抗滑力力：(4)抗滑安安全系系數(shù)：：取微單單元A，以土骨骨架為為隔離離體：：lhJJ§3.2土質(zhì)邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析討論：：W’T’NaAlhJ意味著著原來來穩(wěn)定定的坡坡，有有沿坡坡滲流流時可可能破破壞與所選選V大小無無關(guān)，，亦即即在這這種坡坡中各各點安安全系系數(shù)相相同與容重重有關(guān)關(guān)

與無滲流比較Fs減小近一倍§3.2土質(zhì)邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析其它：：(1)與坡面面成一一定角角度(2)垂直向向內(nèi)滲滲流wJ(3)部分浸浸水無無粘性性土坡坡12(4)非線形形強(qiáng)度度指標(biāo)標(biāo)的影影響§3.2土質(zhì)邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析粘性土土坡的的穩(wěn)定定分析析(邊坡穩(wěn)穩(wěn)定極極限平平衡分分析的的條分分法)破壞特特點OR由于存存在粘粘聚力力C，與無粘粘性土土坡不不同；；其危險險滑裂裂面位位置在在土坡坡深處處；對于均均勻土土坡，，在平平面應(yīng)應(yīng)變條條件下下，其其滑動動面可可用一一圓弧?。▓A圓柱面面）近近似。。思考：：為什么么粘性性土坡坡通常常不會會發(fā)生生表面面滑動動？§3.2土質(zhì)邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析1整體圓圓弧滑滑動法法（瑞典Petterson）2瑞典條條分法法（瑞典Fellenius）3畢肖普普法（（Bishop）4Janbu法5不平衡衡推力力傳遞遞法6Sarma方法7Spencer方法8Morgenstern-Price方法9陳祖煜煜的通通用條條分法法計算方方法：：§3.2土質(zhì)邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析1整體圓圓弧滑滑動法法（瑞典圓圓弧法法）均質(zhì)土土二維圓弧滑滑動面面滑動土土體呈呈剛性性轉(zhuǎn)動動在滑動動面上上處于于極限限平衡衡條件件假設(shè)條條件OR§3.2土質(zhì)邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析ORCBA平衡條條件（各力力對圓圓心O的力矩矩平衡衡）(1)滑動力力矩：：(3)安全系系數(shù)：：當(dāng)=0（粘土不排水強(qiáng)度）時，注：（其中是未知函數(shù)）(2)抗滑力力矩：：dW§3.2土質(zhì)邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析B1OARH2均勻粘粘性土土坡=0時：最危險險滑動動面確確定§3.2土質(zhì)邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析《公路路路基設(shè)設(shè)計手手冊·路基》§3.2土質(zhì)邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析討論：：ORdCBAW1當(dāng)0時，n是l(x,y)的函數(shù)數(shù)，無無法得得到Fs的理論論解2其中圓圓心O及半徑徑R是任意意假設(shè)設(shè)的，，還必必須計計算若若干組組（O,R）找到最最小安安全系系數(shù)——最可能能滑動動面3適用于于飽和和軟粘粘土，，即=0情況§3.2土質(zhì)邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析ORdCBAW2條分法法的基基本原原理及及分析析源起整體圓弧法：n

是l(x,y)的函數(shù)思路離散化化分條條分法法AORC

ibB-2-101234567§3.2土質(zhì)邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析安全系系數(shù)定定義AORC

ibB-2-101234567TiNi§3.2土質(zhì)邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析(1)極限平平衡假假設(shè)：當(dāng)坡體體的強(qiáng)強(qiáng)度指指標(biāo)降降低F倍以后后，坡坡體內(nèi)內(nèi)存在在一達(dá)達(dá)到極限平平衡狀狀態(tài)的滑面面，滑滑體處處于臨臨界失失穩(wěn)狀狀態(tài)。。其中中，F(xiàn)為坡體體的安安全系系數(shù)。。(2)條塊剛剛性假假設(shè)：：對滑體體進(jìn)行行條分分后，，各條條塊為為剛性性塊體體，只只發(fā)生生整體體運動動而不不產(chǎn)生生條塊塊內(nèi)部部的變變形。。極限平平衡重重直條條分法法的基基本假假設(shè)：：§3.2土質(zhì)邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析極限平平衡方方程的的求解解：對于有有n個條塊塊的滑滑體來來說，，在極極限平平衡狀狀態(tài)下下，滑體的的未知知量有：(1)安全系系數(shù)Fs，1個；(2)條塊底底面上上的法法向力力Ni，切向向力Si及合力力作用用點，，共3n個；(3)條分面面上的的法向向力Ei，切向向力Xi及合力力作用用點，，共3n-3個；因此，，整個個滑體體就有有6n-2個未知知量。?！?.2土質(zhì)邊邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性性分析析PiHiTiNiihi+1WiPi+1Hi+1未知數(shù)數(shù)：條塊剪剪力＋作用點點位置置＝2(n-1)+(n-1)＝3n-3滑動面面上的的力＋作用點點位置置＝3n安全系系數(shù)F＝16n-2hi§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析而對于每一一個條塊而而言，可以以建立的方方程有4個，其中三三個為平衡衡方程：另一個為在在滑面上滿滿足摩爾–––庫侖準(zhǔn)則的的破壞方程程：4n§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析PiHiTiNiihi+1WiPi+1Hi+1方程數(shù)：靜力平衡＋力矩平衡＝3n滑動面上極極限平衡條條件＝n4n未知數(shù)－方方程數(shù)＝2n-2hi§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析已知量：4n個未知量：6n-2個2n-2個這是一個超靜定問題題，求解此方方程組有兩兩條途徑：：(1)引入變形協(xié)協(xié)調(diào)條件，，增加方程程數(shù)；(2)通過對多余余變量或相相互之間的的關(guān)系進(jìn)行行假定，以以減少變量量數(shù)。極限平衡法法常采用第第二種方法法求解，并且一致致認(rèn)可當(dāng)條條塊寬度足足夠小時，，可以認(rèn)為為底滑面合合力作用點點位于底滑滑面中心，，這就減少少了n個未知量。。目前的極限限平衡各種種算法的不不同之處也也就在于對對其余n-2個變量的處處理上。§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析極限平衡條分法對多余變量的簡化假定瑞典條分法條塊間無作用力，力矩平衡斯賓塞法條塊間作用力為常數(shù)簡化畢肖普法條塊間只有水平力，力矩平衡通用簡布法假定了條間作用力作用點的位置傳遞系數(shù)法假定了條間作用力的方向(等于條塊底面傾角)薩爾瑪法假定條間也滿足極限平衡條件，可以任意條分分塊極限平衡法假定條間也滿足極限平衡條件，但需垂直條分摩根斯坦––普賴斯法條間切向力(X)和法向力(E)之比與水平方向坐標(biāo)之間存在一函數(shù)關(guān)系:X/E=λf(x)常見條分法法及其相應(yīng)應(yīng)的假定陸軍工程師師團(tuán)法、羅羅厄法、簡簡化Janbu法、GLE法等§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析根據(jù)極限平衡垂垂直條分法法所滿足的平平衡條件，，將極限平平衡條分法法分為4大類：(1)M類：僅考慮對對選定求矩矩中心的力力矩平衡(2)VM類：考慮垂直直方向力的的平衡和對對選定求矩矩中心的力力矩平衡(3)HV類：考慮水平平方向力的的平衡和垂垂直方向力力的平衡(4)HVM類：考慮所有有平衡條件件其中，M類(瑞典法)有顯式解，，VM類(簡化Bishop法)有隱式的安安全系數(shù)表表達(dá)式，迭迭代并不困困難?！?.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析3瑞典條分法法（簡單條條分法、費費倫紐斯法法）忽略所有條條間作用力力：2(n-1)+(n-1)＝3n-34n-3PiHiTiNiihi+1WiPi+1Hi+1hi假定滑動面面上作用點點位置：n未知數(shù):2n+1方程數(shù):4n假定：圓弧滑裂面面；不考慮慮條間力§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析徑向力平衡衡：TiNiiWiAORC

ibB-2-101234567極限平衡條條件：整體對圓心心的力矩平平衡：滑動力矩=抗滑力矩顯式表達(dá)§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析圓心O，半徑R（如圖）分條：b=R/10編號：過圓圓心垂線為為0#條中線列表計算liWii變化圓心O和半徑RFs最小ENDTiNiiWiAORC

ibB-2-101234567計算步驟§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析最危險滑動動面確定§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析瑞典條分法法的討論TiNiiWiAORC

ibB-2-101234567(1)一些平衡條條件不能滿滿足未知數(shù):2n+1方程數(shù):4n對0#土條T0N0W0>0§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析瑞典條分法法的討論AORC

ibB-2-101234567(2)假設(shè)圓弧滑滑裂面，與與實際滑裂裂面有差別別忽略條間力力，使得計計算安全系系數(shù)Fs偏小假設(shè)圓弧滑滑裂面，使使Fs偏大最終結(jié)果是是Fs偏小，越大Fs越偏小一般情況下下，F(xiàn)s偏小10%左右工程應(yīng)用中中偏于安全全§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析方法的特點點：AORC

ibB-2-101234567(1)忽略條間力力的作用(2)滿足滑動土土體整體力力矩平衡條條件(3)不滿足條塊塊的靜力平平衡條件(4)滿足極限平平衡條件(5)得到的安全全系數(shù)偏低低，誤差偏偏于安全§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析或：§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析4簡化畢肖甫甫（Bishop）法忽略條間切切向力：n-12n-1PiHiTiNiihi+1WiPi+1Hi+1hi假定滑動面面上作用點點位置：n未知數(shù):4n-1方程數(shù):4n假定：圓弧滑裂面面；條間力力切向力=0§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析Pihi+1TiNiiWiPi+1hiAORC

ibB-2-101234567∑Fz=0極限平衡條條件方程組求解解，得到：：§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析hi+1PiTiNiiWiPi+1hiAORC

ibB-2-101234567整體力矩平平衡：Ni過圓心；Pi互相抵消licosi=bi隱式表達(dá)§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析隱式表達(dá)迭代法求解解隱式方程程的根§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析迭代法求解解隱式方程程的根§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析AORC

ibB-2-101234567圓心O，半徑R設(shè)Fs=1.0計算mqi變化圓心O和半徑RFs最小END計算No計算步驟§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析PiTiNiihi+1WiPi+1hiAORC

ibB-2-101234567畢肖甫法的的討論(2)大多數(shù)情況況下是精確確的未知數(shù):4n-1方程數(shù):4n(1)假設(shè)圓弧滑滑裂面§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析(1)假設(shè)條塊間間作用力只只有法向力力沒有切向向力；滿足滑動土土體整體力力矩平衡條條件；滿足各條塊塊力的多邊邊形閉合條條件，但不不滿足條塊塊的力矩平平衡條件；；(4)滿足極限平平衡條件；；(5)得到的安全全系數(shù)比瑞瑞典條分法法略高一點點。簡化Bishop方法的特點點§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析5詹布（Janbu）法條塊間力的的作用點位位置：n-12n-1PiHiTiNiihi+1WiPi+1Hi+1hi假定滑動面面上作用點點位置：n未知數(shù):4n-1方程數(shù):4nabhi推力線假定：假定各土條條間推力作作用點連線線為光滑連連續(xù)曲線“推力作用用線”即假定了條條塊間力的的作用點位位置§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析PiHiTiNiihi+1WiPi+1Hi+1hi極限平衡條條件∑Fz=0∑Fx=02345678910111P0=0Pn=0NiTiPi方程組求解解P1=P1P2=P1+P2=P1+P2Pj=Pi(i=1,j)Pn=Pi=0(i=1,n)與Hi有關(guān)，但Hi可以通過每每個土條的的力矩平衡衡由hi得到§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析PiHiTiNiihi+1WiPi+1Hi+1hi2345678910111P0=0Pn=0詹布法的討討論(1)任意形狀滑滑裂面，不不一定是圓圓弧未知數(shù):4n-1方程數(shù):4n(2)計算較復(fù)雜雜§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析幾種方法總總結(jié)方法整體圓弧法簡單條分法畢肖普法詹布法滑裂面形狀圓弧圓弧圓弧任意假設(shè)剛性滑動體滑動面上極限平衡忽略全部條簡力忽略條間切向力條間力作用點位置適用性飽和軟粘土，=0一般均質(zhì)土一般均質(zhì)土任意精度/偏小10%誤差20~70%難以確定平衡條件整體力矩各條力矩各條垂向力/各條水平力§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析邊坡工程作作業(yè)---瑞典條分法法計算邊坡坡安全系數(shù)數(shù)基本條件：：§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析作業(yè)要要求1.僅計算沿通通過坡腳的的滑面產(chǎn)生生滑動時的的安全系數(shù)數(shù)；2.僅取一個圓圓心進(jìn)行計計算，但要要求圓心與與O點距離為10---15m(不能為整數(shù)數(shù))，且保留2位小數(shù)(為學(xué)號末兩兩位數(shù))；3.條塊數(shù)不少少于8塊；4.要求用Autocad作圖，便于于準(zhǔn)確計算算；5.作業(yè)提交打打印版(原始條件、、計算過程程、相關(guān)圖圖表等)，并注明：：學(xué)號+姓名§3.2土質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析平面滑動分分析多多平面滑動動分析§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析一般情況下下：現(xiàn)實工工程中滑坡坡的后緣出出現(xiàn)拉裂縫縫§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析平面滑移移的后緣緣拉裂縫縫§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析平面滑動動分析方方法§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析傳統(tǒng)分析析方法----受力條件件分析在工程使使用期間間，可能能滑動巖巖體或其其邊界面面上承受受的力的類型型及大小小、方向向和合力力的作用用點統(tǒng)稱為受力條件件。邊坡巖體體上承受受的力常常見有：：巖體重力力、靜水壓力力、動水水壓力、、建筑物作作用力及及震動力等。(1)地震作用用水平地震震作用：：FEK=1G§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析(2)水壓力：包括滲滲透靜水水壓力和和滲透動動水壓力力。靜水壓力力——水對巖體體的靜壓壓力，等等于巖體體受到的的浮力。。動水壓力力——與水力梯梯度有關(guān)關(guān)，等于于巖體受受到的滲滲流阻力力?！?.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析滑動面上上的抗滑滑力R=Gcosβtgφj+CjL滑動力T＝Gsinβ穩(wěn)定性系系數(shù)傳統(tǒng)分析析方法----單平面滑滑動計算算過程§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析滑動體極極限高度度Hcr為∴當(dāng)Cj=0，φj＜β時，Ks＜1忽略滑動動面上內(nèi)內(nèi)聚力(Cj=0)時§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析適用范圍圍a)巖石和土土；b)邊坡下滑滑是沿著著一個相相對平緩緩的滑動動面.(像節(jié)理面面、破壞壞面、連連接縫以以及巖床床與浸蝕蝕巖之間間的分界界面類型的一些不連連續(xù)結(jié)構(gòu)構(gòu)面)；c)破壞面應(yīng)應(yīng)該近似似平行于于滑坡面面；d)破壞面的的傾角應(yīng)應(yīng)該小于于滑坡面面的傾角角。平面滑動動計算方方法§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析基本假設(shè)設(shè)：(1)滑體沿滑滑動面做做剛體下下滑。(2)滑塊不發(fā)發(fā)生剛體體轉(zhuǎn)動。。(3)假定作用用在滑塊塊上的所所有力都都通過質(zhì)質(zhì)心。(4)滑動面上上的所有有點都處處于臨界界破壞狀狀態(tài)。(5)滑面上力力的分布布是均勻勻的。(6)沿著整個個破壞面面的巖體體強(qiáng)度是是相等的的。(7)滑塊側(cè)面的的阻力可可以忽略略不計。§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析安全系數(shù)數(shù)計算公公式：§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析計算包括括?？水壓力外部力和和地震力力主動或被被動錨固固力……§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析典型的平平面幾何何1.滑坡的表表面2.破壞面3.上表面4.張裂縫(可選擇的的)邊坡高度、坡面傾傾角、滑滑體重量上表面傾傾角及其其寬度(可選擇的的)破壞面的的傾角及及其粗糙糙程度破壞面的的強(qiáng)度張裂縫的的角度、位置(可選擇的的)水壓力地震系數(shù)數(shù)外部力計算要點§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析計算過程程：(1)滑體重量量(沒有張裂裂縫的情情況)已知參數(shù)數(shù):H——邊坡高度β——邊坡角ψ——上表面傾傾角α——滑面傾角O——原點γ——巖塊的比重未知參數(shù)數(shù):B——邊坡面與上表面面的交點點C——滑面線與與上表面面線的交交點N——邊坡坡面長度，即即OB的長度M——BC長度L——OC的長度A——楔體面積積W——楔體重量量§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析應(yīng)用矢量量相加計計算L和M的長度：：得出以下下兩個方方程：由方程(4)得：將(5)代入(3)得：(1)(2)(3)(4)(5)(6)§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析由方程(3)得：通過方程程(6)和(7)計算L和M。不用方方程(5)，因為當(dāng)當(dāng)ψ=0時，無法法計算出出M面積計算算：計算過程：1.計算N(通過方程程(1))2.計算B(通過方程程(2))3.計算L(通過方程程(6))4.計算M(通過方程程(7))5.計算C(通過方程程(8))6.計算A(通過方程程(9))7.計算W(通過方程程(10)(7)(8)(9)(10)§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析(有張裂縫縫的情況況)已知參數(shù)數(shù)H——邊坡高度β——邊坡傾角角α——滑面傾角角ψ——上表面傾傾角T——張裂縫距距邊坡面面的距離離θ——張裂縫傾傾角O——原點(0,0)γ——巖塊重量量未知參數(shù)數(shù)B——邊坡面與上表面面的交點點C——張裂縫與與上表面面線的交交點D——滑面線與與張裂縫縫的交點點N——OB的長度M——BC長度L——OD的長度Q——DC的長度A——楔體面積積W——楔體重量量§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析和沒有張裂裂縫的情情況類似:得:然后計算算D、Q、L:由方程(15)，(16)得：或(13)(14)(15)(16)(17)§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析和由方程(17)和(18)得出計算算Q的式子：：面積及體積計算算：計算過程：1.計算N(通過方程程(1))2.計算B(通過方程程(2))3.計算C(通過方程程(13))4.計算M(通過方程程(14))5.計算Q(通過方程程(19))6.計算L(通過方程程(17))7.計算D(通過方程程(16))8.計算A(通過方程程(20))9.計算W(通過方程程(10))(18)(19)(20)§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析(2)水壓力計計算水壓力峰峰值——邊坡中部部高度水壓力分布形式§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析水壓力峰峰值——坡腳§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析水壓力峰峰值——張裂縫底底部§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析水壓力分布自定義義§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析地下水充填率=50%(峰值位于于邊坡中中部、底底部及拉拉裂縫底底部)§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析(無張裂縫情況況)條件1：邊坡中間高高度處水壓力力最大§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析條件2：坡腳處水壓力最大§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析(有張裂縫情況況)條件1：邊坡中間高高度處水壓力力最大§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析條件2：邊坡坡腳處處水壓力最大大§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析條件3：張裂縫底部部水壓力最大大§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析(3)外力計算外力相當(dāng)于一一預(yù)應(yīng)力錨桿桿，使用主動動錨固模型外力§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析(4)地震力計算§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析(5)錨固力計算被動錨固力式中K=被動錨固力主動錨固力§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析(6)主動水壓力計計算主動水壓力(張裂縫)V=張裂縫水壓力力§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析(7)滑面受力計算算滑動面上的法法向力與切向向力僅考慮主動力力：§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析(8)滑面抗剪力及及安全系數(shù)滑動面上的抗抗剪力安全系數(shù)：§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析(9)滑面強(qiáng)度準(zhǔn)則則：在前述計算過過程中采用的的強(qiáng)度準(zhǔn)則為為莫爾—庫侖準(zhǔn)則巴頓準(zhǔn)則巴頓強(qiáng)度模型型確定的滑動動面上的剪切切強(qiáng)度為：其它可供使用用的強(qiáng)度準(zhǔn)則則：§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析廣義Hoek-Brown準(zhǔn)則確定強(qiáng)度度根據(jù)下列公公式：指數(shù)曲線§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析（1)錨桿通過承載力和定位位(角度)影響安全系數(shù)數(shù)。（2)錨固承載力和和定位作為矢矢量，僅作用于滑滑體形心作用用到模型中。。（3)多個錨桿可以以用一個具有相相等總?cè)菰S力力和方位的等等效錨桿代替替。(10)錨桿承載力和和定位§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析(11)錨固長度和位位置(1)只要錨桿穿過過滑動面，全全部的錨桿承承載力都發(fā)揮揮作用。(2)但是,如果錨桿的錨錨固長度=0(例如錨桿沒有有穿過滑面),那么在計算模模型中錨桿將將沒有作用-----錨桿的錨固力力為零。(3)錨桿位置對計計算結(jié)果沒有有影響，因為始終其其假定作用于滑滑體型心?！?.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析一般情況下，，安全系數(shù)采采用抗滑力(粘聚力、摩擦擦角引起)和滑動力(包括塊體重力力、地震力、、水載荷)的比值進(jìn)行定定義。主動支護(hù)指在在安全系數(shù)的的計算中降低下滑力。預(yù)應(yīng)力錨索或巖石錨錨桿在邊坡變變形前即已施施加荷載，故故認(rèn)為是主動支護(hù)方法法。(12)主動和被動錨錨固模型§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析被動支護(hù)假定定在安全系數(shù)數(shù)計算公式中中表現(xiàn)為增加抗滑力的形式。非預(yù)應(yīng)力錨索索和注漿錨桿桿，僅在坡體體產(chǎn)生一定變變形后產(chǎn)生抗抗力，故被認(rèn)認(rèn)為是被動支支護(hù)。一般來說，被動支護(hù)的安安全系數(shù)總是是低于主動支支護(hù)的安全系系數(shù)?！?.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析當(dāng)輸入?yún)?shù)所所起作用不確確定時可使用用敏感性分析進(jìn)行探討。敏感性圖表是是根據(jù)指定模型參數(shù)數(shù)百分比的改改變對安全系素的影響繪制的的。陡峭上升或下下降的曲線顯示參數(shù)改變變對安全系數(shù)數(shù)影響較大。。(13)敏感性分析§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析Geometry:邊坡高度=80m巖體比重=2.(學(xué)號后2位)t/m^3邊坡角=45°°滑動面傾角=35°°上部平面傾角角=25°°拉裂縫傾角=60°°拉裂縫位置(離坡頂水平距距離)=30mStrength(滑面):強(qiáng)度模型:Mohr-Coulomb摩擦角=30°°粘結(jié)力=10t/m^2WaterPressure:水比重=1t/m^3拉裂縫充水:100%，最大位于拉拉裂縫底部滑動面無水ExternalForces:外力=200t方位角(與水平面夾角角)=30°課后作業(yè)：§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析平面滑動分析析多平面滑滑動分析§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析ⅡⅠⅡⅠ雙平面滑動分分析§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定定性分析同向雙平面滑滑動第一種情況為為滑體內(nèi)不存在在結(jié)構(gòu)面，視滑動體為為剛體，采用用力平衡圖解法法計算穩(wěn)定性系系數(shù)第二種情況為為滑體內(nèi)存在結(jié)結(jié)構(gòu)面并將滑動體切切割成若干塊塊體的情況，，這時需分塊塊計算邊坡的的穩(wěn)定性系數(shù)數(shù)滑體沿同向雙雙平面產(chǎn)生滑滑動，包括2種情況：§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析滑體內(nèi)不存存在結(jié)構(gòu)面面滑體內(nèi)存在在結(jié)構(gòu)面§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析ABCD為可能滑動動體，根據(jù)據(jù)滑動面產(chǎn)產(chǎn)狀分為Ⅰ、Ⅱ兩個塊體。FⅠ為塊體Ⅱ?qū)K體Ⅰ的作用力，，F(xiàn)Ⅱ為塊體Ⅰ對塊體Ⅱ的作用力，，F(xiàn)Ⅰ和FⅡ大小相等，，方向相反反，其作用用方向的傾傾角為θ?；瑒用鍭B以下巖體對對塊體Ⅰ的反力R1(摩阻力)與AB面法線的夾夾角為φ1。無內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)面§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析上式F1的確定：假設(shè)F1的方向平行行于滑塊1的底滑面，，對于上部部滑塊1：得：§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析滑動體內(nèi)存存在結(jié)構(gòu)面面的情況（（了解）在滑動過程程中，滑動動體除沿滑滑動面滑動動外，被結(jié)構(gòu)面分分割開的塊塊體之間還還要產(chǎn)生相相互錯動。采用分塊極限平平衡法和不不平衡推力力傳遞法進(jìn)行穩(wěn)定性性計算。BC面BD面AB面§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析塊體Ⅰ塊體Ⅱ塊體Ⅰ塊體Ⅱ塊體Ⅱ§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析多平面滑動動(傳遞系數(shù)法法)一般采用折折線滑動法法（傳遞系系數(shù)法）建筑邊坡規(guī)規(guī)范、公路路路基規(guī)范范、水利規(guī)規(guī)范等§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析j塊傳遞至j+1塊隱含假設(shè)：：j塊對j+1塊的作用力力方向平行行于j塊底邊§3.3巖質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析析地下水滲滲透坡降降計算條塊塊地下水水流線平平均傾角角，一般般情況下下取浸潤潤線傾角角與滑面面傾角平平均值(o)，反傾時時取負(fù)值值§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析改進(jìn)的傳傳遞系數(shù)數(shù)法改進(jìn)的傳傳遞系數(shù)數(shù)法亦屬屬剛體極極限平衡衡分析法法，基于于以下6條假設(shè)：：將滑坡穩(wěn)穩(wěn)定性問問題視為為平面應(yīng)應(yīng)變問題題；平行于滑滑動面的的剪應(yīng)力力和垂直于于滑動面面的正應(yīng)應(yīng)力集中中作用于于滑動面面上；視滑坡體體為理想想剛塑材材料，認(rèn)認(rèn)為整個個加荷過過程中，，滑坡體體不會發(fā)發(fā)生任何何變形，，一旦滑滑動面上上剪應(yīng)力力達(dá)到其其剪切強(qiáng)強(qiáng)度，則則滑坡體體即開始始沿滑動動面產(chǎn)生生剪切變變形；滑動面的的破壞服服從mohr-coulomb破壞準(zhǔn)則則，即滑滑動面強(qiáng)強(qiáng)度主要要受粘聚聚力及摩摩擦力控控制；條塊間的的作用力力合力（（剩余下下滑力））方向與與滑動傾傾角一致致，剩余下滑滑力為負(fù)負(fù)值時則則傳遞的的剩余下下滑力為為零；沿整個滑滑動面滿滿足靜力力的平衡衡條件，，但不滿滿足力矩矩平衡條條件?！?.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析采用上一一條塊剩剩余下滑滑力向下下一條塊塊滑動面面逐塊投投影法，計算滑滑坡的穩(wěn)穩(wěn)定性及及滑坡推推力；滑坡推力力計算滿滿足當(dāng)剩剩余下滑滑力小于于零時令令其等于于零的條條件，即即條塊之間間不出現(xiàn)現(xiàn)拉應(yīng)力力的條件件。改進(jìn)的傳遞系數(shù)數(shù)法滑坡坡體單元元極限平平衡公式式為：§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析采用上一一條塊剩余下滑滑力向下一條條塊滑動動面逐塊投影影法得到：注：當(dāng)Ei小于零時時，令Ei=0滑坡體單單元極限限平衡公公式為：：§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析則穩(wěn)定系系數(shù)：當(dāng)所有1到n-1條塊的剩剩余下滑滑均大于于等于零零時，利利用數(shù)學(xué)學(xué)歸納法法可以證證明：§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析設(shè)安全系系數(shù)為KS，則通過過各條塊塊的滑坡坡推力為為：改進(jìn)的傳傳遞系數(shù)數(shù)法依據(jù)據(jù)的原理理正確，，物理意意義明確確，計算算結(jié)果穩(wěn)穩(wěn)定、可可靠。計計算的滑滑坡推力力滿足設(shè)設(shè)計要求求，克服服了傳統(tǒng)統(tǒng)的傳遞遞系數(shù)法法的不足足?！?.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析(1)當(dāng)滑面形形狀不規(guī)規(guī)則，局部凸起起而使滑滑體較薄薄時，宜考慮慮從凸起起部位剪剪出的可可能性，，可進(jìn)行行分段計計算；(2)由于不平平衡推力力傳遞法法的計算算穩(wěn)定系系數(shù)實際際上是滑坡最前前部條塊塊的穩(wěn)定定系數(shù)，若最前前部條塊塊劃分過過小，在在后部傳傳遞力不不大時，，邊坡穩(wěn)定定系數(shù)將將顯著地地受該條條塊形狀狀和滑面面角度影影響而不不能客觀觀地反映映邊坡整整體穩(wěn)定定性狀態(tài)態(tài)。因此，，在計算算條塊劃劃分時，，不宜將最最下部條條塊分得得太小；關(guān)于不平平衡推力力傳遞法法，計算算中應(yīng)注注意如下下可能出出現(xiàn)的問問題：§3.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析(3)當(dāng)滑體前部部滑面較較緩，或出現(xiàn)現(xiàn)反傾段段時，自自后部傳遞遞來的下下滑力和和抗滑力力較小，而前部部條塊下下滑力可可能出現(xiàn)現(xiàn)負(fù)值而而使邊坡坡穩(wěn)定系系數(shù)為負(fù)負(fù)值，此時應(yīng)視視邊坡為為穩(wěn)定狀狀態(tài)；當(dāng)最前部部條塊穩(wěn)穩(wěn)定系數(shù)數(shù)不能較較好地反反映邊坡坡整體穩(wěn)穩(wěn)定性時時，可采用用倒數(shù)第第二條塊塊的穩(wěn)定定性系數(shù)數(shù)，或最最前部2個條塊穩(wěn)穩(wěn)定系數(shù)數(shù)的平均均值?！?.3巖質(zhì)邊坡坡穩(wěn)定性性分析一般般規(guī)定邊邊坡穩(wěn)定定性分析析定量方方法邊坡穩(wěn)定定極限平平衡分析析的條分分法§3.4規(guī)范的一一些規(guī)定定(1)選作建筑筑場地的的自然斜斜坡；(2)由于開挖挖或填筑筑形成并并需要進(jìn)進(jìn)行穩(wěn)定定性驗算算的邊坡坡；(3)施工期出出現(xiàn)不利利工況的的邊坡；；(4)使用條件件發(fā)生變變化的邊邊坡。一般規(guī)定定下列建筑筑邊坡應(yīng)應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)穩(wěn)定性評評價：施工期存存在不利利工況的的邊坡系系指在建筑和邊邊坡加固固措施尚尚未完成成的施工工階段可可能出現(xiàn)現(xiàn)顯著變變形或破破壞的邊邊坡?！?.4規(guī)范的一一些規(guī)定定(1)邊坡穩(wěn)定定性狀態(tài)態(tài)的定性性判斷；；(2)邊坡穩(wěn)定定性計算算；(3)邊坡穩(wěn)定