土石坝边坡稳定性的设计与分析
3.4土石坝的稳定分析
若采用b = 0.1R，则sinα1=0.1, cosα1=(1-0.1)……在每 个滑弧计算时均为固定值，可使计算工作简化。当端土条宽度时， 可将该土条的实际高度换算为等效高度h（h= b’h’/b）进行计算。
(3)计算土条重量 计算抗滑力时，浸润线以上部分用湿容 重，浸润线以下部分用浮容重； 计算滑动力时，下游水面与浸润线间用 饱和容重。 (4)计算安全系数
上式中，两端均含有K，必须用试算法或迭代 法求解。
，
国内外广泛应用的简化毕肖普公式:
K 1 Wi ui bi tg i Ci bi mai Wi sin i
式中：
tg i sin i mai cos i K
一般可先假设K=1代入（2）式，试算到相等。
采用试算法求Pa和Pn
（1）将土体abf和土体cde分别分成若干条块，假设各条块 间的推力近似为水平。 （2）先拟定一个安全系数K，推求各条块对下一条块的推 力。 对Pa，从左边开始推求，因为最左边的条块的Pa=0； 对Pn；从右边开始推求，因为最右边的条块的Pn =0。 （3）将Pa和Pn代入式中，求出滑动面的安全系数K。如果 求得的安全系数K与假设的安全系数K不同，则重新假设K， 重复计算，直至两者相等为止。 （4）为了得出最危险滑动面上的最小安全系数，一般要多 假设几个ab弧和cd弧的位置，进行多 分圆弧法和滑楔法 一、圆弧法 假定坝坡滑动面为一圆弧，取圆弧面以上土体作 为分析对象，常用于均质坝、厚心墙坝和厚斜墙坝。 假设滑动面为一个圆柱面，在剖面上表现为圆弧 面。将可能的滑动面以上的土体划分成若干铅直土 条，分别计算抗滑力矩与滑动力矩。
k= 抗滑力矩总和 ΣM r = 滑动力矩总和 ΣMs
W
土石坝边坡稳定性分析的应用研究
土石坝边坡稳定性分析的应用研究土石坝是一种常见的水利工程结构，在防洪、蓄水和灌溉等方面发挥着重要作用。
而作为土石坝的重要组成部分之一，边坡稳定性直接关系着土石坝的安全性和稳定性。
对土石坝边坡稳定性的分析和研究显得尤为重要。
本文将通过对土石坝边坡稳定性的应用研究，探讨其在水利工程中的重要意义，并结合实例进行详细分析。
一、土石坝边坡稳定性的意义土石坝是由土石料垒积形成的坝体，其建造过程中不可避免地会形成一定的边坡。
土石坝边坡稳定性的研究旨在分析和评价坝体边坡的稳定性，以确保土石坝在不同条件下都能保持稳定。
边坡稳定性分析不仅可以为土石坝的设计和建设提供理论依据，而且还可以为坝体运行中的安全监测和维护提供科学方法。
1. 保证土石坝的安全运行土石坝一旦坝体发生滑坡或坡体开裂，都会带来严重的安全隐患，甚至威胁到附近的人员和设施。
对土石坝边坡稳定性进行分析和研究，有助于发现潜在的安全隐患，及时采取相应的治理措施，保证土石坝的安全运行。
2. 优化土石坝的设计通过对土石坝边坡稳定性的分析，可以有效评估土石坝在各种外部荷载（如水荷载、地震荷载等）作用下的稳定性，为土石坝设计提供科学依据。
还可以根据不同的地质条件和坝体结构合理选择坝址和工程方案，优化土石坝的设计。
3. 指导土石坝的监测和维护土石坝边坡稳定性的分析结果可以为土石坝的安全监测和维护提供参考依据。
一旦发现土石坝边坡存在稳定性问题，可以及时采取补强措施，确保土石坝的长期稳定运行。
1. 地质勘察与数据收集在进行土石坝边坡稳定性分析之前，首先需要进行详细的地质勘察和数据收集工作。
要全面了解土石坝所在地的地质构造、地层分布、地震活动性等情况，获取相关的工程地质资料和监测数据。
只有充分了解地质环境和外部荷载特点，才能进行准确的边坡稳定性分析。
2. 边坡稳定性分析方法的选择根据土石坝的具体情况和工程要求，选择合适的边坡稳定性分析方法。
常见的分析方法包括经验公式法、有限元法、数值分析法等。
土石坝的合理边坡形状和稳定分析
图 １ 为碾 堆石的抗剪 强度曲线。 当堆石坝 的高度 不 大 、 内最大 应力 仅 达 时 ， ～ 关 系 曲线 呈强烈 弯 曲形 坝 状， 取用偏于安全的 内摩擦角 ， 采用 库仑准则设计 坝坡时 ， 则 安全性偏于保 守 ， 经济性尚可令人接 受。如果将库仑 准则用 于高坝 时 ， 当坝体 内最大 直力达图 １ 中的 ， 水平 ， 采用值 且
・
４ ・ ０
高杰 ： 钻孔灌注桩施工 中三个技术 问题
第２ 期
泥浆除作为护壁外 ． 还有携带 泥沙作用 。由钻头 切削 出的泥
沙混入泥浆 内， 过泥砂 泵输 到孔 外沉淀池 中， 通 然后 通过 机
其 可以说是灌注桩质 量好坏 的关键 。为缩短 吊 出钻杆及放 钢 筋笼 的时 间应做 到 ： 孔设备 就位后 ， 成 必须平 正 、 固 ． 稳 确 保 钻孔 垂直度小于 １ 钢筋笼 过长时 ， ％； 应采取 措施 ， 保证 钢 筋笼垂 直沉人 钻孔 ， 否则会 发 生钢筋笼 斜插入孔 壁 土 内， 造 成 钢筋无保 护层的质量问题。
亦 按前 述 ， 则坝 的安全 性太保 守 ， 经济 上也浪 费。过去 的作
边坡 和等 Ｋ型合理边坡 的概念 及两者之 问的关系 。 极 限稳定边坡处于极 限平衡 直力状 态 ， 以它具有 Ｋ： 所
１ 的稳 定安全 系数 。考虑 一 呈非线 性关 系的极限稳定 边 坡形 状 ， 可按 本文 前述 算例 求 算 Ｋ：１的“ Ｋ 边坡 求得 等 ”
堆石边坡 ， 其安 全系数 是随 坡高 的增 加而递 减 的。同 时 ， 坝 高愈大 ， 工程的重 要性 和 失事后 的 危害性 愈大 ， 因而 对安全
性 的要求 愈高。然而， 单一坡 牢的直线堆石边 坡的安全系数 分布 ， 却与上述 要求相 反。边坡 问题 的特 殊性在 于， 坡上 边
常用的边坡稳定性分析方法
常用的边坡稳定性分析方法第一节概述 (1)一、无粘性土坡稳定分析 (1)二、粘性土坡的稳定分析 (1)三、边坡稳定分析的总应力法和有效应力法 (1)四、土坡稳定分析讨论 (1)第二节基本概念与基本原理 (1)一、基本概念 (1)二、基本规律与基本原理 (2)（一）土坡失稳原因分析 (2)（二）无粘性土坡稳定性分析 (3)（三）粘性土坡稳定性分析 (3)（四）边坡稳定分析的总应力法和有效应力法 (7)（五）土坡稳定分析的几个问题讨论 (8)三、基本方法 (9)（一）确定最危险滑动面圆心的方法 (9)（二）复合滑动面土坡稳定分析方法 (9)常用的边坡稳定性分析方法土坡就是具有倾斜坡面的土体。
土坡有天然土坡，也有人工土坡。
天然土坡是由于地质作用自然形成的土坡，如山坡、江河的岸坡等；人工土坡是经过人工挖、填的土工建筑物，如基坑、渠道、土坝、路堤等的边坡。
本章主要学习目前常用的边坡稳定分析方法，学习要点也是与土的抗剪强度有关的问题。
第一节概述学习土坡的类型及常见的滑坡现象。
一、无粘性土坡稳定分析学习两种情况下(全干或全淹没情况、有渗透情况)无粘性土坡稳定分析方法。
要求掌握无粘性土坡稳定安全系数的定义及推导过程，坡面有顺坡渗流作用下与全干或全淹没情况相比无粘性土土坡的稳定安全系数有何联系。
二、粘性土坡的稳定分析学习其整体圆弧法、瑞典条分法、毕肖甫法、普遍条分法、有限元法等方法在粘性土稳定分析中的应用。
要求掌握圆弧法进行土坡稳定分析及几种特殊条件下土坡稳定分析计算。
三、边坡稳定分析的总应力法和有效应力法学习稳定渗流期、施工期、地震期边坡稳定分析方法。
四、土坡稳定分析讨论学习讨论三个问题：土坡稳定分析中计算方法问题、强度指标的选用问题和容许安全系数问题。
第二节基本概念与基本原理一、基本概念1．天然土坡(naturalsoilslope)：由长期自然地质营力作用形成的土坡，称为天然土坡。
2．人工土坡(artificialsoilslope)：人工挖方或填方形成的土坡，称为人工土坡。
3.4土石坝的稳定分析.
2）有效应力法，不计地震荷载时
k [(wicosi ubseci )tani' ci' bseci ] wisini
3）按总应力法计算时
k wicositani cili
w is ini
2、简化的毕肖普法
基本原理是：考虑了土条水平方向的作用力 （即Ei≠Ei+1≠0），忽略了竖直方向的作用 力（即令Xi=Xi+1=0）。由于忽略了竖直方向 的作用力，因此称为简化的毕肖普法。
当用计及条块间作用力的计算方法时，坝坡稳定安全系 数应不小于下表规定的数值
坝坡抗滑稳定最小安全系数
运用条件
工程
1
2
正常运用条件
1.5
1.35
非常运用条件Ⅰ 1.3
1.25
非常运用条件Ⅱ 1.2
1.15
等级 3
1.3 1.2 1.15
4、5 1.25 1.15 1.1
第8.3.11条规定
采用不计条间作用力的瑞典圆弧法计算坝 坡抗滑稳定安全系数时，对1级坝正常运用条 间最小安全系数应不小于1.30，对其他情况应 比上表规定值减小8％。
不考虑土条之间作用力的影响
计算步骤
(1)确定圆心、半径，绘制滑弧。 (2)将土体分条编号。为便于计算，土条宽取b＝0.1R (圆弧半径)，圆心以下的为0号土条：向上游为1，2，
3，…向下游为一1，一2，一3，…。
若采用b = 0.1R，则sinα1=0.1, cosα1=(1-0.1)……在每 个滑弧计算时均为固定值，可使计算工作简化。当端土条宽度时， 可将该土条的实际高度换算为等效高度h（h= b’h’/b）进行计算。
（2）直线和折线滑动面
非粘性土边坡中，滑动面一般为直线；当坝体 的一部分淹没在水中时，滑动面可能为折线。
土石坝边坡稳定性分析的应用研究
土石坝边坡稳定性分析的应用研究
土石坝边坡稳定性分析是土木工程中一项重要的研究内容，它关乎大坝的正常运行和安全性，对于保证大坝的安全运行具有重要的意义。
本文将对土石坝边坡稳定性分析的应用研究进行探讨。
1. 大坝设计：土石坝的设计是在考虑边坡稳定性的基础上进行的。
通过对土石坝边坡的稳定性分析，设计师可以确定大坝的最佳坡度和边坡的安全系数，以确保大坝在长时间运行过程中不会出现滑坡、决口等灾害性事故。
还可以根据边坡稳定性分析结果，确定大坝工程的阶段施工和监测方案，确保工程质量和安全性。
2. 施工过程监测：在土石坝的施工过程中，边坡稳定性分析可以作为监测手段来评估施工过程中的风险和灾害隐患。
通过对边坡的稳定性分析，可以及时发现并解决施工中存在的边坡护坡、排水、土方开挖等问题，确保施工工程的稳定性和安全性。
3. 运行监测：土石坝在长时间运行过程中，受到水位变化、气候变化等外界因素的影响，边坡稳定性会发生变化。
通过对土石坝边坡稳定性的定期分析，可以对大坝的运行状态进行监测和预测，及时发现并解决可能存在的边坡滑坡、决口等问题，保证大坝的安全运行。
4. 预警分析：边坡稳定性分析可以作为大坝地质灾害的预警系统。
通过对土石坝边坡的稳定性分析，可以根据历史数据和实时监测数据，建立边坡稳定性的预警模型，预测可能发生的地质灾害，提前采取措施，减少灾害的发生和影响。
土石坝边坡稳定性分析在大坝设计、施工过程监测、运行监测和预警分析等方面都有重要的应用价值。
通过对边坡稳定性的分析，可以保证大坝的安全运行，减少地质灾害的发生和影响，对于保障人们的生命财产安全具有重要的意义。
土石坝结构稳定分析及解决建议
ｌ】 ３
，
Ｒ＝Ｋ Ｋ｝ 磊 ／ ÷ ：ｆ ｆｊ ． ） （ ） １ ３
ｈ ，２ ８ Ｄ１ｆ ＝０ ０ Ｖ ０ 。 安德烈杨诺公 式） （） ４
现场勘 察某水库总库 容约 ２ ０万 Ｉ ６ Ｔ， Ｉ 属小 （ ） 一 型水库 ， 工程 等别为 Ｉ 】 ， Ｖｌ 主 等
要建筑 物为 ４级 。坝 型为均质土坝 ，坝 长
１０ ， 顶 高 程 ６ ．ｍ （ 海 高 程 ， 同 ） ７ｍ 坝 ４０ 黄 下 ， 最 大坝 高 １ ．ｍ，坝 顶 长 ６ ．ｍ ，坝 顶 宽 ５２ ６５ ５ １ ， 水 坡 面 从 死 水 位 至 坝 顶 做 有 完 整 ．ｍ 迎 的 浆 砌 石 护 坡 ，坡 比 由 下 至 上 为 ｌ ２ ５ ：． ～ １１５ ： ． ；背 水 坝 坡 为 草 皮 护 坡 ，做 有 排 水 沟 ，下 游 坡 比 由 下 至 上 为 ｌ ２ ２ ～ １ １ ：．５ ： ．
ｄ一 水 域 的 平均 水 深 ，ｄ ８ ； １ｍ
一
风 向与 垂 直 于堤 轴 线 的法 线 的 夹
角 ，∥： 。； ０ ｖ 水 面 上 １ｍ 处 的 风 速 ，取 多 年 平 一 ０ 均 最 大 风 速 ，Ｖ ５ ｓ １ ｍ／ 。
行坝体边坡稳定分析 。 本次大 坝安全 鉴定地 质勘探于 ２ ０ ０４ 年 １ 月进行 ， 定分析采用的坝体填土物 １ 稳 理 力学参数指标 取地 质试 验建议值 。主 要 计算 参数采用 值见表 ２ 。进行稳定分析
经计算 得坝 顶高程各个参数见表 １ 。 ３ 根据表 １ ） 计算各工况下坝顶高程结 果 ：正常运行 条件设计洪水位 ６ ．０ ｍ， ２２１
43土石坝第四节稳定分析【精选】
9
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四、坝坡稳定分析
1、圆弧滑动面法
K wi cositgi cili wi sini
11
考虑渗透动水压力时的坝坡稳定计算
当坝体内有渗流作用时，还应考虑渗流对坝坡 稳定的影响。
K bi (h1i hm 2i 0hwi / cos2 i )cositg'i ci 'li bi (h1i mh2i )sini
K ntg β
折线滑动面：非粘性土坝部分浸水时滑动面常 常是折线滑动面。 非粘性土石坝的坝坡-心墙坝的上、下游坝坡， 斜墙坝的下游坝坡以及上游保护层连同斜墙的 滑动常形成折线滑动面。
14
常采用滑楔间作用 力平行滑动面假定
1
1
P1 K W1 cos 1tg1 W1 sin1
tg2 K
3
（3）复合滑动面：厚心墙或粘土及非粘土构成的 多种土质坝形成复式滑动面。当坝基内有软弱夹层 时，滑动面不再向下深切，而沿夹层形成曲、直组 合的复式滑动。
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二、荷载及荷载组合
1、坝体自重 坝体体积与坝体土料容重的乘积。 坝体内浸润线以上部分按湿容重计算，下游水位以 上按饱和容重，下游水位以下部分按浮容重计算。
非常运用情况：
1.水库水位骤降时，上游坝坡的稳定计算。 2.施工期或竣工期上、下游坝坡的稳定计算
3.地震情况上、下游坝坡的计算 4.校核洪水位时，下游坝坡的稳定计算
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三、土料抗剪强度指标的选取
c，φ值直接关系着坝体工程量和大坝安全。 坝体稳定计算时，必须根据不同时期坝体或坝基 土的具结情况，参照规范及工程经验，选用与实 际情况接近的土料抗剪强度指标。
第五节 土石坝的稳定分析
第五节土石坝的稳定分析
一、目的
分析坝体及坝基在各种不同的工作条件下可能产生的稳定破坏形式，通过必要的力学计算，校核坝剖面的安全度，经过反复修改定出经济剖面。
确定土坝稳定性，主要指边坡的抗滑稳定。
二、坝坡的滑动面形式
坝坡的滑动面形式主要与坝体结构型式、筑坝材料和地基情况、坝的工作条件等因素有关。
1、曲线滑动面：滑动面通过粘性土部位时，
2、折线滑动面：滑动面通过非粘性土部位时；
3、复式滑动面：滑动面通过粘性土和非粘性土构成的多种土质坝时。
图6-17 坝坡坍滑破坏形式
1-坝壳或者坝体；2-防渗体；3-滑动面；4-软弱夹层
三、荷载及其组合
（一）作用力
1、自重：水上——湿容重，水下——浮容重。
2、渗透力：与渗透坡降有关。
3、孔隙水压力：总应力法和有效应力法.
4、地震力：地震区应考虑地震惯性力。
地震惯性力壳拟静力法计算。
（二）荷载组合：
正常运用：
（1）水库蓄满水（一般为正常蓄水位）形成稳定渗流时，验算下游坝坡稳定。
（2）水库水位为最不利水位时，上游坡的计算。
（3）库水位降落，使上游坡产生渗透压力时的稳定计算
非常运用：
（1）库水位骤降时的上游坝坡的计算
（2）施工期（含竣工期）考虑孔隙水压力上下游坝坡稳定计算
（3）地震情况下，上下游坝坡计算
（4）校核水位时下游坡的计算
四、稳定分析方法
强度分析法和刚体极限平衡法。
1、圆弧滑动法：针对粘性土的坝坡；
2、折线滑动法：针对非粘性土的坝坡；
图6-18 坝坡稳定计算示意图
图6-19 非粘性土坡稳定计算示意图。
土石坝边坡稳定性分析的应用研究
土石坝边坡稳定性分析的应用研究
土石坝是一种基于土石材料堆砌而成的坝体结构，具有抗水能力强、成本低等优点。
土石坝的边坡稳定性是一个重要的问题，直接影响到坝体的安全性和稳定性。
土石坝边坡稳定性分析是通过对土石坝边坡进行力学分析和计算，来评估边坡的稳定性。
这种分析方法能够帮助工程师了解土石坝边坡的受力情况，找出存在的问题，并提出
相应的安全措施。
1. 土石坝设计：在土石坝的设计阶段，通过边坡稳定性分析，可以评估不同的边坡
坡度和坝体高度对坝体稳定性的影响，选择合适的坡度和高度，确保土石坝的安全性和稳
定性。
2. 施工过程中的风险评估：土石坝的施工过程中，可能会产生一些风险因素，比如
土方开挖过程中的坡体破坏、边坡滑坡等。
通过边坡稳定性分析，可以预测和评估这些风
险因素对工程造成的影响，采取相应的措施避免事故的发生。
3. 运行期监测和维护：土石坝在运行过程中，可能会受到水位变化、降雨等因素的
影响，从而导致坝体边坡的变形和破坏。
通过边坡稳定性分析，可以监测土石坝边坡的变
形和破坏情况，及时采取维护措施，确保土石坝的长期稳定性。
4. 灾害风险评估：土石坝可能会受到地震、洪水等自然灾害的影响，从而引发边坡
滑坡、坝体决口等灾害。
通过边坡稳定性分析，可以预测和评估这些灾害对土石坝的影响，制定相应的应急预案，保护人民的生命和财产安全。
土石坝边坡稳定性分析的应用研究
土石坝边坡稳定性分析的应用研究一、引言土石坝是一种利用土石材料筑堤和垒坝的水利工程构筑物，是目前水利工程中常见的一种类型。
土石坝的边坡稳定性对于整个工程的安全运行至关重要。
对土石坝边坡稳定性进行分析和研究具有重要意义。
本文将重点围绕土石坝边坡稳定性分析的应用研究展开阐述。
二、土石坝边坡稳定性分析的意义土石坝边坡稳定性分析的方法通常可以采用传统的解析方法和现代的数值计算方法。
传统的解析方法主要包括力学分析、岩土工程试验和经验数据法；而现代的数值计算方法主要包括有限元法、边坡稳定性分析软件等。
1. 传统的解析方法（1）力学分析。
通过建立土石坝边坡的力学模型，采用弹性力学理论和塑性力学原理进行分析，计算土石坝边坡的受力情况和稳定性。
（2）岩土工程试验。
通过现场取样和室内试验，对土石坝材料的物理力学性质和力学参数进行测试和分析，建立土石坝边坡的物理力学模型。
（3）经验数据法。
根据已有的类似工程的经验数据，对土石坝边坡进行类比分析，以提供一定的参考依据。
2. 现代的数值计算方法（1）有限元法。
采用有限元软件对土石坝边坡进行三维建模和稳定性分析，充分考虑土石坝边坡的复杂几何形状和非线性材料行为。
（2）边坡稳定性分析软件。
利用专门的边坡稳定性分析软件，如FLAC、PLAXIS等，对土石坝边坡进行稳定性分析和计算，得出边坡的稳定性评价结果。
在进行土石坝边坡稳定性分析时，需要掌握相关的关键技术，包括：1. 边坡稳定性评价标准。
应根据不同的工程环境和要求，制定相应的边坡稳定性评价标准，以确保土石坝边坡的稳定性符合工程设计和施工要求。
2. 边坡稳定性影响因素。
应充分考虑土石坝边坡的地质、水文、气候等多种因素对边坡稳定性的影响，进行全面综合的分析。
3. 边坡稳定性监测技术。
应利用现代化的监测技术，对土石坝边坡进行实时监测和数据采集，及时发现和处理边坡稳定性问题。
4. 边坡稳定性改善措施。
应根据土石坝边坡的实际情况和稳定性分析结果，提出合理的改善措施，保障土石坝边坡的安全稳定。
土石坝边坡稳定性分析的应用研究
土石坝边坡稳定性分析的应用研究1. 引言1.1 研究背景土石坝是一种常见的水利工程结构，在水库建设中发挥着至关重要的作用。
而土石坝边坡的稳定性问题一直是工程建设中需要重点关注和解决的难题，其稳定性分析是土石坝设计和施工过程中必不可少的环节。
土石坝边坡稳定性受到多种因素的影响，包括地质条件、坝体材料性质、坝体结构、坝体高度等。
对土石坝边坡的稳定性进行合理可靠的分析，可以有效预测和评估边坡在不同条件下的稳定性，为工程设计和施工提供科学依据。
近年来，随着数值模拟技术的不断发展，越来越多的研究采用数值模拟方法来分析土石坝边坡的稳定性。
数值模拟技术可以较为准确地模拟不同条件下边坡的变形和稳定性情况，为工程实际操作提供有效支持。
通过对土石坝边坡稳定性分析方法、影响因素以及数值模拟在其中的应用进行深入研究，可以更好地指导土石坝的设计、建设和维护，提高土石坝工程的安全性和可靠性。
对土石坝边坡稳定性的研究具有重要的理论和实际意义。
1.2 研究目的研究目的是为了探讨土石坝边坡在不同条件下的稳定性，为工程实践提供科学依据。
具体目的包括：1. 分析土石坝边坡稳定性的关键影响因素，揭示其内在机理；2. 探讨不同的土石坝边坡稳定性分析方法，寻找最适合实际工程应用的方法；3. 通过数值模拟的手段，模拟土石坝边坡在不同情况下的变形和破坏过程，为设计提供可靠性评估；4. 结合工程实例分析，验证理论研究结果的有效性，并总结实践经验；5. 探讨土石坝边坡稳定性分析中应用的安全措施，为工程施工和监测提供指导。
通过本研究，旨在提高土石坝边坡工程的安全性和可靠性，为工程实践提供科学支撑和技术指导。
2. 正文2.1 土石坝边坡稳定性分析方法土石坝边坡稳定性分析方法是研究土石坝边坡稳定性的基础。
在实际工程中，对土石坝边坡稳定性进行分析主要采用静力平衡法、有限元法和概率统计方法等多种手段。
静力平衡法是应用最广泛的一种方法，通过平衡受力物体的力和力矩，来确定土石坝边坡的稳定性。
土石坝坝坡稳定分析
力作用下，控制土体强度和变形二者变化 的，并不是作用在破坏面上的总法向应力， 而是土体骨架所承受的有效应力σ'，有效应 力σ'=σ-u。 • u为孔隙压力，对于非饱和土体，孔隙压力 包括孔隙水压力和孔隙气压力。对于饱和 土体，孔隙压力即为孔隙水压力。
• （2）简化的毕肖普法：近似考虑了土条间 相互作用力的影响。
• 对于无粘性土类组成的土坝，或以心墙、 斜墙为防渗体的砂砾石坝体，其坝坡的稳 定分析常采用楔体极限平衡理论，如直线 法或折线法。
土石坝坝坡稳定分析
土坝滑坡的型式
• （1）圆弧滑裂面——当滑裂面通过粘性土 边坡时，滑裂面的形式为圆弧滑裂面。
土石坝坝坡稳定分析
• 式中：G1、G2分别为ADE和BCDE两个楔 形体的自重； 分别为AD面和DC面的土 体内摩擦角； 、 分别为AD面和DC面 与水平方向的夹角。
• 联立二式可求解滑动体的安全系数Kc和土 块间的作用力为P。
• 土块间作用力的方向，《碾压式土石坝设 计规范》（SL274-2001）中建议了两种假 定，一是假定土块间的相互作用力为水平 的；二是假定土块间的相互作用力为平行 于上游坡面和楔底斜面的平均坡度。
下剪切，剪切前及过程都有孔隙水压力， 用以模拟坝体竣工期。（UU） • ②固结不排水剪。试样固结后，在不排水 条件下剪切，剪切过程产生孔隙水压力。 （CU） • ③排水剪。试样固结后，在排水条件下缓 慢剪切，不产生孔隙水压力。（CD）
土石坝坝坡稳定分析
• 抗剪强度指标的选用
• ①施工期与竣工时，按不排水剪或快剪测 定的指标进行总应力分析，总应力分析中 常采用UU和CD的最小强度包线图。（但实 际上施工期，孔隙水压力会部分消散，故 按总应力分析偏于保守。）
土石坝的稳定分析
2)
0
（4-44）
联立式（4-43）和式（4-44），可求得滑动体的
安全系数K和土块间的作用力P。
3．几点说明 （1）上述示例中，只将滑动体分割为两块楔形体。实际上，为更
精确计算，可以将滑动块分割为N个楔形体滑块。此时计算相对要 复杂一些，需要采用试算法或迭代法求解安全系数。具体计算方 法详见王宏硕教授主编的《水工建筑物》。即俗称的老《水工建 筑物》。 （2）为计算简便，在楔形体分割时，均按垂直方向分割； （3）上述示例中，楔形体间的作用力方向取为DC方向。作用力方 向的选取大致有以下4种： ① 作用力为水平的； ② 作用力平行于坡面； ③ 作用力平行于滑楔体底斜面； ④ 作用力平行于坝坡面和滑楔体底斜面的平均坡度。 作用力方向选取的不同，最小安全系数的取值标准野不同。 《SL274－2001 碾压式土石坝设计规范》第8.3.12条中规定了上 述第①、④两种情况下的最小安全系数取值标准。 （4）最危险滑动面的确定 根据理论分析和工程经验，选择多个可能的滑动面进行试算。
《SL274－2001 碾压式土石坝设计规范》第 8.3.12条还规定：采用滑楔法进行稳定计算时， 如假设滑楔之间作用力平行于坡面和滑底斜面 的平均坡度，安全系数应满足上表中的规定； 若假设滑楔之间作用力为水平方向，安全系数 应满足上述第8.3.11条的规定。
4.5.4坝坡稳定分析方法
一、圆弧滑动面稳定计算
规范二：《SL274－2001 碾压式土石坝 设计规范》
《SL274－2001 碾压式土石坝设计规范》 第8.3.9条规定：对于均质坝、厚斜墙坝 和厚心墙坝，宜采用计及条间作用的简 化毕肖普法；对于有软弱夹层、薄斜墙 坝的坝坡稳定分析及其他任何坝型，可 采用满足力和力矩平衡的摩根斯顿－普 赖斯等滑楔法。
探讨土石坝边坡稳定性的设计与分析
探讨土石坝边坡稳定性的设计与分析摘要：在目前的水利水电工程当中土石坝做为一种常用的坝体形式，想要确保土石坝在水利工程中的安全可靠性，首先就应对土石坝边坡的稳定性进行科学的设计与分析。
所以，该篇文章首先简要的叙述了边坡稳定性对于土石坝的重要意义和土石坝的主要功能，而后总结了土石坝在具体工程中出现失稳问题的主要原因及其土石坝边坡自身特点，针对上述问题和特点进行分析后提出了对土石坝边坡稳定性进行设计和分析的具体策略。
关键词：水利工程；土石坝；边坡；稳定性；原因；设计1简述土石坝边坡稳定性的含义与土石坝的具体功能1.1简述边坡稳定性的含义对土石坝边坡进行设计和分析时，应将结构稳定性理论为基本依据，结构稳定性就是确保结构体系在多种外界条件的影响下具备的安全稳定性。
结构稳定性主要包含安全可靠性、适用性及耐久性等几个方面。
结构稳定性的含义：结构在特定条件下和规定周期内能够达到预期的作用。
在具体运用过程中想要实现对定量的科学计算及分析，来获取结构稳定性的参数，因此结合了稳定性的概念。
在对土石坝工程边坡稳定性进行分析和设计时，应在充分考虑工程资金成本的情况下，给予土石坝边坡工程满足设计标准的安全稳定性，让土石坝工程在特定周期内可以具备良好的安全稳定性，使其功能和作用获得充分的发挥。
1.2简述土石坝工程的具体功能（1）能够起到良好的防洪作用。
洪水灾害一直都是危害我国农业以及各方面发展的主要灾害之一。
随着我国水利工程设施的大量兴建，目前已经形成了由大型水利工程、堤坝以及分滞洪区共同组成的较为完善的洪水调控系统。
防洪体系的建设和完善充分体现我国社会经济的快速发展，也切实保护了我国人民生命财产安全，更为我国人民安全安居乐业稳定发展创造了良好条件。
（2）为居民用水提供切实保障。
堤坝建设能够实现对河水流量的合理分配和调节，确保居民用水安全、农业用水安全以及城市及乡镇等的用水安全。
（3）保证社会发展的能源供应。
水力发电在能源结构体系中占据重要地位，是确保我国社会经济及各个行业领域发展的重要保证，更是我国切实履行走可持续发展道路方针战略的重要基础。
54土石坝的稳定分析解析
◎四、稳定分析方法 • （一）圆弧法
◎四、稳定分析方法
• （一）圆弧法—瑞典圆弧法计算公式
• 总应力法：
Kc
Mr Ms
Wi cositgi Wi sin i
cili
• 有效应力法：
Kc
(Wi cosi uili )tgi Wi sini
cili
◎四、稳定分析方法
• （一）圆弧法
2、简化的毕肖普法 瑞典圆弧法不考虑条块间的作用力，不满足每一土
条力的平衡条件，使计算出的安全系数偏低，简化 毕肖普法在这方面做了改进，考虑土条间水平作用 力而忽略竖向作用力，近似考虑土条间相互作用力 的影响。该法仍假定滑动面形状为一滑弧面。
◎四、稳定分析方法
的力对圆心的抗滑力矩ΣMr和滑动力矩ΣMs 。圆弧滑裂面上 的抗滑安全系数为阻滑力矩与滑动力矩的比值K=ΣMr／ΣMs 。 3）比较一系列圆弧滑裂面上的Kc，其中Kmin 所对应的圆弧 面为最危险滑弧，要求Kmin≥[ Kc ]。
◎四、稳定分析方法
• （一）圆弧法
1、简单条分法——瑞典圆弧法 （2）具体计算步骤 1）假定圆心和半径画弧。 2）将滑面上的土体分条编号。
数一般不是最小的，需经多次试算才能找到最小安全系数， 如何能用较少的试算次数找到最小的安全系数。 （1）B.B方捷耶夫法 首先由坝坡中点 a 引出的两条射线，一条为铅直线；另一条与 坝坡成85º角。然后以a为圆心所做的两个圆弧，内外圆弧的 半径R可查相应表格。 两个圆弧与两条射线分别相交于b、c、 d、f。 方捷耶夫法认为最小安全系数的滑弧圆心在扇形bcdf范围内。
◎四、稳定分析方法
• （二）折线法
1、部分浸水的无粘性土坝坡稳定分析，例如心墙坝 的上、下游坝坡和斜墙坝的下游坝坡，以及斜墙坝 的上游保护层和保护层连同斜墙一起滑动时，常形 成折线滑动面。
探讨土石坝边坡稳定性的设计与分析何修文
探讨土石坝边坡稳定性的设计与分析何修文发布时间：2021-08-26T02:34:21.320Z 来源：《中国科技教育》2021年第5期作者：何修文1 黄参2[导读] 随着我国对水利工程的建设速度不断加快，相关的水利建设技术也在不断的加强，但是对于土石坝边坡稳定性施工技术来说，还是存在着一定的问题。
1.身份证号码：142625197xxxx60430；2.身份证号码：43012119810511xxxx摘要：土石坝是在水利工程建设中常见的一种坝体，但是这种坝体在水利工程建设的过程中，极易出现不稳定的现象，给水利工程的安全施工带来了极大的隐患。
因此对于土石坝边坡的稳定性，需要不断的加大研究力度，通过研究与相应的施工工艺相结合，让土石坝边坡的稳定性得到控制，保证施工的安全性。
基于此，本文就从土石坝边坡的稳定性展开分析，同时对提高稳定性的方法进行设计，希望借此可以帮助水利工程在土石坝边坡稳定性的控制上，得到更好的发挥。
关键词：土石坝；边坡稳定性；设计与分析前言：随着我国对水利工程的建设速度不断加快，相关的水利建设技术也在不断的加强，但是对于土石坝边坡稳定性施工技术来说，还是存在着一定的问题。
如果在土石坝边坡的稳定性出现问题，就会直接导致水利工程出现质量问题，严重的时候还会因为土石坝边坡不稳定，使得坝体出现损坏，严重威胁着水利工程的正常使用。
因此就需要加强对土石坝边坡稳定性进行研究，借此来提高水利工程的建设质量。
一、土石坝的作用极其边坡稳定性的涵义1.1土石坝的作用对于水利工程中的土石坝来说，其主要的作用就可以分为以下三点：（1）防洪保安。
我国自古以来就很容易受到洪水的侵袭，以此为了减少洪水带给我国经济上的影响，就相继建立了很多水利工程，通过水利工程来对洪水进行抵挡。
而土石坝的作用就是抵御洪水带来的冲击力，能够将大量的水堵截在水库当中，因此土石坝的稳定性，将直接影响着实际的防洪能力。
（2）保障供水。
水利工程的建设，出了能够抵御洪水灾害的发生之外，还可以起到收集水资源的目的，保证城镇居民的正常用水与农业灌溉的需求。
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土石坝边坡稳定性的设计与分析
摘要：在我国水利工程的建设与施工过程中，土石坝属于一种极为常见的建筑结构，也是十分重要的水工建筑物，在水利工程建筑中有着举足轻重的地位。
通常而言，土石坝结构具有较强的稳定性，其施工工序也比较简单，因而在大部分水利工程中获得广泛应用，特别是北方地区。
同时，土石坝也存在一定缺点，土石坝边坡容易出现不稳定现象，而土石坝边坡的不稳定现象会影响整体工程的安全性。
本文根据水利工程中土石坝相关知识进行阐述，并指出存在的问题及原因，提出水利工程土石坝的设计与防治要点。
关键词：土石坝；边坡稳定；设计分析
引言
在所有结构工程领域，采用可靠度理论与方案进行分析与设计已经成为了当
前的一种趋势，而关于《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》的可靠度理论
已经在很多混凝土结构、混凝土重力坝等项目结构中得到广泛应用，但在土石坝
工程中应用成功案例并不多，必须加大力度提高大坝安全度。
1稳定性理论分析
土坝的稳定性破坏有滑动、液化及塑性流动三种状态。
（1）坝坡的滑动是由于坝体的边坡太陡，坝体填土的抗剪强度太小，致使坍滑面以外的土体滑动力矩超过抗滑力矩，因而发生坍滑或由于坝基土的抗剪强度不足，因而坝体坝基一同发生滑动。
（2）坝体的液化是发生在用细砂或均匀的不够紧密的砂料做成的坝体中，或由这种砂料形成的坝基中。
液化的原因是由于饱和的松砂受振动或剪切而发生体积收缩，这时砂土孔隙中的水分不能立即排出，部分或全部有效应力即转变为孔隙压力，砂土的抗剪强度减少或变为零，砂粒业就随着水的流动向四周流散了。
（3）土坝的塑性流动是由于坝体或坝基内的剪应力超过了土料实际具有的抗剪强度，变形超过了弹性限值，不能承受荷重，使坝坡或者坝脚地基土被压出或隆起，因而使坝体的坝基发生裂缝、沉陷等情况。
软黏性土的坝或坝基，如果设计不良，就容易产生这种破坏。
进行坝坡稳定计算时，应该杜绝以上三种破坏稳定的现象，尤其前两种，必须加以计算以及研究。
2土石坝边坡稳定参数的统计
应用可靠度理论于土石坝稳定问题时应首先确定基本随机变量,这些基本变量可以是几何尺寸、材料性能指标和作用荷载等。
在影响土石坝稳定的诸多因素中,抗剪强度指标c和φ对边坡稳定分析成果的可靠性影响最大,需研究其统计方法、统计特性以及参数取值等问题。
不同的统计方法所得的统计结果受样本容量影响较大,样本的变异性大小对统计结果也有一定影响。
如小浪底工程,样本容量为64,其统计结果相差不超过10%;其它工程样本容量相对较少,统计结果有的相差超过了50%。
相比较而言,φ值相差较小，数值较稳定;粘聚力c的变异性较大,对计算结果影响较大。
因此,在进行可靠度计算时,当粘聚力c的变异性较大且统计子样较少时,可按定值考虑。
此外,直接统计法具有使用方便、概念明确、易于确定随机变量的统计特性等优点,可以作为主要统计分析方法。
随机变量概型分布直接影响可靠度的计算结果,在进行可靠度分析时必须选择一种合适的检验方法检验其概型分布。
随机变量之间的相关性对其方差有重要影响,这种影响有时达40%。
c和φ多呈正态分布,也有服从对数正态和极值1型分布情况,但当统计子样足够多时多呈正态分布。
c和φ值之间呈负相关,有的相关系数高达0.7。
3土石坝边坡稳定分析设计
3.1标准值和分项系数取值问题的考虑
可靠度理论在结构设计中具体体现为结构的设计表达式。
现行的土石坝设计规范不适应《水工统标》的要求,需按其关于概率极限设计法的规定进行修订,以
可靠指标度量土石坝结构的可靠度,并据此采用五个分项系数(结构重要性系数、设计状况系数作用分项系数、材料性能分项系数和结构系数)的设计式，以替代现在的单一安全系数设计法。
分项系数设计式与单一安全系数设计式的不同之处是它由一组分项系数和设计代表值所组成。
按《水工统标》规定,水工结构承载能力极限状态基本组合的设计式可统一写成：
γ
0ψS≤R/γ
d
式中：γ
0为结构重要性系数;ψ为设计状态系数;γ
d
为承载能力极限状态基
本组合的结构系数;S为荷载效应组合设计值,其中包含各种作用荷载的标准值及其分项系数;R为结构抗力设计值,其中含有材料性能标准值及其分项系数。
由于土石坝坝体尺寸较大,尺寸的变异很小,对于一个具体工程和一个固定的运行工况,容重、浸润线位置也是基本不变的,因此,对一个具体的土石坝工程来说,其作用的标准值按定值处理。
《水工统标》规定,在采用极限状态设计法时,岩土材料和土基强度的标准值可采用其概率分布的0.1分位值。
设计式中的分项系数反映各种原因产生的不定性的影响。
通过对分项系数的优选，能使各种设计情况总体上满足规定的可靠度水平(目标可靠指标)。
结构重要性系数在《水工统标》中已有明确规定,对应I、II和Ⅲ级结构,其结构重要性系数分别为1.1、1.0和0.9。
不同设计工况应有不同的目标可靠指标。
对应土石坝工程设计条件中的稳定渗流期、水库水位降落期、施工期稳定渗流遇地震等工作状况,设计状态系数应分别取不同的数值。
根据设计经验,参考《水工统标》给出的确定原则及有关规范的确定方法,本文初步建议设计状态系数对应于稳定渗流期、不利水位情况取1.0,施工期取0.95,水库水位降落期和稳定渗流遇地震情况取0.85。
土石坝结构主要受其自身重力作用。
按《水工建筑物荷载设计规范》(DL5077-1997)的规定,土石坝自重的作用分项系数取1.0。
《水工统标》规定,考虑材料性能对其标准值的不利变异,材料性能分项系数为材料性能的标准值与设计值的比值。
确定结构系数时,应保证采用概率极限状态设计法设计的土石坝的
稳定可靠指标不低于目标可靠指标的规定限值，且设计的土石坝断面与现行规范设计的相比在总体上接近。
在保证可靠指标达到规定值的前提下，II和Ⅲ级土石坝的工程量允许略有减小。
3.2土石坝边坡工程可靠性分析方法
3.2.1蒙特卡洛法
这种方法也可以称作统计模拟方法，是上世纪40年代伴随科技发展与电子计算机发明而被提出来的一种通过计算统计概率作为理论指导的数值计算方法，根据使用随机数解决计算过程中存在的问题，与其对应的方法还有确定性算法。
3.2.2一次二阶矩法
这种方法应用的比较普遍，也可以称为水准Ⅱ法，主要采用输入任意变量的一阶原点矩均值以及二阶中心矩方差的方式计算极限状态下函数一阶原点矩与二阶中心矩，并以此来明确可靠度指标的相关定义，通过对可靠度指标对土石坝边坡可靠性进行评价，所以也属于一种可靠度的指标法。
其中根据任意变量进行实际分布的情况还包括以下两种：第一种是在不需考虑任意变量实际分布的基础上，假定服从正态或数正态分布，导出相关可靠度的解析表达式以后，对边坡稳定可靠度展开合理的分析与计算。
而分析土石坝边坡稳定可靠度时需要引入泰勒级数平均值，也就是中心点的方式展开，所以也可以叫做中心点法。
第二种是对任意变量实际分布进行全面深入的考量以后，一旦确定是非正态分布，则将其当量正态化，并在设计点的位置进行迭代，用以对边坡可靠度指标进行计算，与其对应的方法是可靠指标法。
4结束语
虽然土石坝边坡稳定性受到多重因素影响,并且其中还存在大量不可控因素,但如果能够通过稳定性分析和计算等方式的应用,则能够极大程度地减少预算与实际之间的差值,进而逐渐提高土石坝边坡稳定性,为社会提供良好的服务。
参考文献
[1]王维娜，殷秀海.土石坝边坡稳定性分析的应用研究[J].水利科技与经济,2009,15(2):117-118.
[2]郭常来,孔繁友,杨子荣.改进圆弧法在土石坝边坡稳定性研究中的应用[J].工业建筑，2005,35(S1):540-542.
[3]罗盈.土石坝边坡稳定可靠度分析与设计方案研究[J].水工建筑，2016，1（8）：16-18.。