双向节理岩石边坡稳定性的随机数值分析
岩土工程中的边坡稳定性分析与控制
岩土工程中的边坡稳定性分析与控制岩土工程中的边坡稳定性是一个至关重要的问题，因为边坡不稳定会导致严重的灾害和损失。
因此，在进行岩土工程设计和施工时，必须对边坡稳定性进行全面的分析与控制。
本文将从边坡的稳定性分析方法、常见的边坡稳定性问题以及边坡稳定性的控制措施等方面进行探讨。
一、边坡稳定性分析方法1. 地质勘察和试验：在进行边坡稳定性分析前，必须对边坡的地质情况进行详细的勘察和试验。
通过地质勘察和试验，可以确定边坡的地质构造、岩土层次、岩性、结构面等重要参数，提供基础数据进行稳定性分析。
2. 边坡稳定性分析软件：随着计算机技术的发展，已经有许多边坡稳定性分析软件可以用于进行分析。
常见的软件包括GEO-SLOPE、FLAC、PLAXIS等，这些软件可以通过有限元法、有限差分法等数值方法对边坡稳定性进行模拟和计算，提供边坡的稳定性指标，帮助工程师做出正确的决策。
二、常见的边坡稳定性问题1. 自然边坡稳定性问题：自然边坡是指没有进行人为开挖或加固处理的边坡。
自然边坡的稳定性主要受到地形、地质构造和水文条件等因素的影响。
常见的自然边坡稳定性问题包括滑坡、崩塌和地面沉降等。
2. 人工开挖边坡稳定性问题：人工开挖边坡指的是通过爆破或机械开挖等方式对土石进行开挖形成的边坡。
在开挖过程中，地应力分布发生改变，导致边坡的稳定性发生变化。
常见的人工开挖边坡稳定性问题包括边坡坡度过陡、地下水位下降引起的干燥裂缝、坡脚冲刷等。
三、边坡稳定性的控制措施1. 加固措施：在设计和施工中，可以采取不同的加固措施来提高边坡的稳定性。
常见的加固措施包括土工格栅、防护网、地锚等。
这些措施可以有效地抵抗边坡的滑动、倒塌和冲刷等问题。
2. 排水措施：水是导致边坡不稳定的主要因素之一，因此，进行合理的排水措施对于边坡稳定性非常重要。
常见的排水措施包括采取排水管、开凿排水沟等方式，在边坡中排除地下水，减少水的渗透和积聚。
3. 监测与预警：在进行岩土工程施工过程中，应建立起边坡稳定性的监测与预警体系。
如何进行岩石工程和边坡稳定性分析
如何进行岩石工程和边坡稳定性分析岩石工程和边坡稳定性分析是土木工程中重要的技术领域，它们关乎工程施工的安全性和可行性。
在进行岩石工程和边坡稳定性分析时，需要综合考虑多种因素，包括岩石力学性质、岩层地质特征、地震动力学等，从而确定合理的设计方案，确保工程的可持续发展和安全运行。
首先，在进行岩石工程和边坡稳定性分析之前，我们需要对工程区域进行详细的地质调查和岩石勘探。
这些调查和勘探工作有助于我们了解地质构造、岩层分布、岩体强度等信息，为后续的分析和设计提供基础数据。
同时，还需要进行地震波动性分析，评估地震对岩石工程稳定性的影响。
其次，岩石工程的稳定性分析包括两个方面：一是岩石体的固结性和稳定性，二是岩石与周围地质环境的相互作用。
固结性分析主要考虑岩石的应力-应变关系、变形特征以及破裂机制。
稳定性分析则包括岩体的内外稳定性，如滑坡、倾倒和崩塌等失稳现象的评估和预测。
这需要运用力学原理和岩石力学参数来建立相应的模型，并进行数值计算和有限元分析。
岩石力学参数的确定是进行岩石工程和边坡稳定性分析的关键之一。
通过室内实验、现场测试或经验公式等手段，我们可以获取岩石的抗压强度、抗剪强度、岩石裂隙参数等重要参数。
这些参数的准确性直接影响到分析和设计结果的可靠性。
因此，在进行工程设计时，需要科学合理地选择和确定这些参数，并在实践中不断修正和优化。
除了岩石力学参数，地震动力学也是影响岩石工程和边坡稳定性的重要因素之一。
地震动力学分析通过考虑地震作用下的岩石变形和破坏过程，评估工程的耐震性和安全性。
这需要建立合适的地震动力学模型，并进行动力响应谱分析、时程分析等计算，同时还需要对地震动力学参数进行准确的获取和调整。
合理地考虑地震作用对岩石工程稳定性的影响，是保证工程抗震能力的重要一环。
最后，岩石工程和边坡稳定性分析的结果需要通过合适的评估指标来进行综合评价。
常见的评价指标包括安全系数、变形量、位移速度等。
这些指标的选择和评估标准需要结合具体的工程特点和设计要求确定，并在实践中进行验证。
岩石边坡稳定性分析方法
中图分类号 ： Ｔ Ｕ ４ ５ ７
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ６ — ４ ３ １ １ （ ２ ０ １ ４ ）பைடு நூலகம்１ ７ — ０ ０ ８ ５ — ０ ２
边界 的条件都相 应简化 ， 会 使分析 结果 不准 确 ， 因此在 对 １ 岩石边坡稳定性分析中的注意事项 要 同时采用两种或两种 以上 在岩石边坡稳定性分析中 ， 不能单纯的使用一 种分析 岩 石边坡稳定性进行 分析 时 ， 这样才能保证对岩石边坡稳定性 的全面分析 。 法， 这样 会导致岩 石边坡稳定性 分析 不够 全面 ， 如极 限平 的分析方法 ， ２ 岩石边坡稳定性分 析方法 衡法 ， 虽然简单易行 ， 但是将滑动体看作刚体 的话 ， 是使得 ２ ． １数值 分析 法 岩 石边坡 的地质 环境 极其 的复 杂 ， 所处位 置的岩体还伴 有不均 匀 以及 不连 续性 ， 使 得 作者简 介 ： 蔡伟（ １ ９ ８ ２ 一） ， 男， 河南 夏邑人 ， 本科 ， 高级主 管 ， 工 程 而 且 ， 师， 主 要从 事 岩 土 工 程 勘 察 及 安 全评 价 方面 的研 究 。 岩 石边坡位置 的岩体 不一 ， 造成 岩石边坡 的工程面 临着 巨
岩土工程中的边坡稳定性分析与数值模拟
岩土工程中的边坡稳定性分析与数值模拟岩土工程中的边坡稳定性分析与数值模拟是一个重要的研究领域。
边坡是指斜坡的边缘部分，其稳定性是评估工程项目安全性和可靠性的关键因素之一。
通过对边坡进行稳定性分析和数值模拟，可以预测边坡的稳定性，并为工程设计和施工提供必要的参考。
1. 岩土工程中的边坡稳定性分析边坡稳定性分析是通过考虑多种力和应力的作用，以及土壤和岩石的力学性质，评估边坡的稳定性。
这种分析通常包括以下几个方面：1.1 土壤力学性质的参数获取边坡稳定性分析的基础是获取土壤的力学性质参数。
常见的参数包括土壤的内摩擦角、黏聚力等。
这些参数通过室内试验和现场测试获得，以提高稳定性分析的准确性。
1.2 边坡的力学模型边坡的力学模型是对边坡的力学特性进行建模，通常使用有限元方法或边坡稳定性公式模拟边坡的应力和变形。
这些模型可以反映边坡的内部应力分布和变形情况，为边坡稳定性分析提供支持。
1.3 边坡的稳定性评估在确定边坡的力学模型后，可以通过力学计算方法对边坡的稳定性进行评估。
常见的评估方法包括平衡法、切线法和极限平衡法等。
这些方法可以分析边坡的稳定性特征，找出边坡可能出现的问题，并提出相应的应对措施。
2. 边坡稳定性数值模拟边坡稳定性数值模拟是利用计算机和数值方法，对边坡进行力学分析和预测。
这种模拟方法通常包括以下几个步骤：2.1 边坡的几何建模边坡几何建模是将现实中的边坡转化为计算机可识别的几何模型。
几何模型的建立需要详细描述边坡的形状和尺寸，并考虑到边坡的复杂性和非线性。
2.2 边坡的力学模型力学模型的建立是为了定量描述边坡的应力和变形状态。
在数值模拟中，通常采用有限元方法或边界元方法来建立边坡的力学模型。
2.3 材料参数的设置材料参数的设置是指确定用于模拟边坡材料行为的参数，如土壤的弹性模量、泊松比等。
这些参数需要通过试验或经验来确定。
2.4 边坡的边界条件边坡的边界条件包括约束条件和外荷载条件。
这些条件需要根据边坡实际情况和工程需求进行合理设定。
地震拟静力效应下双组节理顺层岩质边坡稳定性分析
摘
要： 基 于极 限分 析上 限 法理论 ， 并 考虑 地震 荷载 效应 ， 对 双组 节理 顺 层岩 质 边坡 的稳
定性 进行 分析 ． 结合 强度折 减技 术给 出 了岩石 边坡 安全 系数 的 计算公 式 ， 采 用序 列二 次规
（ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
文章编 号 ： １ ０ ０ ０ — ５ ６ ５ Ｘ（ ２ ０ １ ６ ） １ ２ ． ０ １ ３ ５ ． ０ ９
地震拟静力效应下双组节理顺层岩质边坡稳定性分析 冰
宋祉辰 赵 炼恒 李亮 谢荣福 唐高朋
性分 析做 出了积极 的 贡献 ， 但 目前 大 多数 学 者 仅 考
虑 了边坡 静力 稳定 性 ， 鲜 有 学 者分 析 动 载 效 应 下 对 双组 节理顺 层 岩质 边坡 稳定 性 及其潜 在 滑裂 面 的影
边 坡 的稳定 性 问题 开 展 了大 量 的研 究 工 作 ， 目前 常 用 的研 究 方 法 可 归 纳 为极 限 分 析 法 ４ Ｊ 、 极 限 平 衡 法 及 数值 分 析 法 加 等． 王智 德 等 ” 基 于极 限 分 析原 理 提 出考 虑 单 层 滑 动 面 极 限分 析 模 型 的 缺
华 南 理 工 大 学 学 报 （自然 科 学 版 ）
第４ ４卷 第 １ ２期
２ ０ １ ６年 １ ２月
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎａ ｌ ｏ ｆ Ｓｏ ｕ ｔ ｈ Ｃｈｉ ｎ ａ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖ Ｏ１ ． ４ ４ ＮＯ． １ ２ Ｄｅ ｃ ｅ ｍ ｂｅ ｒ ２０１ ６
岩体边坡稳定性分析
岩体边坡稳定性分析岩体边坡稳定性分析的基本方法包括稳定性判据方法、数值模拟方法和经验方法。
稳定性判据方法是基于力学和应力分析理论，通过计算边坡上的剪切力和抗剪强度之间的平衡关系判断稳定与否。
常用的稳定性判据方法有穆勒布朗判据、圈内法、切β法等。
数值模拟方法是采用数学模型和计算机模拟手段，通过求解边坡稳定方程来评估稳定性。
经验方法则是基于大量岩体边坡的实测数据和统计分析得出的经验公式，使用方便但适用范围有限。
岩体边坡稳定性分析的主要因素包括地下水、岩体力学性质、边坡几何形状以及外荷载。
地下水对岩体边坡稳定性有着明显影响，当地下水位上升时，岩体边坡的稳定性会降低。
岩体力学性质包括岩石的抗剪强度、内摩擦角、岩石的断裂性质等，这些参数对边坡的稳定性具有重要影响。
边坡几何形状是指边坡的坡度和几何形态，不同几何形状会导致不同的应力分布规律，从而影响边坡的稳定性。
外荷载是指施加在边坡上的荷载，包括重力荷载、地震力、降雨等。
岩体边坡的稳定性评价指标通常包括安全系数、位移、应力等。
安全系数是评价边坡稳定性的定量指标，其定义为边坡承受力与破坏力之比。
一般来说，当安全系数大于1时，边坡处于稳定状态。
位移是指边坡因外力作用而发生的位移量，其用于评估边坡的破坏程度和变形情况。
应力是指边坡内部岩体所受到的力，根据岩石力学理论，应力越大，边坡稳定性越差。
下面以一个具体的岩体边坡案例为例，进行稳定性分析。
假设岩体边坡的长宽比为1:1，坡度为30度，岩体内摩擦角为30度，地下水位在岩体底部，当地下水位上升时岩体的抗剪强度降低。
根据穆勒布朗判据，可以计算出边坡的安全系数。
进一步使用数值模拟方法，进行边坡稳定方程的求解，得到边坡的稳定状态和位移情况。
最后，根据岩体边坡的应力分布情况，评估岩体边坡在不同荷载条件下的稳定性。
综上所述，岩体边坡稳定性分析是岩土工程领域中的一个重要课题，需要综合考虑多个因素，并采用合适的分析方法和评价指标进行分析。
土木工程中的岩石边坡稳定性研究
土木工程中的岩石边坡稳定性研究引言：岩石边坡稳定性是土木工程中的重要领域之一。
在岩石山体中，边坡稳定性问题是一项关乎工程安全的重要研究内容。
本文将探讨岩石边坡稳定性的研究方法、问题与挑战，并介绍一些应对策略。
一、岩石边坡稳定性的意义与影响岩石边坡的稳定性与工程安全密切相关。
不稳定的岩石边坡容易引发山体滑坡、崩塌等灾害，给周围的基础设施和居民的生命财产带来重大威胁。
因此，研究岩石边坡的稳定性对于保障工程安全和人民生命财产安全至关重要。
这也是土木工程领域中的一个重要研究课题。
二、岩石边坡稳定性的研究方法1. 地质调查与数据分析：地质调查是研究岩石边坡稳定性的基础。
地质调查能够获取地质构造、岩性特征、地下水位等信息，从而为岩石边坡稳定性研究提供基础数据。
数据分析是在地质调查基础上对数据进行整理和分析，以理解岩石边坡的特征和潜在问题。
2. 数值模拟与力学分析：数值模拟和力学分析是研究岩石边坡稳定性的重要方法。
通过建立力学模型和利用数值计算方法，可以模拟岩石边坡在不同荷载和条件下的变形与破坏过程，预测边坡的稳定状态。
这些模拟和分析结果可以提供科学依据，指导岩石边坡的设计和工程安全。
三、岩石边坡稳定性研究中的问题与挑战1. 复杂的岩石结构：岩石结构的复杂性是岩石边坡稳定性研究中的一个主要问题。
不同的岩石结构会对边坡的稳定性产生影响，而且岩石结构通常是非均质和非线性的。
因此，如何准确地描述和评估岩石结构对边坡的影响是一个挑战。
2. 地下水位的影响：地下水位是影响岩石边坡稳定性的重要因素之一。
地下水的作用会改变边坡中的孔隙水压力和饱和度，从而影响岩石边坡的强度和稳定性。
如何合理地考虑地下水位变化对岩石边坡稳定性的影响，是一个需要解决的问题。
3. 长期变形和灾害预测：岩石边坡在长期以及不同荷载下会发生变形，从而影响边坡的稳定性。
这种长期变形对边坡的稳定性评估具有重要意义。
另外，如何准确地预测和评估岩石边坡的灾害风险也是研究中的挑战之一。
节理岩质边坡稳定性数值模拟分析
＝ （ ， ） Ｊ ）
ａ ｃ ｎ ａ ￣／Ｆ ｒ ａ ｔ ｔ ｎ
式 中 ｃ和 为折减后 的抗剪强度指标 ，Ｆ 为每次计 算 的折减 系数 ，临界状 态 的折减 系 数 Ｆ 为边坡 的安 全 系数 Ｆ 采用有 限元软件分析边坡 的稳定性 时 ，强度折减 至计算不 收敛 时的折减 系数 即为安全 系数 。本文所用 到的 Ｆ Ａ 程 序 同时对 可变形 块体 和 结构 面 的强度 ＬＣ 参数进行折减 ，当边坡失稳 时即得到安全 系数 。
３ 结构 面类型及其强度
㈩ １、图 ２ 。
型之一 ，尤其在边坡稳定性分析 中应用 更为广泛 。在 Ｆ Ａ 程序 中其屈服准则可选择 Ｍ ｈ —Ｃ ｕｏ ｂ与拉 Ｌ Ｃ。 ｏｒ ｏｌ ｍ 破 坏准则 结 合 的复 合 准则 ，在应 力 空 间的表 示 见 图
根据结构 面的胶结和充填情况 ，可将工 程岩土 体
４ Ｆ Ａ 本 构 模 型 及 其屈 服 准 则 ＬＣ Ｍｏｒ ｏ ｌ ｂ模型是 岩土工 程 中常用 的本 构模 ｈ —Ｃ ｕ ｍ ｏ
值同时除 以折减 系数 Ｆ 得 到一 组新 的强度 指标
Ｃ、 进 行 有 限 差 分 分 析 ，反 复 计 算 直 至 边 坡 达 到 临 界破坏状态 ，此 时采用 的强度指标与岩 土体原有 的强 度指标之 比，即为该边坡的安全 系数 Ｆ 。公式如下
黄 高 峰 ，男 ，硕 士 研 究 生 。
ｆ ：ｏ 一 Ｎ ＋ ｃ Ⅳ １ ｒ ２ √
ｇ ＝ ｌ一 ３ Ｎ Ｊ
（） ３
Ｂ点到 Ｃ点拉应力破坏准则为
ｆ ：
： 一
一 ３ １
ｆ
（） ４
・
１０・ ３
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路基工程
边坡稳定性定量分析
1．边坡稳定性定性分析坡率法按照《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)表12.2.2，Ⅲ类微风化岩质边坡的坡率允许值为1：0.5～1:0.75，按1:0.5的高值比较，对应的坡率为63°，按1:0.75的低值比较，对应的坡率为53°，可研设计的终了台阶坡面角均为55°，接近规范规定的允许值的低值，远小于规范规定允许值的高值。
该边坡的坡率允许值理应按规定的低值确定，故可研设计的终了台阶坡面角接近正常值，即边坡处于稳定状态。
2．边坡稳定性定量计算（1）计算方法由于破坏形式主要为沿外倾结构面造成平面、楔形剪切破坏，按《建筑边坡工程技术规范》（GB50330—2002）中推荐的方法，采用赤平极射投影及极限平衡法分别对《铜陵上峰水泥股份有限公司铜陵县小冲矿区水泥配料用砂页岩矿开采终了平面图》提供的1-1'、Ｉ-Ｉ'线剖面（见图1-1）南北侧、东西侧边坡分别进行稳定性计算，安全系数取1.35。
图1-1 1-1'线开采终了剖面图（2）计算参数的选取计算参数的选取主要依据室内物理力学试验、并结合经验参数值进行反算。
计算参数综合取值见表1-1、表1-2、表1-3、表1-4。
（3）计算1）赤平极射投影①南北侧边坡赤平极射投影以Ⅲ类微风化白云岩为崩滑体，层面、构造裂隙面为潜在滑动面，呈平面或楔形崩滑。
计算结果见图1-1、图片1-2：a.北侧边坡岩质边坡赤平投影：图1-2 北侧边坡岩质边坡赤平投影表1-1 Ⅲ类岩体计算条件b.南侧边坡岩质边坡赤平投影：图1-3 南侧边坡岩质边坡赤平投影表1-2 Ⅲ类岩体计算条件从赤平投影计结果中可以看出，南侧边坡虽然存在顺向结构面（层面），但没有滑动的可能；北侧边坡结构面倾向坡外，故对边坡稳定无影响。
②东西侧边坡赤平极射投影以Ⅲ类微风化白云岩为崩滑体，层面、构造裂隙面为潜在滑动面，呈平面或楔形崩滑。
计算结果见图片1-6、图片1-7：图1-4 Ｉ-Ｉ'线开采终了剖面图a.西侧边坡岩质边坡赤平投影：图1-4 西侧边坡岩质边坡赤平投影表1-3 Ⅲ类岩体计算条件c.东侧边坡岩质边坡赤平投影：图1-4 东侧边坡岩质边坡赤平投影表1-4 Ⅲ类岩体计算条件从赤平投影计结果中可以看出，西侧边坡由于存在节理切割边坡，有近于直立走向，有滑动的可能；东侧边坡结构面也存在节理切割边坡，有近于直立走向，有滑动的可能。
岩土边坡稳定性分析
岩土边坡稳定性分析岩土边坡稳定性分析文章主要探讨了岩土边坡稳定性分析问题。
标签：岩土边坡稳定性分析1边坡稳定性研究基础1.1应力状态应力状态，物体受力作用时，其内部应力的大小和方向不仅随截面的方位而变化，而且在同一截面上的各点处也不一定相同。
通过物体内一点可以作出无数个不同取向的截面，其中一定可以选出三个互相垂直的截面，在它上面只有正应力作用，剪应力等于零，用这三个截面表达的某点上的应力，即称为此点的应力状态。
三个主应力不等且都不等于零的应力状态称为三轴（三维、空间）应力状态；如有一个主应力等于零，则称为双轴（二维、平面）应力状态；如有两个主应力等于零则称为单轴（或单向）应力状态。
构件在受力时将同时产生应力与应变。
构件内的应力不仅与点的位置有关，而且与截面的方位有关，应力状态理论是研究指定点处的方位不同截面上的应力之间的关系。
应变状态理论则研究指定点处的不同方向的应变之间的关系。
应力状态理论是强度计算的基础，应变状态理论是实验分析的基础。
1.2岩石强度理论岩石强度是岩石在外力作用下达到破坏时的极限应力，岩石强度是岩石力学性质的主要属性之一。
它是通过实验室内或现场的试验求得的。
在岩石力学中，岩石一词是岩块和岩体的总称。
岩块是指由地质构造因素割裂而成的不连续块体，是岩体的组成单元。
实验室试验用的岩样就是岩块。
岩体是指包括地质结构的地质体的一部分。
虽然岩块和岩体具有相同的地质历史环境，经历过同样的地质构造作用，但它们的性质是有区别的。
反映在强度方面，岩块的强度主要取决于构成岩石的矿物和颗粒之间的联结力和微裂隙的影响；而对岩体强度起控制作用的则是岩体中的结构面和构造特征。
1.3莫尔理论莫尔于1900年提出了莫尔强度理论，认为材料发生破坏是由于材料的某一面上剪应力达到一定的限度，而这个剪应力与材料本身性质和正应力在破坏面上所造成的摩擦阻力有关。
即材料发生破坏除了取决于该点的剪应力，还与该点正应力相关。
这是目前岩石力学中应用最广泛的理论。
不同层理倾角岩质边坡的稳定性数值分析
不同层理倾角岩质边坡的稳定性数值分析作者：李燕飞来源：《科学与技术》2018年第06期摘要：本文通过对含不同层理倾角岩质边坡展开数值分析，以Phase2数值分析软件为基础，对顺倾、逆倾层理面对边坡稳定性及变形特征进行研究，讨论了层理面倾角变化带来的影响。
分析结果表明：①不考虑层理切割作用计算所得安全系数结果偏于保守，层理倾角变化带来的失稳影响明显；②顺层理倾角边坡稳定性随层理倾角增加呈先降后升的趋势，当层理面倾角与边坡角相等时安全系数达到最低，逆层理倾角边坡则随层理倾角增大先增后平缓；③不考虑层理倾角影响分析时，需对计算所得安全系数进行折减，对含顺倾层理岩质边坡折减量约为不考虑层理影响时的15%～28.5%，对逆倾层理面岩质边坡折减量约为不考虑层理影响时的15%。
关键词：层理倾角；岩质边坡；破坏准则；数值分析；稳定性节理对岩体强度的弱化作用是工程岩体界一直研究的热门话题，尤其在岩质节理边坡工程稳定性分析中，岩层倾角其对边坡滑移面位置及形态影响显著。
而在实际工程计算分析时，大量工程计算方法并未考虑节理对边坡稳定性评价的影响，此种简化显然是不合理的，因此开展岩层倾角对边坡稳定性的影响研究，可有效解决节理倾角对边坡稳定性的影响，对准确评价具有明显节理特征的岩质边坡稳定性意义重大。
自Hoke-Brown经验强度破坏准则建立以来，节理裂隙对岩体强度的折减研究一直在不断改进和完善[1]。
目前研究节理岩层倾角对边坡稳定性影响较多，但大多集中研究其破坏模式、变形机理上[2，3]，而对安全性的量化响应研究较少，如卢增木等人[4]开展了逆倾层状边坡稳定性因素的模型试验研究，分析了岩层边坡破坏的主因；姚文敏等人[5]研究了不同走向倾角对边坡破坏模式及稳定性的影响；杨泽伟[6]提出了考虑岩层与坡面走向夹角的顺层岩坡稳定性简化算法，林杭等人【7】运用 FLAC3D模拟层状岩质边坡破坏模式，并采用强度折减法分析结构面倾角与稳定性之间的关系。
岩石边坡稳定性分析方法
岩⽯边坡稳定性分析⽅法⽂章编号:1001-831X(2004)02-0250-06岩⽯边坡稳定性分析⽅法X贾东远1,2,阴可1,李艳华3(1.重庆⼤学⼟⽊⼯程学院,重庆400045;2.秦皇岛市建筑设计院,河北秦皇岛066001;3.河北农经学院⼯业⼯程系,河北廊坊065000)摘要:通过综述岩⽯边坡稳定性分析⽅法及其研究的⼀些新近展,并具体从极限平衡法、数值计算⽅法、流变分析、动⼒分析等⽅⾯进⾏详细论述,对岩⽯边坡稳定性分析中涉及到的岩体参数取值、计算模型、各种⽅法的优缺点等⽅⾯进⾏了探讨,最后提出对岩⽯边坡稳定性分析的建议。
关键词:岩⽯边坡;稳定性;极限平衡;数值计算中图分类号:TU457⽂献标识码:A前⾔岩⽯边坡稳定性分析⼀直是岩⼟⼯程中重要的研究内容。
在我国基本建设中,特别是三峡⼯程及西部⼤开发,出现了许多岩⽯边坡⼯程,如三峡船闸⾼边坡、链⼦崖危岩体以及由于移民迁建⽤地、城市建设⽤地形成的边坡等等。
在解决这些复杂的岩⽯边坡问题的过程中,⼤⼤促进了岩⽯边坡稳定性分析⽅法的发展。
随着⼈们对岩⽯边坡认识的不断深⼊以及计算机技术的发展,岩⽯边坡稳定性分析⽅法近年来发展很快,取得了⼀系列研究成果,现分别对其中主要的研究⽅向和成果作简要介绍并分析各⾃特点和适⽤条件,为岩⽯边坡稳定性分析的⼯程应⽤和理论研究提供参考意见。
1岩体参数及计算模型极限平衡、数值计算等计算⽅法在岩⽯边坡稳定性分析中得到⼴泛应⽤,其中如何选择计算所需的⼯程岩体⼒学参数成为关键的问题。
对于重⼤⼯程,可通过现场⼤型岩体原位试验取得岩体⼒学参数,但由于时间和资⾦限制,原位试验不可能⼤量进⾏,因⽽该⽅法仍有⼀定的局限性。
另外,选取岩性特别均匀的试样⼏乎是不可能的,多数情况下,是⽤经验公式来确定岩体抗剪强度参数。
但是,经验公式是以⼀定数量的室内和现场实验资料为依据,通过回归分析求出的,⽽未能把较多的地质描述引⼊其中。
各个经验公式计算同⼀岩体的参数时,普遍存在因经验程度不同⽽确定出的抗剪强度相差较⼤。
考虑节理影响的岩质边坡稳定性分析
5 不同节理角度对边坡稳定性的影响
束，在模型的底部边界设置固定约束。含节理岩质边坡的 计算模型如图 1 所示。
图 1 含节理岩质边坡的计算模型图
含节理岩质边坡稳定性计算时，“岩体”及“节理”的本
为分析节理长度对岩质边坡稳定性的影响，选取节理
构模型均采用摩尔-库伦模型，具体的计算参数如表 1 所 距离坡趾的水平长度为 1.5m，节理倾角为 45毅，节理长度分
摘 要：为考虑节理对岩质边坡稳定性的影响，采用有限元极限分析软件 OPTUM G2 建立了岩质边坡数值模型，分析了节理长
度、节理距离坡趾的水平距离以及节理倾角对边坡稳定性的影响规律。研究结果表明，随着节理长度的增加，边坡的下、上限安全系数
逐渐减小；随着节理距离坡趾水平距离的增加，边坡的下、上限安全系数逐渐增加；岩质边坡的下、上限安全系数随着节理角度的增加
2.2
2.0m、2.5m、3.0m，岩质边坡稳定性的计算结果如图
3 所示。从图 3 中可以看出，当节理距离坡趾水平长
2.0
度从 0.5m 增加到 3.0m 时，边坡的下限安全系数从
1.759 增加到 1.926，增加幅度约为 9.5%；上限安全
1.8
系数从 1.891 减小到 2.041，增加幅度约为 8.0%。
2019 年 26 期
科技创新与应用 Technology Innovation and Application
研究视界
考虑节理影响的岩质边坡稳定性分析 *
姜 啸 1，杨正玉 1，王 威 1，刘顺青 2
（1.江苏省地质矿产局第三地质大队，江苏 镇江 212001；2.江苏科技大学 土木工程与建筑学院，江苏 镇江 212005）
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浅析边坡稳定分析的数值法
浅析边坡稳定分析的数值法随着计算机软件、硬件的飞速发展，采用理论体系更为严格的方法进行边坡稳定分析已经成为可能。
飞速发展的工程地质学不断提出新的难题，用现成的数学、力学理论对其无法做出确切的描述，数值方法为解决这类问题提供了可能的手段；因此，各种数值方法的不断成功应用，演化了人们对许多工程地质现象的理解，并有力地推动了工程地质学科的定量化进程。
1有限元法有限元法[1]是用有限个单元体所构成的离散化结构代替原来的连续体结构来分析土体的应力和变形，这些单元体只在节点处有力的联系。
材料应力—应变关系或者本构关系可表示为：{σ}=[D]{ε} （1）由虚位移原理可建立单元体的节点力与节点位移之间的关系，进而写出总体平衡方程[K]{δ}={R} （2）式中：[K]—劲度矩阵；{δ}—结点位移列向量；{R}—结点荷载列向量。
利用有限单元法，可考虑土的非线性应力—应变关系，求得每一个计算单元的应力及变形后，便可根据不同强度指标确定破坏区的位置及破坏范围的扩展情况，若设法将局部破坏与整体变形破坏联系起来，求得合适的临界滑面位置，再根据力的平衡关系推得安全系数，这样，就能将稳定性与应力分析联系起来，或者求出在各种工作状态下边坡内部的应力分布状况，根据边坡岩土体的性质确定一个破坏标准，以此来衡量边坡的安全系数。
一.本构模型由于受到土体结构、孔隙、应力历史、荷载特征、孔隙水及时间效应等的影响，使土体的应力应变关系是非线性的；表现为土体在各种应力状态下都有塑性变形；土体在受力后有明显的塑性体积变形，而且在剪切时也会引起塑性体积变形，即剪胀性。
二.计算成果通过有限元计算得到的坡体个单元体上的应力，在坡体断面上画出试算的滑动面，利用滑动面上的平衡关系来计算安全系数。
对于平面问题，按下式计算2离散元法离散元法[2]（Distinct Element Method）是20世纪70年代开始出现的一种崭新的岩土工程数值模拟方法。
节理化岩石边坡稳定性的综合评价方法
节理化岩石边坡稳定性的综合评价方法
分析节理化岩质边坡的稳定性一直是国内外岩土工程领域中的重要研究内容之一。
本文将采用简化Bishop法、有限元法和模糊测度法三种方法综合来分析大型露天矿边坡的稳定性,以便为工程应用提供一种新的研究思路。
针对露天矿边坡的稳定问题,本文首先根据模糊测度理论建立了模糊测度模型中的隶属函数和分布密度函数,对我国某大型露天矿山边坡稳定性问题进行计算分析。
分析过程中需要确定影响边坡工程稳定性的主要参数,即通过人工神经网络的分析方法来确定与岩石性质有关参数和爆破动力有关的参数,将所确定出的参数带入模糊测度模型,计算后即可获得边坡的破坏概率。
此外,为了验证模糊测度模型理论结果的正确性,记录模糊测度法所定出的露天边坡潜在滑动面,采用简化Bishop法对具有同一滑面的同一边坡进行理论计算。
采用有限单元法对边坡稳定性进行分析时,在建立边坡模型后会自动生成滑动面,不采用事先假定的方式,有限单元法利用生成的滑动面计算所得的数值解与模糊测度法和简化Bishop法所获数值解互相比较。
通过理论计算结果表明,模糊测度模型具有一定的优势,该模型不仅可以综合考虑多种因素对节理化岩石边坡失稳状态的影响,同时还可获得岩石边坡失稳程度的一个范围,从而从理论结果即可直接显示诸模糊因素对矿山边坡整体失稳的影响程度。
本文研究结果还表明,通过三种方法综合计算更能准确的对边坡的稳定性进行评价。
研究结果可供实际边坡工程参考应用。
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它的稳定 性分析 主 近年来 ， 国内外对于高速公路和铁路落石 与崩塌 的报道 屡见 台阶形斜面 为潜在破坏 面的离散岩块集合 体 ，
不鲜 ， 这种事故主要 是 由于 岩质边 坡的失 稳破 坏诱发 的 ， 此种 现 要是 以单个 岩块 为基 础。 为滑动 面倾 角 ， 为倾 倒面 的倾 角 ， 象 广泛存在 于高速公 路 ， 露 天开 采以及 水利水 电工程 中， 岩质 边 Ｓ 。 为相邻滑动面间 的距离 ， Ｓ 为相邻倾 倒面 的距离 ， 为 自然 方
已 广泛 应用 于 岩 质工 程 问题 分 析 。
在此基础上 ， 将产生的随机数代入需 要分析 的功能 函数 中。产 生 Ⅳ组随机数 ， 则可 以得 到 Ⅳ个功能 函数 Ｋ值 。在滑坡 分析这个 具
１ 蒙特 卡 罗方 法 的基本 原理
Ⅳ组初始值 则可 以产生 Ⅳ个 值 （ Ｋ为安全 系数 ） ， 若 蒙特卡罗方法 就是 边 产生 随机 数边 进 行 随机 模拟 的方 法。 体 问题 中 ， 其中有 Ｍ 个值小 于 １ ， 则滑坡 的概率 为 Ｍ／ Ｎ 。 它的实质是通过大量随机实 验确定 出一组 随机数 ， 利用（ ０ ， １ ） 区
双 向节 理 岩 石 边 坡 稳 定 性 的 随 机 数 值 分 析★
许 娇 郭 鸿
摘
高 斌
７ ２ ３ ０ ０ ０）
（ 陕西理工学院土木工程与建筑学院 ， 陕西 汉中
要： 利用蒙特 卡罗随机 数值模拟 方法 ， 对双 向节理岩石边坡的稳定性进行 了计算分析 ， 结果表明 ， 坡 角越 小 ， 孔隙水压 力越小 ，
岩石边坡安全 系数分布值越大 ， 且孑 Ｌ 隙水压 力对安全系数的影响作 用更 大。因此 ， 和人工 削坡 相 比， 排水措 施是提 高岩 质边坡稳
定性更为有效和经济的方法。 关键词 ： 岩质边坡 ， 失稳破坏 ， 蒙特卡 罗方 法
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｕ ４ １ ３ ． ６ ２ 文献标识码 ： Ａ
坡 失稳 破坏 已成为岩 土工程 界广 泛关 注的 问题 之一 。大型 崩塌 向的倾 角 ， 为坡顶面 的倾角 。
不仅可以成段毁坏道 路和各 类建 筑物 ， 而且堵 塞河 道 ， 淹没 良田 和建筑物 ， 甚至会 造成严 重水 灾。灾难一 旦发 生 ， 会 给 国家 和人
民造成巨大经济损 失 ， 直 接 影 响 人 民 的 生 活 。 岩 质 边 坡 的 主
定 的结果 的研究 方法 ， 不仅能 给 出滑坡 的平 均安 全系数 ， 也 能 给 蒙特卡罗方法 的实质是用 随机 数进行计算 模拟 ， 它需 要某种 出滑坡可能存在 的风险 ， 能 客观反 映滑坡 的安全 程度 ， 在 求解 滑 分布 的随机变量 。它 的基本思想是 ： 根据 已知变量 的概率 分布 类 坡稳定 可靠性指标 和破坏概率方 面无疑是一种行 之有效 的方法 ， 型， 利用蒙特卡罗方法 产生 和状 态变量 概率 已知 的若 干 随机数 。
数作为研究参数 ， 其结果 的准确性依 赖于计算模 型的吻合 程度 和
计算参数 的准确性 。在工程实践 中， 对于有些滑坡 由于 要考虑不
确定 因素 的影响 ， 所 以安全 系数 的值并不 能唯一确定 。
图 １ 滑坡 模 型
蒙特卡罗方法 的实质是通过大量 的随机试验 ， 利用 概率论解 ３ 双 向节 理岩 石 滑坡 安 全 系数 破坏 概 率 的 蒙特 卡 罗法 决 问题 的一种数 值方法 。它是一 种模 拟随机 的运 动但能 得 出确 模 拟
间 内的均匀随机数产生一个随机变量 ， 从而得 出确定 的结果 。 边坡安全系数的大小与边坡 的几何参 数如边 坡高度 日、 边坡
ｌ 以及其力学 参数 如内摩擦 角 有着密不可分 直接 的关 系 ， 所以 ， 如何确定 出已知分布 的随机数 是利用蒙 特卡罗模 拟法 倾角 ｏ 它们之间的关系如下列关系式 ： 分析滑坡稳定性的核心问题。由正态分布 的概 率密 度可知 ， 其 累
・
５ ２．
第４ ｌ卷 第 ｌ ８期 ２ ０ １ ５年 ６月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ １ ． ４１ Ｎｏ ． １ ８ Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ５
文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ５ ） １ ８ — ０ ０ ５ ２ — ０ ３
另外 ， 蒙特卡罗模 拟是 由具 有已知分布 的总体 中抽取 简单 子
Ｐ ｒ （ ）＝Ｊ一 ｌ
作均匀分布 （ ０ ， １ ） 对
） ｄ ｘ
（ ３ ）
样， 这就表明抽取样本数 目的大小影 响着 概率计算 的精度 。一 般 来说 ， 样本数 目 Ⅳ越大 ， 边坡 失稳率 尸 ， 的绝对误差 ８ Nhomakorabea小 。由于
积概率为 ：
一 １ ｒ ’ ｆ ． ． １
Ｋ＝ ， （ Ｈ， ｏ ｔ ， … ）
（ ２ ）
Ｆ ㈤ ＝Ｊ
ｑ ２ ， １ ｒ ｏ －
＝ｅ ｘ ｐ Ｉ ＿ １ （
Ｌ
０ ｘ
） ｌ ｄ ｔ
ｌ
（ １ ）
边坡安全系数 的概率密度 函数为 ：
： 坡角 帆： 顶 面倾 角 ： 节理 Ｂ倾 角 ｓ ＾ ： 节 理 Ｂ 间距 节 理 Ａ 倾 角 ＆节理 Ａ间距
，
要破坏形式以滑动破坏和倾倒 破坏为主 ， 一般分 为岩石结构 面组 合交线方向 的滑动 或倾 倒及 顺层 里 的滑 动或 倾倒 两 种类 型 。
对于边坡工程安全性的评价指标 ， 传 统的评价方法 是 以稳定 性 系
边坡失稳概率 的数值特 ￣ Ｊ ｔ ｌ ４ ， ， 所 以样本 数 目必 须足 够大 ， 对于 滑 坡工程 ， 一般取 Ｎ＝ ５ ０ ０ ０～１ ０ ０ ０ ０来满足精度要求 Ｊ 。
Ｋ的密度 函数＿ 厂 （ Ｋ ） 可 以是任意分布 函数 ， 其破坏 概率可 以看 ） 取样 的积分求得 。 由于在 自然现 象 中，