路堑边坡稳定分析(郑颖人院士)
某填方路基高边坡稳定性分析
若 干 问题及 改 进方 法 ［］ Ｊ ．水资 源 与水 文 工程 学报 ，
２ １ ，２５ ：８ ３ ． ０ １２ （ ）２ — ０ ‘ ［ ］胡二中 ， ２ 黎超群． 超声单面平测法检测混凝土构件裂缝深 度 的探讨［ ］ Ｊ． 中外建筑 ，０ １ １ （２ ： １— １． ２ １ ，７ １ ）１２ １４
地 质勘察报告［ ］ Ｒ． ： 成都 四川省交通运输厅交通勘察设
计 研究 院 ，０ １ ２１．
工 车辆 随 时加载 ， 更加 容 易使边 坡失稳 。本 次暴雨 ，
造 成 此 段边 坡形 成 滑 坡 ． 与本 段 填 方边 坡 中部 为斜
［］ ４ 黎
［ ］李 ５
智 ， 寿增 ， 国， 大 田湾滑坡稳 定性 及其敏感 朱 王经 等．
较大， 滑坡 体分 布见 图 １ 。
源（ 陕西 界 ） 至达 州 （ 州坝 ） 徐 高速 公路 在此段 以路 堤
图 １ Ｋ ２＋ ５ １ ８ ９ ０—１ ９ ４ ０滑 坡体 分布 图 ２＋５ 收 稿 日期 ：０ ２ ０ — ８ ２ １— ９ ０ 作者简介 ： 漆 稳 （９ ８ ）男 ， 大 英 人 ， 士研 究 生 ， 研 究 方 向 ： 结 构 。 １ ８ 一 ， 四川 硕 主要 建筑
［ ］李 围 ， １ 叶裕 明 ， 刘椿 山 ， Ａ Ｓ Ｓ土木工程应 用实例 等．Ｎ Ｙ ［ ． ２版 ． 京 ： Ｍ］ 第 北 中国水利水 电出版社． ［ ］赵 尚毅 ， ２ 郑颖 人 ， 唐树 名． 路堑边坡施 工顺 序对边坡稳定 性 影 响数值 模 拟分 析 ［］ 下空 间 ，０ ３ ２ （ ）３ ０ Ｊ． 地 ２０ ，３ ４ ：７ —
郑颖人 院士 演讲PPT茅以升与国际会议 有限元极限分析法在隧道稳定分析中的应用
1975, Zienkiewicz put forward FEM strength reduction. Through reducing c and of the rock and soil until failure happens, calculations show that the safety factor is the multiple of reducing the strength.
Pressure arch of deep-buried tunnel （普氏压力拱）
Shallow-buried theory by Terzaghi（太沙基）
Modern failure mechanism of tunnels
（现代的隧洞破坏机理）
► Based on elastic-plastic theories ► Rabcewicz crack wedge
（深埋隧洞破坏的现场监测）
（1）The anchor on the arch top bear small force, while that in the two sides bear large force. 顶部锚杆受力小 侧面锚杆受力大 侧向位移大 垂直位移小
（2）The average horizontal displacement of steel frame is 19mm .The average difference of settlement between arch top and arch foot is 9.8mm.
Buried depth:12m safety factor:0.7
When the buried depth is between 10m and 18m, the safety factor keeps constant basically and two crack surfaces appear respectively on the arch top and side wall.
公路路堑边坡加筋土挡墙处治的稳定性分析
加筋土是一种在土中加入加筋材料而形成的复合土。
在土中加入加筋材料可以提高土的强度，增强土体的稳定性。
土工加筋技术通过在土中加入加筋材料而使整个土工系统的力学性能得到改善和提高的一种土工加固方法，形成的结构亦称为加筋土结构。
加筋土陡坡和加筋土挡墙与传统支挡结构相比，具有以下优点［1］：（1）结构新颖、造型美观。
加筋土结构新颖，巧妙地利用了面板、填料和加筋带。
面板可根据环境和需要构思出各种图案，与景观、环境、相邻建构物等配套协调。
（2）技术简单、施工方便。
加筋土结构虽然机理复杂，但结构简单，技术容易掌握，需要的施工机械极少，不需专门的施工机具，施工十分方便。
（3）要求较低、节省材料。
加筋土各组成部分对材料的要求不高，大宗材料为加筋土填料（一般填土），其来源广泛，易于获得，能较显著地节省材料用量。
（4）施工速度快、工期短。
加筋土结构由于技术简单、施工容易方便，而且材料用量少，现场土石方量减少，圬工量大大减少，从而相应地缩短了工期。
（5）适应性强，应用广泛。
加筋土技术的应用经过几十年的发展，已从公路路堤、路肩发展到应用于其他各种支挡结构和边坡防护。
1工程概况该段路堑属于剥蚀低丘地貌。
场区位于山坡中下部，山坡较为平缓，自然坡度约18～25°，山顶高程约90m ，地形稍有一定的起伏，山上植被发育，山下为村庄民居和荔枝种植地，坡面斜平。
依据勘察资料，揭露地层岩性如下：碎石土、亚粘土，揭露厚度0.50～3.80m ；全风化砂岩、粉砂质泥公路路堑边坡加筋土挡墙处治的稳定性分析胡小告1，魏浩2，3（1.安徽省公路运输管理局，安徽合肥230022；2.河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，江苏南京210098；3.河海大学岩土工程科学研究所，江苏南京210098）摘要：以广东省某高速公路路堑边坡滑坡加筋土挡墙处治方案为研究对象，详细地分析了加筋土处治公路路堑滑坡的优缺点；分别运用极限平衡理论与有限元强度折减法计算路堑边坡加筋前后稳定性安全系数；将极限平衡理论与有限元强度折减法计算结果相结合，对该滑坡加筋土边坡处治技术进行稳定性分析评估。
浅谈边坡稳定性分析的常用方法
０ 引言 ．
极 限 平 衡 分 析 法 数 值 计 算 方 法 方 法 和可 靠 尺度 描 述 边 坡 工程 系 统 的 质 量 。 模 糊 数 学 法 是 将 模 糊 理 论 应 用 于 边 坡 稳 定 性 分 析 中 ，用 隶 属 函数 代替确定性分析法 中非 此即彼 的量 ，对那些边 界不清的过渡 问题进行 描述 ，应用模糊模式识 别和模糊聚类分析方 法对影响边坡稳定 的因素 进行分析 ， 最后用综合评价理论对边坡稳定性进行 总的评 价。 但其各个 因素 的权 重 分 配 多 由经 验 确 定 ， 观 判 断性 较大 。 主 灰 色 预 测 系 统 法 是 将 边 坡 视 为 一 个 灰 色 系 统 ，根 据 影 响 边 坡 稳 定 性 的不确定性 因素之 间发展状态 的相似或相 异程序 ，来衡量各个 因素 间 的关 联 程 序 ， 定 它 们 对 边 坡 稳 定 性 影 响 的 主 次 关 系 ， 而 对 边 坡 的 确 从 稳定进行分析 。 ２４免疫粒子群算法 ． 粒 子 群 算 法 是 一 种 基 于 种 群 搜 索 策 略 的全 局优 化 算 法 ，其 算 法 简 单， 参数 少 ， 有 较强 的全 局 优 化 能力 具 。它 属 于 人 工智 能 预 测 方 法 ， 个 一 “ 子 ” 是 问题 域 的优 化 解 ， 有 位 置 和 速 度 变 量 ， 决 定 其 飞 翔 的方 粒 就 具 以 向和距离 ， 根据粒子 的适应值 比较 ， 追随种群 中的最优 粒子进行 自适应 搜索 ， 不断迭代找到最优解。运用免疫粒子群算法进行边坡稳定性分析 ， 能够有效 、 准确地确定临界滑动面位置 ， 具有较好 的全局搜索能力日 。 ２５重 度 增 加 法 ． 根 据 我 国学 者 郑 颖 人 院 士 的研 究 ， 度 折 减 法 的 基 本 原 理 是 ： 理 强 在 想弹 塑性 有限元计 算中将边 坡岩土 体抗剪 切强度参数 （ ｃ粘聚 力 ， （ ｐ内 摩擦角） 渐降低直到其达 到破 坏状态为止 ， 逐 程序 可以 自动根 据弹塑性 计算结果得到破坏滑动面 ， 同时得到边坡 的强度储备安全 系数 Ｆ 。对 ｃ ， ‘的 折 减 如 公 式 （） Ｐ １： ｃ ｃＦ ＇ ／ ‘＝ｐ ＝ ｐ ￣Ｆ ／ （） １ 重度增加 法的计算原 理… 与强度折减 法正好相反 ， 重度增加 法是 保持岩土体 的抗剪 强度指标 ｃ （ ， ｐ为常数 ，通 过逐步增加 重力加速度 ｇ 的 方 式 ， 复 进 行 有 限 元 分 析 ， 至 边 坡 达 到 临 界 破 坏 状 态 ， 时 采 用 反 直 此 的 重 力 加 速 度 ， 实 际重 力 加 速 度 鼬 之 比 即 为该 边 坡 的 安 全 系 数 ， 与 即
几种边坡稳定分析方法
常用条分法的核心假定与郑颖人统一格式验证1、简化Janbu法：假定：土条侧向力的倾角β为常数，等于边坡的平均坡度Ωα且为0，即β=Ωα=0。
验证：T i=tanβi E i，其中βi为定值，又β=0，则tanβi=0，即T i=0，所以对应统一格式T i=A i E i+X i，则A i=0，X i=0，符合假定统一格式。
2、陆军工程师团法：假定：土条侧向力的倾角β为常数，等于边坡的平均坡度Ωα，即β=Ωα。
验证：T i=tanβi E i，所以对应统一格式T i=A i E i+X i，则A i=tanβi=tanΩα，X i=0，符合假定统一格式。
3、罗厄法：假定：土条侧向力的倾角β等于该土条底面倾角α和顶面倾角Ω的平均值，即β=β’=（α+Ω）/2。
验证：T i=tanβi E i，所以对应统一格式T i=A i E i+X i，则A i=tanβi=tan（α+Ω）/2，X i=0，符合假定统一格式。
4、不平衡推力法（传递系数法）：假定：条间力与水平方向倾角βi等于该土条条底倾角αi，即βi=αi证明：由几何关系，T i =tanβi ∙E i ，套用条间力基本假定表达式：T i =A i ∙E i +X i ，则A i =tanβi ，X i =0。
由假定，βi =αi ，因此得到A i =tanαi ，X i =0。
5、Sarma 法（Ⅰ）：假定：条底与条块界面具有相同的安全系数，即F S = F S ’=[C avi ’h i + (E i -P wi )tan φ’avi ]/ T i ，tan φ’avi 为条块界面上的加权平均抗剪强度指标。
验证：由假定得T i =C avi ’h i /F S + (E i -P wi )tan φ’avi /F S= E i tan φ’avi /F S +C avi ’h i /F Si −P wi tan φ’avi /F S ，其中tan φ’avmi = tan φ’avi /F S ，C avmi ’=C avi ’/F Si ，所以对应统一格式T i =A i E i +X i ，则A i =tan φ’avmi ，X i =C avmi ’ h i −P wi tan φ’avmi ，符合假定统一格式。
边坡稳定分析的一些进展_郑颖人
第21卷 第4期 地 下 空 间 V o l.21 N o.4 2001年12月 U N DERG RO U N D SP ACE Dec.2001 文章编号:1001-831X(2001)04-0262-10边坡稳定分析的一些进展郑颖人,赵尚毅,时卫民,林丽(后勤工程学院,重庆 400041)摘 要:本文介绍近年在用极限平衡法与有限单元法,分析边坡稳定性方面的一些进展,在基于极限平衡的解析法上,我们导出了多阶斜坡的稳定安全系数与滑裂面角度的计算公式。
这对岩质边坡的设计有很高的实用意义。
导出了目前采用的各种条分法的统一计算公式。
对于非严格条分法,用一个平衡方程并假设条间力的作用方向,即能求得安全系数;对严格条分法,用二个平衡方程,并假设条间力的作用方向或条间力的作用点位置,就能求出安全系数。
统一式是一简单的迭代式,因而计算简便,并有很高精度。
提出了两种用有限元法求边坡稳定安全系数的方法:一种基于极限平衡法,对土质边坡采用圆弧搜索法,对岩质边坡采用在滑移面上布置节理单元的方法。
另一种采用有限元强度折减法,便于采用大型软件,是一种很有前途的求边坡稳定安全系数的新方法。
关键词:边坡;稳定性;极限平衡法;有限元法;边坡稳定安全系数中图分类号:TU457 文献标识码:A1 前言随着我国的改革开放,国内基础设施建设蓬勃兴起,尤其是西部大开发,为边坡工程的发展创造了良好条件。
然而,边坡的稳定分析,参数选用,至今仍是一大技术难题,特别是岩质边坡尚没有实用的分析方法。
近年来,我们在用极限平衡法与有限单元法,分析边坡稳定性方面作了一些工作,本文就是介绍这方面的进展。
2 极限平衡法的进展2.1 边坡稳定安全系数定义极限平衡法是边坡稳定分析中最常用的方法。
它是通过分析在临近破坏状况下,土体外力与内部强度所提供抗力之间的平衡,计算土体在自身和外荷作用下的土坡稳定性程度,通常以边坡稳定系数表示:收稿日期:2001-06-15作者简介:郑颖人(1934-),浙江宁波人,教授,博士生导师,从事岩土本构关系理论及数值分析方面教学与研究工作。
山区道路深路堑边坡稳定性分析及支护设计
山区道路深路堑边坡稳定性分析及支护设计摘要：山区道路建设产生的深路堑边坡，由于受地形地貌、工程地质、水文和外力作用等因素制约，其边坡稳定性分析较复杂，边坡支护须综合考虑多因素进行设计。
基于“固脚强腰”边坡支护设计理念，本文结合工程案例，通过对深路堑边坡支护前赤平投影和计算分析，支护设计后再次计算验证，检验支护设计方案的安全性和可行性，为类似山区道路深路堑边坡工程的稳定性分析和支护设计提供参考。
关键词：山区道路；深路堑；边坡稳定性分析；支护设计。
中图分类号：TU43文献标识码：A文章编号：1 引言山区道路总体设计时平纵选线宜利用山势及地形，尽量避免路基高填深挖形成高边坡。
深路堑边坡受地形地貌、工程地质、水文和其他外力作用等因素制约，其边坡稳定性分析较复杂，边坡支护须综合考虑多因素进行设计。
本文结合工程实例，充分掌握路基深路堑边坡设计条件，准确研判边坡破坏机制，提出合理的设计方案，经计算验证边坡稳定性满足规范要求，并做好边坡防护及排水措施，保证路基边坡的安全性。
2工程概况2.1地形地貌拟建山区道路深路堑边坡场地属构造剥蚀浅丘地貌，整体呈斜坡及沟谷地形，南北走向，沿线植被茂密。
场地内为斜坡地段，地势陡峻、地形坡度约为20～35°，局部地形坡度达到50°，沿线地形起伏变化较大，整体地势呈南低北高。
2.2地层岩性据现场调查及钻探揭露，地层由新至老分述：①素填土：紫褐色，主要由砂岩、泥岩块石和碎石及粘性土组成，局部含有少量的建筑垃圾、生活垃圾。
块、碎石含量26～40，粒径一般10～1080mm，结构主要呈松散～稍密状，稍湿。
该层主要分布于场地地表，堆填时间一般在3年以上，钻探揭示厚度0.43～8.02m。
②粉质粘土：黄灰、黄褐色，软塑～可塑状，含植物根系及有机质。
切面较光滑，稍有光泽，韧性中等，干强度中等，无摇震反应。
该层在场地内分布较广，钻探揭示厚度0.43～16.32m，属残坡积成因。
隧道稳定性分析与设计方法讲座之三_隧道设计理念与方法_郑颖人
对深埋隧道，按照散体力学压力拱理论，给出隧道 围岩的松散压力，并以结构力学计算方法计算衬砌的 安全系数，作为设计依据。但这种算法与深埋隧道实 际受力情况相差较远，也与当前隧道及时支护的施工 方法不相适应。拱形深埋隧道并不存在压力拱，其破 坏主要来 自 隧 道 两 侧，围 岩 主 要 承 受 形 变 压 力。对 于 施 工 中 ，隧 道 围 岩 块 体 脱 落 和 局 部 失 稳 ，也 应 按 块 体理论计算松散压力。浅埋隧道一般按松散压力计 算 ，采 用 浅 埋 隧 道 相 应 的 计 算 公 式 ，通 常 实 测 压 力 会 远小于计 算 压 力，计 算 偏 于 保 守。但 浅 埋 隧 道 还 应 考 虑 雨 水 、环 境 等 对 围 岩 强 度 降 低 的 影 响 ，尤 其 是 土 体隧道和具 有 不 良 裂 隙 的 岩 体 隧 道，浅 埋 隧 道 计 算 公式还有待改进。
现行的隧道深、浅埋分界是基于散体理论，以隧道 顶部上方能否形成压力拱为原则，按压力拱原理，深埋 隧道能形成压力拱可以自稳，因而深埋隧道一定是稳 定的；浅埋隧道按理是不稳定的，但按浅埋围岩压力公 式计算，围岩可能稳定，也可能不稳定。至于隧道深、 浅埋分界线的确定原则上是基于压力拱高度，而目前 并没有从理论上导出压力拱高度，因而一般采用经验 值。如普氏压力拱拱高按岩石坚硬系数确定，而国内 规范采用经验统计值，所以至今仍是人为经验值。按 这种分法深、浅埋分界高度不仅与洞形、洞跨有关，还 与围岩的强度有关。
Tunnel Design Idea and Tunnel Design Method
路堑边坡稳定分析(郑颖人)
条分法分类： 条分法分类： 严格条分法—力全部平衡（4个未知数 （ β , h , F ,N ）和三个方程， 假设 β 或 h 非严格条分法—力部分平衡 （3个未 知数（ β , F,N ）和二个方程）, 假设 β
整体力及力矩平衡方程 (包含各种方法的假设条件 包含各种方法的假设条件) 包含各种方法的假设条件 条底法向力方程 条间力及条间力矩逆推方程 安全系数统一求解格式
路堑边坡稳定分析
郑颖人
院 士 博士生导师
中国人民解放军后勤工程学院
1、前言 2、用极限平衡法求边坡稳定安全系数的 统一求解格式 3、边(滑)坡稳定安全系数的分析 4、不平衡推力法的稳定安全系数分析 、 5、不平衡推力法中的推力分析 、
1、前言
• 边坡危害： 边坡危害： 2002年 月武隆，边坡坍塌死79人 2002年5月武隆，边坡坍塌死79人 79 1972年 月香港，边坡坍塌死138人 1972年6月香港，边坡坍塌死138人 138 • 滑坡危害： 滑坡危害： 1963年意大利，瓦依昂水库死2600人 1963年意大利，瓦依昂水库死2600人 年意大利 2600 1983年中国，东乡县洒勒黄土滑坡死227人 1983年中国，东乡县洒勒黄土滑坡死227人 年中国 227
算例边坡2 图2.3 算例边坡
算例边坡2 表2.6 算例边坡2中土的材料参数
土层 上土层 软弱夹层 下土层
rd容重 rd容重g (kN/m3) 18.84 18.84 18.84
粘结力c (kPa) 28.45 0.0 28.45
内摩擦角j ( °) 20.0 10.0 20.0
表2.7 安全系数迭代计算过程
8
Spencer 法
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
含软弱夹层的路堑边坡开挖稳定性分析
第２ ９卷 第 ４期
２１ ０ ２年 ８月
贵州大学学报 （ 自然科 学版 ） Ｊｕｎ ｌ ｆ ｕｚｏ ｎｖｒ ｔ Ｎ ｔｒｌ ｃ ｎ ｅ） ｏｒａ ｏ ｉ ｕＵ ｉ ｓｙ（ ａ ａ Ｓｉ ｃｓ Ｇ ｈ ｅｉ ｕ ｅ
Ｖｏ． ２ Ｎｏ ４ １ ９ ． Ａｕ ． ２ ２ ｇ ０１
结果 显 示 ， 坡体 内软弱 夹层 对 边坡 的稳 定性 影响 较 大 ， 应提 高重视 ， 坡在 该 夹层 处 出现 了较 大 边 的水 平位 移 ， 因此 该 夹层 是 潜在 的 滑移 面 ， 开挖 坑底 出现 了较 大的 隆起 现 象 ， 应提 高重视 ， 在 也 避 免道路 修 筑 以后 出现 开裂现 象。
Байду номын сангаас
［］ ４ 黄井武 ， 陈晓平 ， 周秋娟 ． 堑边坡施工过程离心模 型试验及 路
数值模拟研究［ ］岩土力学 ， ００，ｌ ｓ ）４ ２—４７ Ｊ． ２ １ ３ （２ ：２ ２．
［ ］ 尚毅 ， ５ 赵 郑颖人 ， 唐树名． 路堑边坡施工顺序对边坡稳定性影
响数值模拟分析［ ］ 地下空间 ，０ ３ ２ （ ） ３０—３４ Ｊ． ２ ０ ，３ ４ ：７ ７． ［ ］Ｉ ｓａＣ ｎｕｔ ｇＧｏ ｐＩｅ ． Ｌ Ｃ ｕｅ ’ ａｕｌ ｖｒｉ ５ ０ ６ ｔ ｃ ｏｓｌｎ ｒｕ ｎ ． Ｆ Ａ ｓｒ ｓｍ ｎ ａ（ ｅｓ ｎ ． ） ａ ｉ ｏ ［ ． ｎ ｅｐ ｌ ： ａｅ ｏｓｌｎ ｒｕ ｎ ， ０５ Ｍ］ Ｍｉｎａｏｉ ｈ ｓａＣｎｕｔ ｇＧｏｐＩｅ ２０ ． ｓ ｉ ［ ７］郑颖人 ， 赵尚毅 ， 邓卫东 ．岩质边坡破坏机制有限元数值模拟 分析 ［ ］ 岩石 力学与工程学报 ，０ ３ ２ （ ２ ：９ ３—１５ ． Ｊ． ２ ０ ，２ １ ） １４ ９ ２ ［ ］郑颖人 ， ８ 叶海林 ， 黄润秋．地震边坡破坏机制及其破裂面的分 析探讨 ［ ］ 岩石力学与工程学报 ，０ ９ ２ （ ） １ １ Ｊ． ２ ０ ，８ ８ ：７４—１２ ． ７３
采用有限元法分析路堤边坡稳定问题
问题 克服 传 统极 限平衡 方 法 中将 土 条假 设 为 刚体 的缺 点 ，并 可 以考虑 土体 的弹 塑性 本构 关 系，以及能模
拟 边坡 的 失稳 过程 和 滑移 面 的形状 ， 已经得 到越 来越广 泛 的应 用。 本文 的有 关方法可 为相 关路 基工程 分 析提供 参 考。 【 关键 词】 有 限元法 边坡 稳 定 强度折 减 塑性滑 移 区域
在 我 国 ，郑 颖人 院士将 其称 为 “ 强度折 减法 ”【。 １ 】 基于 强 度 折 减 理 论 的有 限元 法 分 析边 坡 稳 定 性 的 种 软件 获得 的有关 计算 结果进 行 了对 比，吻合 较好 。 基本 原理 ，是将 边坡 土体 的实 际强度 参数 ｃ和 同 本 文 的有关 方法可 为相 关工程 分析 时提供 参考 。 时除于 一个折 减系 数Ｋ （ 于 １的系数 ），得到 一 大 组折减 后 的新 的Ｃ和 ” ” ，即： 尧 国皇 ，深 圳 市 市 政 设 计研 究 院有 限公 司 ｃ ＝ｃ／ （） ” １
１ 前 言
频 发 的 地 质 灾 害 以及 大 量 灾 害 治 理 资 金 的投 入 ，使得 滑 （ 坡 稳 定性 问题成 为 中、西部 开发 中 边） 的热 点与难 点问题之 一 。例 如 ２ ０ ０ １年 ，重庆市 云 阳 县就发 生两 次大型滑 坡 ，重庆 市武 隆边坡 失稳坍 塌造 成 ７ ９人死 亡 。 重庆市 近 ２ ０年来 累计发 生地质 灾害 ３ ３ １ ３万处 ，仅 ２ ０ ０ ０年就发 生 ６ ７ ３ １处 ，受 灾 １ １ ３万人 ，倒 塌房屋 ８ ６ ９３ １ ８万 间 ，直接经 济损 失 ７６ １ ７亿 元 【。图 １（ ）所示 为 ２ ０ １ 】 ａ ０ ９年 ３月 ９日在 甘肃 省永靖 县盐 锅峡镇 发生 滑坡灾 害 ，图 １（ ）所 ｂ 示 为江西省 景德 镇市 国家 ４ Ａ级 风景旅 游 区瑶里虎 头 岗地 段 的滑坡 灾害 。因此 ，研 究边坡 的稳 定性有 十分 重要 的工程 意义和 社会 意义 。 边 坡 稳 定 分 析 是经 典 力 学 最 早试 图解 决 而 仍 未 圆满 解 决 的课 题 之 一 【 ， 于 目前 的工 程 而 言 ， ‘】 对 １
路堑边坡
（2）考虑垂直力方向与力矩平衡（VM法） 简化Bishop法 （设条间力合力作用方向水平）
i 0
（3）考虑垂直方向与水平方向力平衡（VH法）
简化Janbu法
（设条间力合力方向水平）F f 0 F0
罗厄法（设条间力倾角为底面角与顶面角 之和之半） 1
tan i
2
(tan i tan i )
• 技术不成熟：
勘察搞不清，设计凭经验，资金花费大。
云南元磨高速公路147公里， 30米以上高边坡370 余个，修建时已滑177次以上。
• 边坡分类： 一般边坡：土坡、岩石边坡 高边坡：土坡（高于15米） 岩石边坡（高于30米）
• 边坡稳定分析方法： 极限平衡法
安全系数
抗滑力 Fs 下滑力
有限元法 有限元强度折减法
边坡体的垂直条分和受力分析
有限元单元网格划分
2 用极限平衡法求边坡稳定安全系数的
统一求解格式
平面滑面——解析解 圆弧滑面和任意滑面——条分法(求每一 条块体滑面上的下滑力与抗滑力，然后加起 来。) 若已知整个滑面上下滑力等于抗滑力F=1 条件，则问题为静定。 超静定问题：未知数多于方程数，都需作假定。 常用13种方法。
2.1
平衡条件
（1）考虑所有平衡条件（水平、垂直方向、 力矩平衡）：
tan i HVM：Spencer法（条间力倾角为常数）
Morgenstern-Price法（条间力倾角为某一函数） tan i f ( xi ) Sarma （Ⅱ）法（界面上剪切强度与界面上强度 成比例）
hi ( Ei p wi ) tan avi c avi Ti F
0.1827 0.2126 0.2337 0.2326 0.2326
基于全动力分析法的地震边坡与隧道稳定性分析
基于全动力分析法的地震边坡与隧道稳定性分析 郑颖人1,2,叶海林1,2,肖 强1,2,李安洪3(1.后勤工程学院军事建筑工程系,重庆400041; 2.重庆市地质灾害防治工程技术研究中心,重庆400041;3.中铁二院工程集团有限责任公司,成都610031)摘要:目前地震边坡和隧道稳定性分析方法尚有一些不尽如人意的地方,如地震边坡的破裂面假定为剪切破裂面,这与汶川地震边坡破坏现象不符;地震边坡稳定性分析采用时程分析法,假定在某一时刻加速度作用下,将其作为静力问题来计算边坡稳定安全系数,没有充分考虑加载的动力效应;同样,未考虑地震作用下隧洞围岩的拉破坏,对隧洞围岩破坏缺少动力稳定性标准,也不能充分考虑隧洞围岩与衬砌的动力效应。
为此,基于有限元强度折减法,提出了一种完全的动力分析方法——强度折减动力分析法,计算中同时考虑剪切强度和抗拉强度参数的折减,并采用计算不收敛和位移突变综合判断边坡和隧道是否动力失稳破坏,以极限状态时的强度折减系数作为地震边坡和隧道的动力稳定系数,由此获得拉、剪组合破裂面与全动力稳定安全系数,充分考虑了动力效应。
关键词:边坡工程;隧道工程;地震;安全系数;完全动力分析法中图分类号:T U311.3 文献标识码:A 文章编号:1672-2132(2010)增刊-0279-070 引言目前,边坡抗震设计计算中,即使采用先进的时程分析法也存在如下问题:其一,有限元时程分析法是以某一时刻应力作为荷载进行计算,这就意味着把动力问题作为静力问题处理,没有充分考虑加载中的动力效应,例如通常以峰值时刻荷载求得最小安全系数,实际上由于动力效应,实际破坏荷载小于峰值时刻荷载,由此算出的安全系数偏小,因而需要设法修正这种算法;其二,时程分析法计算中,采用边坡静力分析中求得的滑面,而实际上在地震作用下,滑面已不是静力作用下的剪切滑面,而是既有拉破坏又有剪切破坏的拉-剪组合破裂面,需要在动力计算中,直接求得拉-剪组合破裂面[1-4]。
桥隧过渡段纵向边坡稳定性分析
I桥隧过渡段纵向边坡稳定性分析李会强王凯袁晓波(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京100055)摘要：依托太焦铁路某桥梁隧道过渡段纵向边坡加固工程，文章采用解析法分析了天然、暴雨与地震条件下不同施工阶段对应 的边坡沿深层软弱面滑动和沿基底接触面滑动的安全系数，并对比了抗滑桩施工前后稳定系数的变化。
结果表明：抗滑桩施 工前，天然状态下边坡各施工阶段的安全系数均大于暴雨状态与地震状态：隧洞开挖造成安全系数提高或与开挖前持平，施 加外部附加菏载会造成安全系数稍微减小：抗滑桩施做后，显著提高了天然、暴雨和地震状态下所有施工阶段的过渡段边坡 安全系数：沲加外部荷载会造成边坡安全系数减小，沿基底接触面滑动破坏的稳定性受外部荷载影响甚微。
关键词:桥隧过渡段；边坡：稳定性：抗滑桩 文献标识码:A 中图分类号：U45文章编号：2096-4137 (2021) 08-73-04D0I ： 10.13535/ki.10-1507/n.2021.08.28Stability analysis of the logitudinal slope at the bridge-tunnel transition sectionLI Huiqiang, WANG Kai, YUAN Xiaobo(China Railway Engineering Design Consulting Group Co., Ltd., Beijing 100055, China)Abstract : This paper investigates the effect of anti-slide piles embedded in the longitudinal slope at the bridge-tunnel transition section in Taijiao railway via the changes of factor of safety before and after this measure. Several analytical methods are adopted to compute the safety factors of the slope along the deep weak surface and the base contact surface under the natural, heavy rain and seismic conditions. Before using the anti-slide piles, the results show that the factor of safety of the slope under natural conditions is larger than those of other two scenarios; tunnel excavation will not significantly affect the factor of safety of the slope, and the application of additional external load will slightly decrease the factor of safety. However, with the anti-slide piles, the results show that the factors of safety of the slope are significantly improved when compared with those of the slope without anti-slide piles. In addition, the effect of external loading only has minimal effect on the stability of the slope along the base contact surface due to the anti-slide piles.Keywords : bridge-tunnel transition section; slope stability; anti-slide pile桥梁-隧道过渡段中不可避免地产生平行于线路方向的 纵向边坡，其位于桥梁端部，靠边坡上的承台支撑，同时也 位于隧道洞口下方，靠边坡上的基底支撑。
路堑边坡稳定分析浅析
路堑边坡稳定分析浅析摘要：探讨公路路堑边坡防护工程中边坡失稳的原因，结合福建东南部惠安县实际工程，建立相应模型分析边坡，针对不同的边坡类型采取的防护措施。
关键词：土质边坡滑动面抗滑力饱和重度一、综述工程实际情况边坡地质描述1边坡的破坏类型，根据边坡的物质组成及坡体结构特征，大致可以将边坡划分为土质边坡和岩质边坡。
土质边坡是指构成边坡主体为土类物质；岩质边坡是指构成坡体的主体由岩体组成。
由于岩质边坡相对较稳定，防护形式简单，故本文仅对土质边坡进行加以分析。
边坡破坏形态千差万别,土质边坡破坏一般拟合为圆弧面破坏(粘性土质)和平面破坏(砂性土质)；类土质边坡主要是指坡残积土边坡,风化土边坡等，破坏一般沿坡残积结合面或坡残积与基岩面等处成近似圆弧面滑动破坏。
2项目所处地理环境项目的地质构造为长乐—南澳深断裂呈北东走向平行于海岸线分布，该断裂带斜贯项目所在地。
边坡土层构成如下：(1)耕植土①(Q4ml)成分主要为粘、粉粒和植物根系，含有机质，该层力学强度较低，工程性能差。
(2)粉质粘土②(Q4dl)成分主要为粘、粉粒，含石英中细砂粒5%～10%，刀切面规则，稍有光泽，摇震无反应，韧性、干强度中等。
该层力学强度中等，工程性能较好。
(3)残积砂质粘性土③(Qel)原岩结构特征清晰，成分主要由长石等易风化矿物风化形成的次生粘土矿物和石英颗粒和少量云母碎片组成，属中等压缩性土，天然状态下力学强度较高。
(4)全风化花岗岩④(γ52)灰黄、灰白色，坚硬，风化强烈，原岩中粗砂粒花岗结构尚可辨认，长石矿物已风化成粘土矿物，岩体风化成土状，岩体完整性程度为极破碎，属极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。
(5)强风化花岗岩⑤(γ52)砂砾状强风化花岗岩⑤-a：该层中粗粒花岗结构尚清晰，岩石结构大部分已破坏，呈散体状结构，大多数长石等易风化矿物已风化成粘土矿物，残留有少量硬质小岩块，属极软岩，岩体完整性程度为极破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。
（郑颖人）极限分析有限元法讲座_有限元强度折减法中边坡失稳的判据探讨
第26卷第2期 岩 土 力 学 V ol.26 No.2 2005年2月 Rock and Soil Mechanics Feb. 2005收稿日期：2004-08-02 修改稿收到日期：2004-08-02作者简介：赵尚毅：男，1969年生，博士，从事岩土工程稳定性极其数值分析研究。
E-mail:********************文章编号：1000－7598－(2005) 02－0332－05极限分析有限元法讲座——Ⅱ有限元强度折减法中边坡失稳的判据探讨赵尚毅1，郑颖人1 ，张玉芳2（1.后勤工程学院 土木工程系，重庆 400041；2.铁科院深圳铁科岩土工程公司，广东 深圳 518034）摘 要：边坡失稳，滑体滑出，滑体由稳定静止状态变为运动状态，同时产生很大的且无限发展的位移，这就是边坡破坏的特征。
有限元中通过强度折减使边坡达到极限破坏状态，滑动面上的位移和塑性应变将产生突变，且此位移和塑性应变的大小不再是一个定值，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，此时，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。
塑性区从坡脚到坡顶贯通并不一定意味着边坡破坏，塑性区贯通是破坏的必要条件，但不是充分条件，还要看是否产生很大的且无限发展的塑性变形和位移，有限元计算中表现为塑性应变和位移产生突变。
在突变前计算收敛，突变之后计算不收敛，表征滑面上土体无限流动，因此可把有限元静力平衡方程组是否有解，有限元计算是否收敛作为边坡破坏的依据。
- 关 键 词：边坡稳定分析；有限元强度折减法; 失稳判据 中图分类号：O 319.56 文献标识码：AStudy on slope failure criterion in strength reduction finite element methodZHAO Shang-yi 1, ZHENG Ying-ren 1, ZHANG Yu-fang 2(1 Department of Civil Engineering, Logistical Engineering University, Chongqing 400041, China ；2 Shenzhen TieKe Geotechnical Engineering Co. Ltd., Shenzhen 518034, China)Abstract: Slope collapse and the slide body come into moving state from stable static state simultaneously, and are accompanied by a dramatic increase in displacement of slide body. Furthermore, the displacement is not a definite value, but an infinite increase. This is the definition of overall collapse of a slope. In finite element model, the slope reaches instability with the strength reduction, value of the nodal displacement just after slope failure has a sudden change compared to the one before failure. This actually means that no stress distribution can be achieved to satisfy both the yield criterion and global equilibrium. Slope failure and numerical non-convergence take place at the same time. An element stress reaching the yield criterion state not always means that infinite “plastic flow” occurred. It is determined by boundary condition. The plastic zone developed from slope toe to top not means the overall collapse occurred. On the other hand, the distribution of plastic zone was influenced by many factors such as Poisson's ratio, flow rule, etc. So non-convergence in finite element program can be taken as a suitable evaluating criterion of slope failure. Through a series of case studies, the applicability of the proposed method was clearly exhibited. Key words: slope stability analysis; strength reduction FEM; criterion of slope failure1 引 言随着计算机软硬件及非线性弹塑性有限元计算技术的发展，采用理论体系更为严密的有限元法分析边坡的稳定性已经成为可能。
郑颖人院士来水环地调中心交流访问
郑颖人院士来水环地调中心交流访问
无
【期刊名称】《水文地质工程地质技术方法动态》
【年(卷),期】2012(000)006
【摘要】郑颖人院士来水环地调中心进行交流访问。
郑颖人院士在交流访问期间，参加了中心的2012年度委托业务成果验收会，做了“有限元极限分析法在边坡工程中的应用”的专题讲座，并参观了中心的地质灾害监测仪器研发实验室。
验收会上，郑颖人院士就《库水波动下滑坡稳定性预测预报研究》项目做了报告，提出了库岸滑坡浸润面的解析解，采用有限元强度折减法，进行库岸滑坡稳定性分析的数值解，以滑坡安全系数为标准的临滑指标、库水波动下位移一时间对数曲线的切线角临滑指标，建立了一套动态、多手段、全过程滑坡预警预报方法。
【总页数】1页(PF0002-F0002)
【作者】无
【作者单位】不详
【正文语种】中文
【中图分类】TU457
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0.1827 0.2126 0.2337 0.2326 0.2326
93.3797 -6.8887 -0.1429
6.5625e-005 2.3884e-011
1.0822e+003
-22.6764 -3.7582 0.0027
9.6463e-010
1
10
1.5000
1.3639 1.3618 1.3618
算例2 ：
图2.3 算例边坡2
表2.6 算例边坡2中土的材料参数
土层 上土层 软弱夹层 下土层
rd容重g (kN/m3) 18.84 18.84 18.84
粘结力c (kPa) 28.45 0.0 28.45
内摩擦角j (°) 20.0 10.0 20.0
表2.7 安全系数迭代计算过程
编 号
计算方法
-1.4975e+004 -274.7890 0.1057
-4.4480e-008
1.3476e+003
47.7243 -63.5397 3.4483 -0.2027
8.1236e-004
41.5662 -59.2800 3.0005 -0.1645
6.1657e-004
82.8738 472.2542 -6.1204 0.0593
4.0721e-005
0.1827 0.2287 0.1986 0.1968 0.1968
Sarma （Ⅲ）法 （界面上剪切强度与滑面上 强度成另一函数关系）
cavi hi ( Ei pwi ) tan avi Ti f ( xi ) F
Correia法 （假设条间力 Ti 分布）Ti f ( xi )
严格Janbu法 （假设条间力作用点位置) y pi f t ( xi )
1.4722 1.5016 1.5019 1.5019
0.1708
0.2208 0.2708 0.3208 0.3295
-79.4333
19.6548 18.1017 2.6687 0.0127
841.7695
700.2994 378.2774 54.7770 0.2477
9
Morgens tern -Price 法
1.5617e-005
2.4473e+003
Sarma法 （Ⅱ）
2 3 4 5 6 1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9
219.0672 -8.2102 -5.9124 -0.2745
-6.9678e-005
11
Sarma法 （Ⅲ）
-89.4030 -9.1200 -0.0277
-3.4094e-006
0.1827
-341.5321
Sarma法 （Ⅲ）
12
Correia法
严 格 Janbu法
2 3 4 1 2 3 4
13
0.1730 -5.7898 0.1658 0.0026 -1.0785e-009 0.1658 23.5000 102.6722 23.4500 -10.1432 23.4517 -0.0806 -5.3248e-006 23.4530 不收敛
陆军工程师团法
（设条间力方向与坡面平行） i av
不平衡推力法（传递系数法） (条间力方向与底面方向平行） i i 1 Sarma （Ⅰ）法 （界面上剪切力为界面剪切强度）
cavi hi ( Ei p wi ) tan avi Ti F
（4）仅考虑求矩中心平衡（M） 瑞典法（不考虑条间力） i i
2 3 4 5
表2.5 安全系数迭代计算过程（续）
6
1.5019
0.3295
2.7646e-007
5.4375e-006
1
10
1.2803
1.4803 1.5032 1.5035 1.5035 1.5035 1.2803 1.4803 1.5022 1.5023 1.2803 1.4718 1.5028 1.5034 1.5034 1.5034 1.5034 1.5034 1.5034
-2.9496e-006
-117.5780
5
罗厄法
-31.5271 -4.4894 -0.2000 -0.0013
-3.9641e-007
6
不平衡 推力法
（传递系 数法）
-82.9049 -2.2525 -0.2350
-7.4705e-004
表2.5 安全系数迭代计算过程（续）
1
7
1.2803
1.4803 1.5898 1.5854 1.5854 1.2803 1.4622 1.5018 1.5033 0.1708 0.2208 0.2547 0.2552
有限元法 有限元强度折减法
边坡体的垂直条分和受力分析
有限元单元网格划分
2 用极限平衡法求边坡稳定安全系数的
统一求解格式
平面滑面——解析解 圆弧滑面和任意滑面——条分法(求每一 条块体滑面上的下滑力与抗滑力，然后加起 来。) 若已知整个滑面上下滑力等于抗滑力F=1 条件，则问题为静定。 超静定问题：未知数多于方程数，都需作假定。 常用13种方法。
条分法分类：
严格条分法—力全部平衡（4个未知数 （ , h , F ,N ）和三个方程， 假设 或 h
非严格条分法—力部分平衡 （3个未 知数（ , F,N ）和二个方程）, 假设
整体力及力矩平衡方程 (包含各种方法的假设条件)
条底法向力方程 条间力及条间力矩逆推方程
安全系数统一求解格式
λ
En(kN)
Mn(kN· m)
1
瑞典法
简 化 Bishop 法
1
1 2 3 4 1 2 3 4 5
2
-27.5745 106.1733 3.0149 0.0776
3
简 化 Janbu法
-2.2410e-
表2.5 安全系数迭代计算过程（续）
4
陆军工程 师团法
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4
迭代 次数
Fs
1.5000 1.3000 1.3406 1.3368 1.3367 1.5000 1.3000 1.4408 1.4343 1.4346
λ
En(kN)
121.4872 -30.9322 3.1547 0.0746
-1.8428e-004
Mn(kN· m)
3
简 化 Janbu法
1 2 3 4 5 1 2 3 4 5
1.2803 1.4803 1.6609 1.7315 1.7464 1.7473 1.7473 1.2803 1.4803 1.5536 1.5658 1.5663 1.5663 1.2803 1.4803 1.4859 1.4866
-329.1905 -156.1743
-43.9446 -7.6262 -0.4426 -0.0047
2.1
平衡条件
（1）考虑所有平衡条件（水平、垂直方向、 力矩平衡）：
tan HVM：Spencer法（条间力倾角为常数） i
Morgenstern-Price法（条间力倾角为某一函数） tan i f ( xi ) Sarma （Ⅱ）法（界面上剪切强度与界面上强度 成比例）
c avi hi ( Ei p wi ) tan avi Ti F
-3.1997e-012
表2.5 安全系数迭代计算过程（续）
13
严 格 Janbu法
1 2 3 4 5 6 7 8
1.2803 1.4803 1.5030 1.4942 1.4970 1.4982 1.4980 1.4980
-182.2920 -18.5925 11.8118 -5.5222 -1.6202 0.2850 -0.0136 -1.1140e004
• 技术不成熟：
勘察搞不清，设计凭经验，资金花费大。
云南元磨高速公路147公里， 30米以上高边坡370 余个，修建时已滑177次以上。
• 边坡分类： 一般边坡：土坡、岩石边坡 高边坡：土坡（高于15米） 岩石边坡（高于30米）
• 边坡稳定分析方法： 极限平衡法
安全系数
抗滑力 Fs 下滑力
路堑边坡稳定分析
郑颖人
院 士 博士生导师
中国人民解放军后勤工程学院
1、前言 2、用极限平衡法求边坡稳定安全系数的
统一求解格式
3、边(滑)坡稳定安全系数的分析 4、不平衡推力法的稳定安全系数分析 5、不平衡推力法中的推力分析
1、前言
• 边坡危害： 2002年5月武隆，边坡坍塌死79人 1972年6月香港，边坡坍塌死138人 • 滑坡危害： 1963年意大利，瓦依昂水库死2600人 1983年中国，东乡县洒勒黄土滑坡死227人
-89.8761
-31.7893 1.3168 0.0049
-1.5175e006
Sarma法 （Ⅰ）
2 3 4 5 1
-110.2594 -7.7872 -0.6144
-7.6800e004
-69.4782 217.5555 -1.2107
-5.5869e004
8
Spencer 法
2 3 4
1
1.2803
2.4652e+003
227.7819 1.6930
1.4254e-004
12
Correia 法
-147.8511 -18.0105 -0.0040 0.2921 0.2299 0.1677 0.1054 0.0431
-2.8299e-013
-506.4314 -56.2171 5.9930 5.9796 4.7054 3.4307 2.1561 0.8814