11-边坡稳定性的工程地质研究分析
例析边坡工程地质条件及稳定性
例析边坡工程地质条件及稳定性前言：边坡稳定性问题是一项复杂的系统工程问题，它涉工程地质学、岩体力学和计算科学等多种学科交叉，一直是岩土工程的一个重要研究内容[1]。
土质边坡开挖引起土体卸荷，引起应力重分布和应力集中，坡体为适应这种变化，将发生不同形式的变形与破坏，出现滑坡等灾害情况。
因此，为最大限度减少因边坡失稳导致的重大人员伤亡、巨大经济损失、工程建设受阻等事件的的发生，需要对边坡的稳定性做出正确的预测和评价，并提出相关建议和工程处理措施。
本文结合某市地区边坡实际情况，对该边坡所处的地形地貌、地层岩性、裂隙发育特征、水文条件等影响边坡稳定性的主要工程地质要素進行系统分析，采用瑞典条分法对边坡稳定性进行定量分析，可以为类似土质边坡稳定性分析评价和治理提供借鉴。
1.工程地质条件1.1 工程概况某市地区边坡呈近北东（NE40°）走向，倾向近东向（E100°），边坡宽约50m，高3～15m，总长约540m（见图1）。
1.2 地形地貌边坡地貌类型为丘陵区，危险边坡地形呈东北高西南低，东部比较陡峭，西部较为平缓。
东区边坡的下部坡脚为出露的岩石，西部坡脚为土坡。
1.3 地层岩性根据详细勘察报告，危险边坡发育地层主要为石炭系砂岩、泥质粉砂岩风化层，岩石节理裂隙发育。
①植物土层黄褐色，松散，稍湿，主要为粉土、粉质粘土组成，局部含较多砂粒，局部含少量的植物根茎及有机质，主要分布于边坡表层。
图1 边坡平面图②全风化砂岩层黄褐色，风化剧烈，岩芯呈坚硬土状，含较多砂砾，遇水软化溃散，局部含有黑色的全风化泥质粉砂岩及煤屑。
③强风化岩层该层依据岩性的不同分为两个亚层即强风化砂岩层、强风化泥质粉砂岩层。
强风化砂岩：黄褐色，风化强烈，岩芯呈半岩半土状，局部土夹碎块状，局部夹泥质粉砂岩风化残余，局部含中风化岩块，遇水软化溃散，岩石节理裂隙发育。
该层分布广泛，厚度变化较大，总体较厚，主要位于边坡的中心位置。
强风化泥质粉砂岩：黑色，局部紫红色，风化强烈，岩芯呈半岩半土状，土夹碎块状，局部见有煤屑，局部含中风化岩块，岩芯遇水软化。
边坡稳定性分析研究及工程应用
边坡稳定性分析研究及工程应用摘要：边坡问题始终是岩土工程界所研究的主要问题之一。
由于问题的复杂性，在边坡工程建设中，怎样对边坡的稳定性进行正确的分析并且制定行之有效的处理与防治方案仍然是当前岩土工程领域的重点、难点所在。
因此我们应当更加重视对于边坡工程问题的稳定性分析。
关键词：边坡稳定性；工程应用；影响因素；工程应用1边坡稳定性分析研究1.1极限平衡分析法极限平衡法是在分析边坡稳定性较早使用的一种方法，主要思想是在边坡滑面的范围内，划分成若干个竖向或斜向的条块，通过对每个条块建立平衡方程来建立整个边坡体的平衡方程，并求得边坡安全系数。
常见的极限平衡法有Ordinary法或Fellenius法、Bishop法、Janbu法、Spencer法、Morgenstern-price 法、Lowe-Karafiath法、Sarma法、不平衡推力法和传递系数法等。
极限平衡法的发展已较成熟，其理论也更加完善，计算方法也更加的严谨。
特别是随着极限平衡分析软件出现，用极限平衡法能够处理越来越复杂的问题，如复杂的多层地层、超孔隙水压力条件、各种线性非线性模型和各种的加载模型等。
因此在边坡稳定性分析中得到了相当广泛的应用。
1.2数值分析方法1.2.1有限元法（FEM）该法的基本原理是将连续的系统离散为一组单元的组合体，用在每个单元内的求出近似解，再将所有单元按标准方法组合为一个与原有系统相近似的系统，基于等价微分方程的积分原理组建节点平衡方程组，并利用虚功原理与最小势能原理来求解。
该法已发展的相当成熟，全面满足了静力平衡、应变相容和应力、应变之间的本构关系。
同时可以不受边坡几何形状的不规则和材料的不均匀性的限制。
有限元用的较多的软件如ABAQUS、ANSYS等。
但在求解大变形、位移不连续、无限域、和应力集中问题还有欠缺。
计算常出现不收敛，这样会影响到数值计算的可信度。
1.2.2离散单元法（DEM）离散单元法是一种显示求解的动态数值方法。
土方工程中的边坡稳定性分析与加固处理方法
土方工程中的边坡稳定性分析与加固处理方法引言：边坡稳定性在土方工程中扮演着至关重要的角色。
随着城市化进程的加快和土地开发的不断扩大，对土方工程的要求也越来越高。
因此，对边坡的稳定性分析和加固处理方法的研究显得尤为重要。
一、边坡稳定性分析的基本原理边坡的稳定性是指在承受水压、荷载和地震等自然力作用下，坡体不发生破坏或发生破坏但不影响工程安全的能力。
边坡稳定性分析的基本原理包括地质条件分析、边坡形态参数计算、荷载计算和边坡稳定性分析方法选择等。
地质条件分析是边坡稳定性分析的基础。
通过对岩土层的工程地质调查，获取边坡的地质信息，如土层厚度、土层类型、坡度等，从而确定边坡的物理性质。
边坡形态参数计算包括边坡高度、坡度和坡面形状等参数的计算。
这些参数的合理选择对于边坡稳定性分析起着重要的作用。
荷载计算是指对边坡上的荷载进行合理的计算。
荷载分为静荷载和动荷载两种类型，静荷载包括土重荷载、地震力和水压力等，动荷载包括风荷载和车辆荷载等。
边坡稳定性分析方法的选择根据边坡的具体情况而定。
常用的边坡稳定性分析方法有平衡法、有限元法、反分析法等。
二、边坡稳定性问题及其原因边坡稳定性问题主要表现为边坡滑塌、边坡侧移、边坡临界水位降低等现象。
这些问题的发生原因一般可以归结为外力因素、地质因素和施工因素三个方面。
外力因素包括降雨、地震、水压力等自然力对边坡的影响。
降雨过程中，土壤的饱和度增加，会导致边坡重力和孔隙水压力的增加，从而导致边坡滑塌的发生。
地震则会导致边坡土层的动力性质发生改变，引起边坡的破坏。
水压力也会通过渗流等方式对边坡产生不利影响。
地质因素主要包括土层的物理性质、岩土层结构的稳定性等。
土体的力学性质和岩土层的结构对边坡的稳定性起着关键作用。
如土壤的黏性和强度等决定了边坡的抗剪强度。
施工因素主要包括边坡施工过程中的不当操作、施工方法的选择不合理等。
如边坡施工中土方的开挖和填筑操作不当会导致边坡的不稳定。
三、边坡稳定性分析方法的选择边坡稳定性分析方法的选择应根据边坡的具体情况和工程要求来确定。
第11章--边坡的工程地质研究(1)
11.1 我国边坡工程的研究现状
遵循动态设计的思想和方法，对块体进行工程处理， 以改善和提高块体的稳定性。一般处理采取“锚固为主、 不开挖或小开挖为辅原则”。
（1）对于埋深小于5m的小规模块体，采用系统锚杆 和随机锚杆结合（挂网）喷混凝土进行加固。
11.2 边坡变形与破坏的类型
（一）边坡变形
边坡变形以未出现贯通性的破坏面为特点，尤其是在 坡面附近可能有一定程度的破裂与错动，但整体上没有 产生滑动破坏，一般分为卸荷回弹（松动）和蠕动等形 式。
11.2 边坡变形与破坏的类型
1、松弛张裂 是指当边坡侧向应力减弱之后，由于卸荷回弹而出
现张开裂隙的现象。 如果多层裂隙发育，则有可能形成松弛张裂带，这
崩塌体通常破裂成碎块堆积于坡脚，形成具有一定 天然休止角的岩堆—称为倒石堆。进而可能发展成碎屑 流。
11.2 边坡变形与破坏的类型
崩塌形成的原因大致有以下几种：
（1）与地形直接相关
崩塌一般发生在高陡边坡的前缘，发生崩塌的边坡 坡脚一般大于45°，尤其是大于60°的陡坡，地形切割 越强烈，高差越大越易形成崩塌。
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人工边坡包括例如 道路工程中的路堤边坡 房屋桥梁工程的基坑边坡 露天矿的边坡 水利水电工程中的运河渠道边坡 船闸、溢洪道边坡 引水隧洞进出口边坡 土石坝边坡及坝肩边坡等等。
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边坡在各种内、外地质营力作用下， 使坡体内应力分布发生变化，当岩土体 强度不能适应此应力分布时，就产生了 边坡的变形破坏。
11.1 我国边坡工程的研究现状
目前随着我国大规模工程建设向西北和西南推进， 特别是高山峡谷区的一些大型水利水电建设项目，基本 都涉及到高陡边坡变形和稳定的问题。
边坡的稳定性分析
振动作用
累积效应。边坡中由地震引起的附加力，通常以 边坡变形体的重量W与水平地 震加速度Kc之积表示， 即为KcW。在边坡稳定性计算中，一般将地震附加力 考虑为水平 指向坡外的力。边坡岩土体位移量的大 小不仅与震动强度有关，也与经历的震动次数有 关 ，频繁的小震对斜坡的累进性破坏起着十分重要的作 用，其累积效果使影响范围内的岩 体结构松动，结 构面强度降低。
图2-9某露天矿山爆破效应分区 (a)直接破碎区；(b)岩体崩坍区；(c)松动区；(d)地表变形裂缝区
效应分区
贵州大学
边坡形状与断面形态
边坡形状及表面形态指边坡的外形、坡高、坡度 、断面形态以及边坡临空程度等。目前的稳定性分 析方法通常把边坡看成二维，且假定边坡从坡顶到 坡底是一个平面；而实际 上边坡在平面图上总是弯 曲的，在断面图上往往也是弯曲的。边坡形态对边 坡稳定有一定程度的影响，主要表现在以下方面。 A.边坡外形 B.边坡坡度和坡高 C.边坡断面形态
贵州大学
二、水化学作用对岩土体的影响
在岩土体遇水的情况下，受水化学作用后产生 的易溶矿物随水流失，而难溶或结晶矿物则残留原 地，结果致使岩土体的孔隙增大，岩土体因此变得 松散脆弱。当岩土失水又浸水时，某些矿物与进入 岩土颗粒孔隙中的水作用后出现体积膨胀的现象， 这种体积膨胀是不均匀的，从而使得岩土体内部产 生了不均匀的应力，最终导致了矿物颗粒的碎裂解 体，表现出土体软化和崩解。于是岩土的内摩擦角 和粘聚力随之而减小。而边坡地下水位的升降正是 诱发岩土浸水—失水—再浸水这一反复循环的直接 因素，因此，对边坡变形的发展有着较大的影响。
四、水的物理作用
水对边坡岩土体的作用是多方面的，包 括材料性质、软化、冲刷等，这些作用都 将影响边坡的稳定性。一般而言，水的物 理作用往往具有突发性，从而对边坡的稳 定性构成较大的威胁。
工程地质学-第十一章 边坡的工程地质研究
不发生显著变化，只是岩块之间出现相
对位移或拉裂，从而使岩体出现松动、 架空现象。
图10-7 蠕动变形示意图 （a）脆性岩石的变形
第二节 边坡的变形与分类
㈡ 边坡岩体变形破坏形式
2、蠕动 ⑵ 由塑性岩石构成的岩体
在一定荷载的长期作用下，发生 缓慢的连续弯曲变形，如层状岩石的 非构造弯曲（点头哈腰）。
但是高大树木不离边坡稳定：风力作用下树根上拔边坡土体； 树根生长和腐烂增大地下孔隙，地表水易沿孔隙入渗。
二、影响边坡稳定的因素
第二节 边坡的变形与分类
5、滑坡
⑶ 滑面形成机理
C 滑面受软弱垫层控制
软弱垫层是指在坚硬岩石下部的 力学强度较低的软弱岩石。这样，在 上部坚硬岩石大的自重应力作用下， 可沿此软弱垫层滑动。实际调查发现， 此类滑动可以是突发性的，也可是渐 进性的。
需要指出的是，无论哪种滑面， 不是一次形成的，而是先局部，后逐 渐发展成为贯通性滑动面。
B 按滑坡深度分类：表层滑坡（小于2～3m）、浅层滑坡（小于 3～
10m）、深层滑坡（大于10m）。 C 按滑坡体积大小分类：小型滑坡（小于3万立方）、中型滑坡
（3 ～50万立方）、大型滑坡（50 ～300 万立方）、巨型滑坡（大于300万立方）。 D 按滑动的力学性质分类：推动式滑坡（滑坡体后部先滑动而推 动前部）、牵引式滑坡（滑坡体前部先滑动，引起由下而上依次 下滑）。
该裂隙特征是上宽下 窄，发育深度一般不低于 谷底基岩面标高。边坡愈 高愈陡裂隙愈发育，松弛 张裂带愈宽、愈深。
图10-6 峡谷地区卸荷裂隙发育示意图
第二节 边坡的变形与分类
1、松弛张裂 在河谷底部形成的卸荷裂隙，是由于河床上部卸荷引起。该裂
隙特征是平行于谷底，且越靠近谷底张开越宽，越向深部张开越小。 松弛张裂有时导致倾倒、蠕动等其它变形。
边坡稳定性分析方法
边坡稳定性分析方法至今为止，广大学者针对边坡稳定性的分析方法主要包括以下两个方面。
(一)定性分析方法此方法的研究对象主要包括边坡稳定性的影响因素、边坡失稳破坏时的力学作用、边坡的工程价值等，以及结合边坡的形成历史，从定性的角度解释和说明了边坡的发展方向及稳定性情况。
该方法的优势在于充分地分析了影响边坡稳定性中各个因素的相互作用关系，能够快速地评价边坡的自稳能力。
具体包括以下几个方面：(1)自然历史分析法自然历史分析法主要是通过分析边坡发育历史进程中的各种自然影响因素，包括边坡自身的变形情况、发育程度以及边坡分布区域的地貌特征、岩层性质、构造活动等，进而评价边坡的总体情况和稳定性特征，同时也可以预测将来可能导致边坡变形和失稳的触发因素。
该方法对边坡稳定性所做出的评价是从边坡的自然演化方面入手的。
(2)工程地质类比法工程地质类比法首先需要对边坡概况进行充分了解，包括组成边坡的岩体岩性、产状和结构面特征。
然后将目前已知的边坡稳定性情况和需要研究的边坡进行对比，记录两者之间的相似性与差异性，以此分析出所要研究边坡的稳定性情况和破坏模式。
为了能够准确地类比分析，就需要对现有边坡的环境地质条件进行全面的调查记录，并建立数据库。
该方法能够大致判断出研究对象的稳定性发展状况和趋势。
(3)图解法图解法通过在示意图上表示出边坡本身各类参数的组合关系来对边坡的稳定情况、破坏特征、破坏因素以及未来的发展方向进行分析。
常用的图解法包括极射赤平投影、边坡等比例投影等。
该方法的优势在于可以直观地表示影响边坡稳定性的因素。
(二)定量分析方法此方法主要通过数值法和极限平衡法等数学手段，依靠计算软件，更加精确地给出满足实际情况的边坡稳定性分析结果。
(1)极限平衡法主要是按照摩尔-库伦强度准则，通过分析作用在土体上的静力平衡条件来判断边坡的稳定性情况，最常见的极限平衡法是条分法，该方法经过100多年的发展，已经成为目前工程实践中使用最为广泛的一种方法。
边坡稳定性分析2篇
边坡稳定性分析2篇边坡稳定性分析（一）引言边坡是指在道路、河道、铁路、水库、矿山等山区地带或特殊地质条件下，因建设需要而开挖或局部破坏岩土体，形成的斜坡或峭壁。
由于其受自然环境、地质条件、工程施工等诸多因素的影响，边坡容易发生滑坡、崩塌和塌方等不稳定现象，给工程运行和周围环境造成极大的危害与损失。
因此，边坡稳定性分析对于确保工程安全运行和人民生命财产安全具有十分重要的意义。
稳定性分析方法边坡稳定性分析常见的方法有多种，主要包括力学分析法、有限元数值模拟法、模型试验法等。
以力学分析法为例，首先需要对边坡的主要信息进行调查，包括边坡地质、工程地质、水文地质、地下水位、工程建设历史等。
其次，根据荷载和载荷的方向、大小、分布等条件，选取合适的地质模型、荷载模型，并采用合理的力学方法进行稳定性分析。
最后，根据分析结果，提出相应的加固和治理方案。
分析评估指标边坡稳定性分析的主要指标包括破坏形式、安全系数以及承载能力等。
其中，破坏形式是指发生破坏时边坡的形态和特征，它直接影响到治理方案的制定和实施。
安全系数是衡量边坡稳定性的重要指标，其定义为承载力与荷载的比值，即：$${\rm {安全系数}}={\rm {承载力}}\div{\rm {荷载}}$$三种承载状态及相应的安全系数如下：1.安全状态：安全系数大于1.5；2.可疑状态：安全系数介于1.0-1.5，需要加强监测和治理；3.失稳状态：安全系数小于1.0，已进入失稳状态，需立即采取加固措施。
承载能力是指边坡抵抗荷载的能力和承受破坏的最大荷载。
在进行稳定性分析时，需要根据边坡的承载能力和荷载特点来确定合适的安全系数范围，以确保边坡的稳定性。
结论边坡稳定性分析是确保工程安全的重要手段，其目的是找出边坡存在的问题，并提出相应的加固和治理方案，以保障工程的长期运行和人民生命财产安全。
稳定性分析方法多种多样，需要根据具体情况选择合适的分析方法和指标，并在稳定性分析的基础上，制定科学合理的加固和治理措施。
地震边坡稳定性的工程地质分析
地震边坡稳定性的工程地质分析摘要：边坡稳定性是边坡研究的核心问题，由于地质条件的复杂性和人们认识事物的局限性，工程地质定性分析对于地质条件复杂的岩质高边坡工程分析更有其特殊价值。
过去对于地震边坡的研究很少从工程地质的角度进行详细分析，地震边坡稳定性研究是岩土工程和地震工程中关心的重要问题之一。
本文系统的介绍了边坡地震稳定性的评价方法，包括拟定力法、滑块分析法、数值模拟法、实验法、概率分析法，继而分析了地震情况下边坡稳定性的影响因素，在此基础上，对地震边坡的破坏形式进行了探讨，这对于地震边坡的研究无疑具有重要意义。
关键词：地震边坡；稳定性；工程地质；评价方法文章编号：1674-3954（2013）09-0243-021 引言2008年四川汶川发生8.0级强烈地震触发了严重的地质灾害，其破坏性举世罕见。
地震发生后，引起了很多学者对于地震灾害的影响因素的关注。
地震灾害的影响因素有很多，如地震震级和震源深度、场地条件、地震发生的时间、地震的防御情况等。
随着对地质灾害的研究的深入，地震作用下边坡的稳定性研究也成了研究的热点，这也是岩土工程界学者关注的难题之一。
如图1是研究地震后在水平地震力和耦合地震作用下岩土体受到的破坏情况。
2 边坡地震稳定性评价方法2.1拟静力法拟静力法因应用简便而得到大量应用，至今仍备受工程技术人员的青睐。
拟静力法实质上是将地震震动的作用简化为水平、竖直方向的恒定加速度作用，将所产生的地震震动作用作为水平和竖直方向的拟静荷载因子。
这种方法实质上所采用的方法是由静力稳定分析方法拓展而来的，只是更加简便。
工程师在使用拟静力法时，最关心的莫过于地震震动系数选取。
seed总结了常用的三种确定地震震动系数的方法：①经验值的使用；②刚体反应分析法；③采用粘弹性反应分析法。
seed认为不断地采用这些经验数值就会造成它是权威设计标准的假象，意在指出这些地震震动系数的选取缺乏可靠的科学基础。
拟静力法简单实用，在边坡地震稳定性分析中应用得最为广泛，积累了大量的工程经验。
地震边坡稳定性的工程地质探究
地震边坡稳定性的工程地质探究[摘要]边坡稳定性是研究工程地质的核心，由于受到地质自身复杂性以及人类认知水平的影响，工程地质的研究分析对于边坡稳定性评价具有很大作用。
本文简要分析了在地震作用下影响边坡稳定性的相关因素，并对边坡动力的失稳机制进行探讨。
[关键词]地震边坡稳定性工程地质1地震作用下影响边坡稳定性的关键因素1.1地形地貌影响边坡所处的地形地貌对边坡动力稳定性的影响主要表现在两大方面：一方面是对边坡的坡度以及高度的影响，另一方面是对边坡坡形的影响，其中边坡的高度和坡度的影响要明显大于边坡坡形的影响。
在对已有的强地震观测结果来看，地震频谱和动幅值会随着地形高低而发生变化。
在卡格尔山山上以及山脚两点的强烈余震速度观测记录发现，山顶部位地震持续的时间明显要大于山脚，放大的效果也更为的显著，此外，速度、加速度、位移三个变量的放大效果也不尽不同。
外国地震学家曾经做出过观测，发现斜坡上的地震强度要比谷底大约增加了1°；在角度大于15°的圆锥形山体上部和下部的位移幅度相比，部分谱段值增加了近乎7倍；黄土阶地要比底部的幅值大4倍左右，要比离开坡阶边缘25米之外的水平地区大2倍左右。
我国著名科学家王存玉曾经在振动模型实验中发现：边坡顶部由振动而产生的反应幅值和边坡底部相比较来说会有非常明显的放大。
通过精准的数值分析之后，同样也发现了这一特点。
虽然我们无法明确得出地形影响的数值范围，但是这些资料都佐证了高度对地震的影响。
在关于坡角影响因素的研究中，丁彦慧曾经通过对昭通和炉霍两个方面的地震资料进行归纳总结，并得出了坡角与地震滑坡之间的关系曲线，具体内容可概括为以下几点，首先是角度大于50°以及角度小于20°的地区发生滑坡的概率较小，很多滑坡事故都是出现在斜坡角度在30°-50°之间，同样地震造成的崩塌也大都发生在斜坡角度在30°以上的地区，尤其是50°-70°之间的最多。
边坡稳定性分析方法
第二节边坡稳定性分析方法力学验算法和工程地质法是路基边坡稳定性分析和验算方法常用的两种方法。
1．力学验算法(1)数解法假定几个不同的滑动面，按力学平衡原理对每个滑动面进行验算，从中找出最危险滑动面，按此最危险滑动面的稳定程度来判断边坡的稳定性。
此方法计算较精确，但计算繁琐。
(2)图解或表解法在图解和计算的基础上，经过分析研究，制定图表，供边坡稳定性验算时采用。
以简化计算工作。
2．工程地质法根据稳定的自然山坡或已有的人工边坡进行土类及其状态的分析研究，通过工程地质条件相对比，拟定出与路基边坡条件相类似的稳定值的参考数据，作为确定路基边坡值的依据。
一般土质边坡的设计常用力学验算法进行验算，用工程地质法进行校核；岩石或碎石土类边坡则主要采用工程地质法进行设计。
3．力学验算法的基本假定滑动土楔体是均质各向同性、滑动面通过坡脚、不考虑滑动土体内部的应力分布及各土条(指条分法)之间相互作用力的影响。
一、直线滑动面法松散的砂类土路基边坡，渗水性强，粘性差，边坡稳定主要靠其内摩擦力。
失稳土体的滑动面近似直线状态，故直线滑动面法适用于砂类土：如图2-2-4所示，验算时，先通过坡脚或变坡点假设一直线滑动面，将路提斜上方分割出下滑土楔体ABD，沿假设的滑动面AD滑动，其稳定系数K按下式计算(按边坡纵向单位长度计)：验算的边坡是否稳定，取决于最小稳定系数Kmin的值。
当Kmin＝1.0时，边坡处于极限平衡状态。
由于计算的假定，计算参数(r，Ψ，c)的取值都与实际情况存在一定的差异，为了保证边坡有足够的稳定性，通常以最小稳定系数Kmin≥1.25来判别边坡的稳定性。
但Kmin过大，则设计偏于保守，在工程上不经济。
当路堤填料为纯净的粗砂、中砂、砾石、碎石时，其粘聚力很小，可忽略不计，则式（2-2-3）变为：式(2-2-3)也适用于均质砂类土路堑边坡的稳定性验算。
二、圆弧滑动面法用粘性土填筑的路堤，边坡滑坍时的破裂面形状为一曲面，为简化计算，通常近似地假设为一圆弧状滑动面。
边坡稳定性的工程地质研究复习资料
边坡稳定性的工程地质研究复习资料1、边坡稳定性问题的特点：（1）自然界普遍存在、工程中大量遇到；（2）变形破坏形式多样、机理差别大；（3）在时间、空间分布上具有集中性和随机性；（4）分布广、稳定问题突出；（5）危害大。
破坏机理：侵蚀下切、人工开挖等：边坡逐渐形成、高陡；稳定边界条件逐渐变化；地应力的大小和方向不断调整、变化；边坡岩体产生相应变形→由量变到质变，条件具备时产生破坏。
2、边坡应力分布的一般特征：（1）坡面附近主应力迹线发生明显偏转，愈靠近临空面，最大主应力愈接近平行临空面，最小主应力则与之近于直交；（2）在自重应力场作用下，边坡深部岩体最大主应力为垂直方向，逐渐转为与坡面平行，在坡顶及后缘常出现拉应力，在坡内形成与坡面平行的张裂缝。
大概在离地面 1/3H处转为压应力；（3）当存在初始水平构造应力时，在边坡深处最大主应力为水平。
逐渐转为与坡面平行，同样在坡顶出现拉应力，在坡脚出现压应力集中；（4）从坡面向深部出现应力分带现象（应力松弛带、应力集中带、应力正常带），在坡面浅层形成平行坡面的张裂隙和与坡面大角度相交的剪裂隙。
3、影响边坡岩体应力分布的主要因素：（1）初始地应力，尤其是垂直于河谷的水平构造应力，初始水平剩余应力越高，越容易形成拉应力区，坡脚处最大剪应力越大；（2）坡形：坡高、坡度、坡底宽、凸凹坡坡越高，坡内拉压应力值呈线性增大坡角越大，拉应力范围增大，坡脚剪应力增大坡底宽越小，坡脚应力集中加剧。
凹形坡，应力集中程度小，有利于坡体稳定；（3）岩性：硬岩边坡地应力高；（4）岩体结构：软弱结构面的位置影响边坡应力4、边坡变形破坏的基本类型：（1）边坡变形：边坡无显著剪切位移或滚动，不致引起整体失稳。
形式：松弛张裂、倾倒变形、蠕变等；（2）边坡破坏：坡体以一定的速度出现较大位移，岩体产生整体滑动、滚动、转动。
形式：崩塌、滑坡；5、岩体的流变性（1）蠕变：应力不变，变形随时间增长而逐渐增加；（2）松弛：应变不变，应力随时间增长而有所减小的性状；（3）粘滞性：土的应力-应变关系随变形速率的变化而改变的性状；（4）长期强度：土的强度随时间增长而有所减小的性状。
边坡稳定性的影响因素及分析方法
边坡稳定性的影响因素及分析方法边坡稳定问题是最常见的工程地质问题之一，随着我国现代化建设事业的迅速发展，高层建筑等大量工程项目开工建设，在这些工程的建设过程或建成后的运营期内，不可避免地形成了大量的边坡工程。
而且，随着工程规模的加大加深及场地的限制，经常需在复杂地质环境条件下，人为开挖各种各样的高陡边坡，所有这些边坡工程的稳定状态，事关工程建设的成败与安全，会对整个工程的可行性、安全性及经济性等起着重要的制约作用，并在很大程度上影响着工程建设的投资及效益。
合理有效地选用与之相适应的边坡稳定性分析与加固方法，是值得深入研究的问题。
一、边坡稳定性的影响因素地形是制约边坡稳态的第一控制要素。
边坡变形主要由地形的改造引起，而变形易发部位是地形坡度陡变部位，变形域规模则取决于边坡的高度。
在边坡工程中，区域构造环境问题可涉及四级构造单元及其后续各级构造。
当工程的部位集中分布多个崩滑体时，则是区域构造环境和地震地质环境。
区域构造环境的分析要点是自老至新构造应力场的转化，包括主应力的偏转（移）、压（剪）应力场向张（剪）应力场的转化、初始应力释放环境、蠕(流)变环境以及对渗流场和风化作用的制约作用(优势面)等。
居地地质构造是判断独立变形、运动单元的根本依据。
（一）节理裂隙序次第一序次：周边完整基岩的节理裂隙和劈理；第二序次：破碎岩体各独立块体的节理裂隙和劈理，含微构造、显微构造系列；第三序次：新近出现的变形裂隙(缝)。
（二）坡体结构坡体的整体刚度取决于节理裂隙的发育程度；坡体的变形、失稳类型取决于各类地质结构面产状同坡面产状之间的相互关系。
地层岩性的边坡变形、失稳效应最终反映在各层的刚度与抗剪强度。
如果坡体各组成层位的刚度比值大于1/3，该坡体可作为准均质体考虑；若刚度比值不大于1/3，变形第一控制层位是刚度比值最小的那一层位。
分析塑性域扩展趋势时，各层抗剪强度值都有影响，但控制层位仍然是刚度最小的那个层位。
当一处坡体具备变形、失稳条件时，导致其失稳的直接诱发因素之一是水的作用，包括地表水和地下水的作用，其中地表水及大气降雨又往往是该部位地下水的直接补给源，故对一处坡体的研究，它的研究范围应该是地表水汇水域。
岩土工程稳定性--边坡稳定性分析方法综述
③优势面理论分析法及其发展应用
采用优势面理论分析法可确定岩坡的控稳优势面，并进行优势面 组合分析 ，找出其试算安全系数最小的优势分离体，确定边坡破坏模 型，并采用极限平衡分析法分析计算优势分离体的安全度及边坡稳定 安全系数，以此判断边坡整体稳定状况 ，从而克服和弥补经典极限分 析法中要假定滑动面、反复计算 比选最小的安全系数及相应的滑动面 的不足，提高了最小安全系数的可靠性。 在采用优势面理论分析法时，在确定控稳优势面时，一般首先要 通过野外地质调查来对研究体内的结构面加以分类，确定各候选优势 面的综合权重值，还需进一步确定优势面的力学参数，所有这些过程 都或多或少的带有经验性，都要不同程度的受到主观性的影响，但恰 恰这两方面是确定其分析结果可靠程度的关键问题，因而优势面理论 分析法存在一定的缺陷性 。因此，优势面理论分析法中引入了层次分 析法，在一定程度上提高了控稳优势面的选定客观性。
弹塑性极限平衡法从分析边坡体的应力和变形入手，由边 坡体的应力和变形特征来确定边坡体的极限平衡状态，从而避 免对边坡体最小安全系数的反复计算及比选，达到减少工作量 和提高准确率的目的。 弹塑性极限平衡法中采用强度折减法，即逐渐降低材料强 度(即降低材料抗剪强度参数c和 的方法来逼近系统的极限平 衡状态，并以屈服区的贯通来表征极限平衡状态的到达，把材 料强度折减系数(Zi)定义为系统的整体稳定安全系数(Fs)。在 地质条件、材料参数、屈服准则和本构关系正确的前提下，能 够保证由此得到的稳定安全系数为真实稳定安全系数的下限。 弹塑性极限平衡法不必假设土条间的作用力和破坏面的位 置和形状，因此，该方法能处理复杂几何轮廓和边界条件，有 广泛的适用性和良好的应用前景。
土木工程中边坡稳定性分析方法
土木工程中边坡稳定性分析方法在土木工程领域，边坡稳定性是一个至关重要的问题。
边坡的失稳可能会导致严重的人员伤亡和财产损失，因此，准确分析边坡的稳定性对于工程的安全和成功实施具有重要意义。
本文将探讨几种常见的土木工程中边坡稳定性分析方法。
一、定性分析方法1、工程地质类比法这是一种基于经验和对比的方法。
通过对已有的类似地质条件和边坡工程的研究和经验总结，来对新的边坡稳定性进行初步判断。
这种方法虽然简单快捷，但依赖于丰富的工程经验和大量的案例数据。
2、历史分析法通过研究边坡地区的历史地质活动、自然灾害记录以及以往的边坡变形破坏情况，来推断当前边坡的稳定性。
然而，这种方法受到历史资料完整性和准确性的限制。
二、定量分析方法1、极限平衡法这是目前应用较为广泛的一种方法。
它基于静力平衡原理，将边坡划分为若干个垂直条块，通过分析条块之间的力和力矩平衡，计算出边坡的安全系数。
常见的极限平衡法有瑞典条分法、毕肖普法等。
瑞典条分法假设滑动面为圆弧，不考虑条块间的作用力，计算较为简单，但结果相对保守。
毕肖普法考虑了条块间的水平作用力，计算结果更为精确，但计算过程相对复杂。
2、数值分析方法（1）有限元法将边坡离散为有限个单元，通过求解每个单元的应力和位移，来分析边坡的稳定性。
它可以考虑复杂的边界条件和材料非线性特性，能够更真实地模拟边坡的力学行为。
（2）有限差分法与有限元法类似，但采用差分格式来近似求解偏微分方程。
在处理大变形和复杂边界问题时具有一定的优势。
（3）离散元法特别适用于分析节理岩体等非连续介质的边坡稳定性。
它能够模拟块体之间的分离、滑动和碰撞等行为。
三、监测分析方法1、地表位移监测通过设置测量点，使用全站仪、GPS 等仪器定期测量边坡表面的位移变化。
当位移量超过一定的阈值时，提示边坡可能存在失稳风险。
2、深部变形监测采用钻孔倾斜仪、多点位移计等设备，监测边坡内部的深部变形情况。
这种方法能够更早地发现潜在的滑动面。
边坡稳定性分析研究现状
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一
边坡稳 定性分析研究现状
李 方 中 新疆 煤 田地质 局综 合 队（８３００００）
摘 要 ：近 百年 来 ，随 着 人 类 社 会 经 济 的 发 展 和 大 规 模 建 设 工 程 的 开展 ，城 市 建 设 、水 电 、交通 、矿 山 、港 口 码 头 以及 国防 工 程 等 各 领 域 都 涉及 到 边 坡 ．Ｋ－程 问题 。边 坡 的 变形 、失 稳 导 致 大 型 崩 滑 事 故在 工程 界 常 有发 生 ，对 国 民 经 济发 展 和人 民 生命 财产 造 成 了 巨大 的 损 失 。 边 坡 失 稳 变形 问 题越 来越 突 出，已成 为 同地 震 、火 山相 并 列 的 全 球 性 三 大 地 质 灾害 之 一 。文 章 通 过 大量 文 献 调 研 ，对 当前 边坡 稳 定性 分析 研 究 方 法进 行 了 总 结 和 归纳 ，可供 施 工 和设 计 人 员 参 考 。 关 键 词 ：边 坡 稳 定 性 ：工 程 地 质 ：极 限 平衡 法 ；数 值 模 拟
现 坍 塌
都是 处理 钻孔 灌 注桩坍 塌孔 的有 效措 施 。只要施 工
２．３设置 混凝 土护 筒基座
人 员 与施 工 管 理 人 员在施 工 过 程 中时 刻 注 意 施 工
在 松 散 的 河 床 上进 行 钻 孔 护 筒 常 常 困 为下 沉 操作 规 范 ，提 高 施 工 质量 安 全 意 识 ，就能 最 大 程 度
岩土工程中边坡稳定性分析方法
岩土工程中边坡稳定性分析方法岩土工程中边坡稳定性分析是一个重要且复杂的课题，它涉及到土体的力学性质、地质条件以及边坡的几何形状等因素。
正确的边坡稳定性分析方法能够为工程设计提供合理的基础参数，从而确保工程的安全可靠性。
本文将探讨岩土工程中常用的边坡稳定性分析方法。
1. 传统切片法传统切片法是岩土工程中最早使用的边坡稳定性分析方法之一。
它基于土体的切割面，将边坡划分为多个切片，然后根据力学平衡条件计算每个切片的受力和力矩，进而得到边坡的稳定性。
传统切片法适用于边坡稳定性分析的初步估算，但它忽略了土体内的应力分布、渗流和变形等因素，导致结果存在一定的误差。
2. 极限平衡法极限平衡法是岩土工程中常用的边坡稳定性分析方法之一，它基于土体达到稳定状态的条件，通过假设边坡表面的滑动类型，建立边坡的平衡方程，进而确定边坡的临界平衡状态。
极限平衡法考虑了土体内的应力分布和边坡的几何形状等因素，具有较高的精度和可靠性，适用于各种类型的边坡稳定性分析。
3. 桩土共同作用法桩土共同作用法是一种综合考虑桩与土体相互作用的边坡稳定性分析方法。
在边坡设计中，桩的设置可以有效地提高边坡的整体稳定性，减小滑坡的发生概率。
桩土共同作用法将桩与土体看作一个整体系统，通过数值模拟和实验测试等方法，研究桩土间的相互作用力，从而得到边坡的稳定状态。
这种方法适用于需要增加边坡整体稳定性的工程项目。
4. 数值模拟方法随着计算机技术的发展，数值模拟方法在岩土工程中的应用越来越广泛。
数值模拟方法通过对土体力学性质和边坡几何形状的数学描述，采用有限元或边界元等计算方法，模拟土体的力学行为和边坡的稳定性。
数值模拟方法具有较高的灵活性和准确性，能够考虑复杂的工程情况，但对计算机资源和模型设置要求较高。
综上所述，岩土工程中的边坡稳定性分析方法多种多样，每种方法都有其适用范围和局限性。
工程设计人员应根据具体工程情况选择合适的分析方法，综合考虑土体力学性质、地质条件和工程要求等因素，以确保边坡的安全稳定。
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3.3 滑坡的发育阶段和滑坡分类
• 2）滑坡的分类
– 从滑动时的力学作用，可分为：牵引式、推动式和混合
式滑坡；
– 根据滑坡的岩体构造特征和滑面与层面的相对位置可分
为：均质滑坡、顺层滑坡；
– 按滑坡的体积或者厚度可分为浅层、中层和深层滑坡。
• 根据滑动岩层的成分、构造产状，滑床和滑带的特点以及变 形特征和位移动力可分为： – 推动式（挤出）滑坡； – 顺层滑坡； – 牵引式（流动性滑坡和滑塌）滑坡； – 塌落； – 液化滑坡； – 潜蚀和浮力滑坡； – 火成岩、变质岩风化壳滑坡； – 复合滑坡和过渡型的滑坡。
◆斜坡岩石的重力作用 ◆斜坡岩石的风化作用 ◆水(包括降水、地表水、地下水)的作用 ◆工程荷载及地表作用
• 斜坡剥蚀作用的各种类型并不足完全孤立存在的， 它们在发生、发展过程中是互相联系、有时是同时 存在
• 在坚硬岩石、半坚硬岩石的山坡上，当斜坡高而陡， 经常发生崩塌作用
• 在坚硬岩石地区，崩塌和滑坡经常是伴生的；在丘 陵及平原地区或松软土区，在一定的气候条件下， 则以滑坡作用为主
– 在河谷地区，切层滑坡比较普遍，它往往与岩崩作用相
伴产生
3.2 影响斜坡滑动稳定性的因素 • 滑坡是一种地质作用，是在一定的条件下发生的，其影响因
素概括说来有两类：
– 自然因素：地质的(地质环境、地质作用)，气候的(降雨
等)；
– 工程因素：这是人为的，如工程设计及配置不当等
– 滑坡就是在天然及人为因索的综合作用下产生。 • 地貌因素 • 地质结构及地质作用 • 气候因素 • 人类工程活动因素
• 岩体滑坡裂隙保存较久，滑舌岩层比较破碎时，多局部滑动 现象。滑坡体岩层产状及其内构造裂隙产状与母岩产状不一 致，可作为判断滑体是否存在的一个标志。
• 岩坡的滑动面经常沿层面及构造裂隙发育
– 当滑面主要部分通过岩层层面时，为顺层滑坡
– 当层面倾向背向山坡，节理面是顺山坡倾斜时，则产生
切层滑坡
– 一般在砂岩、页岩互层或薄层状岩石或片理化岩层分布 区，多见顺层滑坡
滑坡 前缘
滑坡裂 缝
滑坡 台阶
滑坡壁
滑动面
引起滑坡的主要原因
• 岩土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强 度，岩土体稳定性平衡遭到破坏。
• 剪应力达到抗剪强度的原因： 1. 由于剪应力增加，如局部填土荷重增加，水库蓄
水、地震、打桩等 2. 岩土体抗剪强度减小，如孔隙水应力增大，因干
旱、冻融等引起岩土体结构破坏等。
• 根据我国区域工程地质特点和工程实践经验，我国铁道部门
第十一章 边坡稳定性的工程地质研究
– 基本概念 – 边坡地质作用的基本类型 – 滑坡作用及其工程地质勘测方法 – 斜坡稳定性评价 – 岩坡优势面分析理论方法 – 滑坡的防治
1 基本概念
• 边坡：具有一定倾斜面的岩土体 • 几何要素
坡肩 坡顶
坡面
坡底 坡脚
坡角
坡高
滑坡
• 滑坡：一部分岩土体相对另一部分岩土体 发生滑动(位移)的现象。
根据滑坡变形的特点，一般可将滑坡作用分为三个主要 阶段：
• 不稳定因素积累阶段（也称蠕动压密阶段）；
• 滑动阶段；大致过程为滑坡蠕动→坡面变形→滑动→暂时稳
定。
• 滑坡体相对稳定或固定阶段（也称稳定压密阶段）：再滑动
→急剧滑落→挤压变形→局部变动→相对稳定。经相当长时 期停止活动的滑坡，就是所谓的“古滑坡”。这样的斜坡可 以认为是稳定的。
• 气候因素：暴雨或长期降雨以及融雪可过 程。
• 人类工程活动因素：人工切坡使边坡过陡、用大爆破方法施
工、斜坡上工程建筑的荷载作用、人工集水建筑物的漏水、 护坡无排水管或排水设计不当等。
❖
3.3 滑坡的发育阶段和滑坡分类
• 1）滑坡的发育阶段
– 在一些滑坡上，由于各段岩体运动速度差异，在滑坡体 上部常形成滑坡台阶，此外，在滑坡体上常有“醉林”、 “马刀树”等现象。
滑坡体上的树木歪斜,像醉汉一样,东倒西歪,显示滑坡已滑动解体
树木茂密，形成大片马刀树，表示浅层滑移明显
• 一般土坡的滑动，具有上述滑坡结构的典型特征。
• 岩质边坡的滑动是有别于土体滑动的另一类型的滑坡。岩坡 的滑动，在平面形态上多是纵长式或纵横约等式，而横长式 少见。
3 滑坡作用及其工程地质勘测方法
3.1滑坡的形态及其结构特征
组成斜坡的部分岩体在一定的地质条件下，由于河流冲 刷、地下水作用、人类活动等因素的影响，在重力作用下或
多或少地保持内部结构沿着边坡滑动面向下滑动，称为滑坡
• 一个发育完全的滑坡，其形态特征和内部结构包含以下几个 部分：
• 滑坡体(滑体)
– 脱离斜坡岩石向下滑动的岩体，称滑坡体。滑体的前缘 称滑坡舌，滑体前缘受挤压而产生隆起丘上有鼓张裂隙
（隆起裂隙）。因滑体向两侧扩张，在滑坡舌部分形成 扇形张裂隙
• 滑动面及滑坡床
– 滑体下滑时与母体之分界面称滑动面，一个滑体内可以
有不止一个滑动面。研究时，必须找出最下面的滑动面， 以便采取有效的防治措施
3.2 影响斜坡滑动稳定性的因素
• 地貌因素：斜坡的高度、坡度和形态是影响斜坡稳定性的重
要因素。
• 地质结构及地质作用：斜坡由完整的物理-力学性质良好的
岩体组成时，斜坡具有较好的稳定条件；风化作用、地应力 地震、地表水及地下水对斜坡岩石的湿化作用、水流的冲刷 及潜蚀等，这些地质作用会破坏斜坡稳定性。
边坡稳定性评价思路
• 确定边坡潜在滑动面。非均质岩土体找软弱面， 如裂缝、软弱夹层、老滑坡体等；均质土体，假 定若干个滑动面
• 通过试验，选择土体抗剪强度参数 • 计算最小安全系数 • 边坡稳定性评价
2 边坡地质作用的基本类型
斜坡或边坡的物理地质作用表现为斜坡土石(岩体) 的向下运动(移动)，它改变着斜坡的外貌，并使之 逐渐变缓。 产生的因素：
– 工程实际中，对均质土体多近似取圆柱面，剖面上为圆 曲线；对层状或非均质岩体近似取为直线或折线，滑动
体沿滑面滑动时依附的下伏不动岩体，称为滑坡床
• 滑坡壁、滑坡圈谷、滑坡台阶
– 当滑体向下滑动后，露出地表的滑动面在斜坡上形成一
个显著的立壁，即滑坡壁
– 由于滑坡体滑落使得斜坡上产生了半圆形凹地，称滑坡 圈谷(封闭洼地)，有时可以形成滑坡湖