第8章 边坡岩体稳定性分析
边坡岩体稳定性分析的计算方法
边坡岩体稳定性分析的计算方法随着世界经济的发展和科技进步，边坡岩体稳定性分析也变得越来越重要。
稳定性分析可以帮助工程师和地质学家了解边坡岩体构造特征，判断边坡是否稳定，如果发现不稳定，可以采取措施进行稳定性锚固，改善边坡安全性。
因此，边坡岩体稳定性分析的计算方法受到广泛的关注。
二、边坡岩体稳定性分析的基本概念边坡岩体稳定性分析是指，通过对边坡岩体构造状况的详细研究和计算，判断边坡是否稳定。
边坡岩体稳定性分析的基本概念包括三大部分：滑移平面、滑力及抗滑力。
首先，滑移平面是指在滑力下，边坡岩体可能发生滑移的晶体层平面。
其次，滑力指的是边坡岩体在滑移平面上受到的拉力，是影响边坡稳定性的最主要因素。
最后，抗滑力是指边坡岩体内部结构强度对滑力的抵抗力，一般情况下，抗滑力要大于滑力，才能保证边坡的稳定性。
三、边坡岩体稳定性分析的计算方法边坡岩体稳定性分析的计算方法可以分为四大类：地质位置、滑力场理论、Dawson缓倾斜理论和多学科联合分析。
（1）地质位置法地质位置法是根据边坡岩体构造、岩性和地质条件来判断边坡的稳定性的方法。
通过有限的基础地质调查，可以掌握边坡的构造特征，从而预测边坡的稳定性。
（2）滑力场理论滑力场理论是根据边坡岩体的重力力和普朗特力及其他力学参数，绘制地质滑力场理论模型，分析滑力场分布，从而预测边坡的稳定性。
（3）Dawson缓倾斜理论Dawson缓倾斜理论和滑力场理论有许多共同点，都是根据重力力和普朗特力来分析边坡的稳定性的方法。
但与滑力场理论不同的是，Dawson缓倾斜理论更多的考虑边坡地表和深层岩体以及地基土体的影响，这为判断边坡的稳定性提供了较全面的信息。
（4）多学科联合分析多学科联合分析是指识别边坡岩体构造特征、岩性和地质条件，综合地质滑力场理论、Dawson缓倾斜理论以及实测地质资料、地震动力学、力学地质学等多学科的知识，分析并综合评估边坡的稳定性的方法。
四、总结边坡岩体稳定性分析的计算方法可以分为地质位置法、滑力场理论、Dawson缓倾斜理论和多学科联合分析四大类。
边坡稳定性定量分析
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。
图 1-1 1-1'线开采终了剖面图
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，通系电1，力过根保管据护线生高0不产中仅工资2艺料22高试2可中卷以资配解料置决试技吊卷术顶要是层求指配，机置对组不电在规气进范设行高备继中进电资行保料空护试载高卷与中问带资题负料2荷试2，下卷而高总且中体可资配保料置障试时2卷，32调需3各控要类试在管验最路；大习对限题设度到备内位进来。行确在调保管整机路使组敷其高设在中过正资程常料1工试中况卷，下安要与全加过，强度并看工且25作尽52下可22都能护可地1关以缩于正小管常故路工障高作高中；中资对资料于料试继试卷电卷连保破接护坏管进范口行围处整，理核或高对者中定对资值某料，些试审异卷核常弯与高扁校中度对资固图料定纸试盒，卷位编工置写况.复进保杂行护设自层备动防与处腐装理跨置，接高尤地中其线资要弯料避曲试免半卷错径调误标试高方中等案资，，料要编试求5写、卷技重电保术要气护交设设装底备备置。4高调、动管中试电作线资高气，敷料中课并设3试资件且、技卷料中拒管术试试调绝路中验卷试动敷包方技作设含案术，技线以来术槽及避、系免管统不架启必等动要多方高项案中方；资式对料，整试为套卷解启突决动然高过停中程机语中。文高因电中此气资，课料电件试力中卷高管电中壁气资薄设料、备试接进卷口行保不调护严试装等工置问作调题并试，且技合进术理行，利过要用关求管运电线行力敷高保设中护技资装术料置。试做线卷到缆技准敷术确设指灵原导活则。。：对对在于于分调差线试动盒过保处程护，中装当高置不中高同资中电料资压试料回卷试路技卷交术调叉问试时题技，，术应作是采为指用调发金试电属人机隔员一板，变进需压行要器隔在组开事在处前发理掌生；握内同图部一纸故线资障槽料时内、，设需强备要电制进回造行路厂外须家部同出电时具源切高高断中中习资资题料料电试试源卷卷，试切线验除缆报从敷告而设与采完相用毕关高，技中要术资进资料行料试检，卷查并主和且要检了保测解护处现装理场置。设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
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。
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。
边坡岩体稳定性分析的计算方法
边坡岩体稳定性分析的计算方法边坡岩体稳定性分析是地质工程设计工作中十分重要的一部分，是评价和研究边坡岩体稳定性的重要方法之一。
随着地质工程的发展，计算机技术的发展和应用，计算边坡岩体稳定性的方法也在不断发展和完善。
本文介绍了边坡岩体稳定性分析的计算方法，以及计算边坡岩体稳定性的重要步骤和要素。
二、边坡岩体稳定性的计算方法1.计算要求计算边坡岩体稳定性的要求是首先进行岩体的力学性质分析，确定岩体的抗剪强度和抗压强度，以及岩体的尺寸、形状、排列结构和构造；随后确定边坡的几何形状参数和水文地质因素，以及重力作用体系的参数；最后，按照边坡分析方法进行计算，确定边坡岩体的稳定系数。
2.计算过程（1）岩体力学性质分析。
首先分析岩体的抗剪强度和抗压强度，其次施加水平和垂直运动，确定岩体的变形特性；（2）边坡几何形状分析。
确定边坡的几何形状参数，包括坡度、坡面宽度、坡面长度等，同时确定水文地质因素，如雨水、渗水、地下水等；（3）重力作用体系分析。
确定边坡岩体的重力作用体系，包括自重、滑移压力、地下水压力、渗水压力等；（4）运用边坡分析方法计算边坡岩体的稳定性。
可以采用等效滑动面法、艾里克斯准则、薛定谔方程等方法，计算边坡岩体的稳定性。
三、边坡岩体稳定性分析的要素1.岩体力学特性岩体的抗剪强度和抗压强度是影响边坡岩体稳定性的主要因素之一。
岩体的抗剪强度可以通过抗拉强度、抗折强度等相关试验来测定，而抗压强度可以通过抗压强度试验、岩石试验等来确定。
2.边坡几何参数边坡几何参数是指边坡的坡度、坡面宽度、坡面长度等参数，这些参数是影响边坡岩体稳定性的重要因素。
一般来说，边坡坡度越陡，边坡稳定性越低；坡面宽度、坡面长度越小，边坡稳定性越低。
3.水文地质条件水文地质条件是指边坡周围的雨水、渗水、地下水等情况，这些条件也是影响边坡岩体稳定性的重要因素。
一般来说，边坡周围有大量雨水、地下水时，边坡稳定性就会变差。
4.重力作用体系重力作用体系是指边坡岩体受到的重力、滑移压力、地下水压力、渗水压力等因素的综合作用，这也是影响边坡岩体稳定性的重要因素。
岩质边坡稳定性分析
03
边坡稳定性评价方法：采用何种方法进行稳定性评价， 如极限平衡法、数值模拟法等
04
边坡稳定性分析结果：根据评价方法得出的边坡稳定 性等级，以及可能的失稳模式等
05
边坡治理措施：针对边坡稳定性问题，提出相应的治 理措施，如支护加固、排水措施等
06
边坡监测与预警：建立边坡监测系统，实时监测边坡 稳定性，及时发现并预警可能的边坡失稳风险。
04
综合评价方法：结合多种分析方法，对边坡稳定性进行综合评价
地质条件
01
岩石类型：不同岩石的力学性质和抗风化能力不同
02
地质构造：断层、褶皱等地质构造对边坡稳定性产生影响
03
地下水：地下水位变化、地下水渗流对边坡稳定性产生影响
04
气候条件：降雨、温度等气候条件对边坡稳定性产生影响
水文条件
1
地下水位：地下 水位的升降会影 响边坡的稳定性
目录
01. 边坡稳定性分析的重要性 02. 岩质边坡稳定性分析方法 03. 岩质边坡稳定性影响因素 04. 岩质边坡稳定性分析案例
保障工程安全
边坡稳定性分析是工程设计的重要环
01
节，关系到工程的安全性和稳定性。 边坡稳定性分析可以预测边坡的变形
02
和破坏，为工程设计提供依据。 边坡稳定性分析可以指导工程设计和
数值模拟法： 利用计算机 模拟边坡变 形和破坏过 程
概率分析法： 通过概率统 计方法评估 边坡稳定性
模糊数学法： 利用模糊数 学理论对边 坡地质力学分析：分析边坡的地质构造、岩石力学性质等
02
数值模拟分析：利用计算机模拟边坡的变形、破坏过程
03
现场监测分析：通过现场监测获取边坡的变形、应力等数据
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。
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。
岩石边坡稳定分析
边坡工程—边坡稳定性分析实例
1.5 岩质边坡破坏的原因
由于开挖坡脚处的沉积物 和岩体引起滑体的滑动
由于在边坡下部开挖大型隧道引 起边坡上部岩体的连锁断裂滑动
边坡工程—边坡稳定性分析实例
由于开挖坡脚处的岩体而 形成了新的滑动块体
由于海水侵蚀坡脚而移走 坡脚岩体致使岩体滑动
边坡工程—边坡稳定性分析实例
边坡工程—边坡稳定性分析实例
边坡稳定性分析是不确定性问题，具有随机性、模糊性， 传统方法为定值方法，没有考虑实际存在的不确定性，所给 的安全系数并不能反应分析对象真实的安全度和可靠度，对 于这类具有模糊性的事件可以采用模糊数学方法，如刘瑞玲 等（ 岩石边坡稳定性和Fuzzy综合评判法，岩石力学与工程学 报,1999 ,18（2）:170~175）采用Fuzzy数学方法充分考虑工 程实际经验，建立了Fuzzy综合评判模型。
1.4 不同破坏模式产生原因
1. 有限块是由存在的不连续面和开挖表面相交形成的。 2. 不利的方向块首先滑出，留下后面的空间使后面的块体能够
滑动，第一个滑动块称为关键块（Goodman and shi，1985） 3. 假如某种滑动的动力条件是满足的，沿一个不利方向的表面
或块体边缘的滑动会发生。这些条件中最主要的是在开挖的 空间，块体是可移动的。 4. 假如边坡的滑动受到阻止或者受到抑制，滑体可能发生旋转 运动，因此，当因为滑层沿有开露面滑动的机会被锁定，倾 倒、溃屈、块体跌落或扭转破坏可能发生。 5. 不完全的块体趋向于滑动，但不完全被节理系统定出边界的 块体，可能由于新的断裂使块体孤立，从而发生破坏。
图3 弯曲式倾倒和块体式倾倒
边坡工程—边坡稳定性分析实例
图4 次生倾倒模式
边坡工程—边坡稳定性分析实例
土力学_第8章(土坡稳定性分析)
18
3
粘性土土坡的稳定性分析
瑞典（彼得森，K.E. Petterson, 1915年提出的） 瑞典圆弧法
滑动面
(a) 实际滑坡体
(b)假设滑动面是圆弧面
19
基本思想：
整体圆弧滑动。 稳定系数定义为：
f Fs
滑移面
也可定义为抗滑力矩与滑动力矩之比：
Fs
Mf Ms
f LAC R
1
i
Fs
m
[ci'bi (Wi ui bi ) tan ' ]
W sin
i
i
mi cos i (1
tani tan i ) Fs
பைடு நூலகம்27
考虑地震作用力后的计算公式：
Fs
c' bi bi (hi w hiw ) tan ' i 1 cos i (sin i tan ' ) / Fs
Ni Wi cosi P i 1 i ) 0 i 1 sin(
P i i 1 ) Tfi 0 i Wi sin i P i 1 cos(
li ci' ( N i ui li ) tan ' T fi Fs
由上面三个计算式，消去Ni、Tfi得到满足力极限平衡得方程为： 1 Pi Wi sin i [li ci' (Wi cos i ui li ) tan 'i ] Pi 1 i Fs Pi—剩余下滑力； i —传递系数。 tani ' sin( i 1 i ) i cos( i 1 i ) Fs
W x T
i i
fi
第8章边坡岩体稳定性分析
第8章边坡岩体稳定性分析边坡岩体稳定性分析是边坡工程设计的关键环节之一、在建设工程中，边坡是指地质构造变化明显而形成的山坡或斜坡，而岩体是指由岩石组成的固体颗粒集合体。
在边坡岩体稳定性分析中，需要考虑边坡的土壤、岩石和水等因素对边坡稳定性的影响，以确定边坡的合理设计和安全性。
边坡岩体稳定性分析的基本原理是力学原理。
通常采用经验法、力学分析法和数值计算法等方法进行边坡稳定性分析。
其中，经验法是基于大量实际工程经验总结出来的计算方法，主要适用于简单边坡情况。
力学分析法则基于力学原理，通过分析岩体的剪切强度和荷载作用，来判断边坡的稳定性。
而数值计算法则通过有限元分析等方法，将边坡划分为若干个小单元，利用数值计算模拟岩体的应力应变分布，进行稳定性判断。
在边坡岩体稳定性分析中，常用的参数包括岩石的抗剪强度、岩石的内摩擦角、岩石的弹性模量等。
这些参数可以通过现场调查、室内试验和文献资料等方式获取。
在进行力学分析时，需要根据实际情况确定边坡的几何形状、岩体的分层结构和布设方式等信息，以便进行准确的力学计算。
同时，需要考虑边坡所受的各种荷载，包括永久荷载、活载、地震荷载和水荷载等。
在进行边坡岩体稳定性分析时，需要首先建立边坡的地质模型。
通过对边坡的地质情况进行详细调查，确定边坡的地质构造、岩层的倾角和岩层的岩性等信息。
然后，需要根据边坡的土壤和岩石特性进行实验室试验，获取各种参数，如内摩擦角、剪切强度和弹性模量等。
接下来，可以利用力学原理进行边坡的稳定性分析。
可以使用数值计算软件进行有限元分析，得到边坡各个部位的应力应变分布情况，并进行稳定性判断。
也可以通过手工计算，利用力学公式和图表进行稳定性分析。
边坡岩体稳定性分析的结果可以为工程设计提供指导。
通过分析边坡岩体的稳定性，可以确定边坡的坡度和坡向，以及采取的加固措施。
同时，还可以预测边坡未来可能发生的变形和破坏情况，以便进行风险评估和应对措施的制定。
此外，边坡岩体稳定性分析还可以指导施工过程中的安全操作，减少事故的发生。
第8章斜坡稳定性
1.滑移面为平面情况的稳定性计算
W H
K=F/S=(cH/sin+Wcostg)/(Wsin
F:抗滑阻力
S:推滑力
后缘被拉裂面分割，空隙水压力作用时：
K=[(Wcos-UVsin)tg+cA]/(Wsin+Vcos)
2. 弧形滑和散体斜坡中。
K
M1
R(L C tg N )
4.由坡面向内，受力状态由两向转化为三向。
二、影响斜坡岩体应力分布的主要因素
1.原始应力状态的影响：水平构造残余应力加 剧应力集中(坡脚、坡面、坡顶应力集中带)。
2.坡形(坡面几何形态)的影响: 坡角增加，坡面及坡顶张力带的范围扩大， 坡脚应力集中带τmax随之增高 坡底的宽度：当W<0.8H时，坡脚τmax随 底宽缩小而急剧增高；当w>0.8H时，为 常值。
•斜坡变形组合形式
蠕滑—拉裂
滑移—压致拉裂
弯曲—拉裂
塑流—拉裂
滑移—弯曲
二、斜坡破坏的主要类型及特征 1.崩塌：斜坡前缘被陡倾的结构面分割的岩体， 在重力作用下突然脱离母体翻滚而下的过程。
60o以上的陡坡前 缘 风化作用 地下水 地震
巫峡崩塌使建筑物毁坏交通中断
西陵峡人工采石造成的斜坡破坏
3.斜坡岩体结构面的影响：使岩体不均匀、不 连续，结构面周边出现应力集中或应力阻滞。
σ1 σ1
σ1
σ1 σ1∥结构面
σ1 σ1┴结构面
σ1 σ1斜交结构面
第二节 斜坡的变形破坏方式
一、斜坡坡体的卸荷回弹和蠕动变形
•卸荷回弹 ： 由坡体内积存的弹性应变能释放而产生 的坡体向临空方向回弹膨胀。
• 蠕变：在坡体应力(以自重应力为主)长期作用下发 生的一种缓慢而持续的变形。
第八章边坡稳定分析
2012-10-21 21
崩塌形成机理图
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崩塌的形成条件
⒈新构造运动强烈上升地区，河谷急剧下切，坡高崖 陡，易形成崩塌。 ⒉坚硬性脆且断裂发育的岩层及软硬相间的岩层。 ⒊地下水的渗入。 ⒋各种风化侵蚀作用强烈。 ⒌触发因素（地震、暴雨、不合理的开挖等）
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新滩滑坡剖面图
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鸡筏子滑坡（全景）照片
2012-10-21 35
中下部地形坡角10~20度，沿其 滑动的基岩面多为10~12度。
滑体1500万方
鸡筏子滑坡
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巴东县城滑坡
2012-10-21
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第三节 边坡稳定性的影响因素
三、地质构造及岩体结构的影响
各种结构面的特性（发育程度、规模大小、充填胶结、产状等)对边 坡岩体的稳定性有很大影响，结构面的产状和岩体结构类型更有明显影响。
⒈一组结构面发育的边坡稳定情况（图6－23） ⒉多组结构面发育的边坡稳定情况（图6－24） 四、地下水的作用 危害较大，许多边坡的破坏都与地下水的活动有关，其作用过程比较 复杂，主要有以下几个方面： ⒈使岩石软化或溶蚀 ⒉产生静水压力或动水压力（图6－25） ⒊增加岩体重量 ⒋冻胀作用 ⒌浮托力 此外，风化、暴雨、水流冲刷坡脚、人工开挖、采空、振动等，都可能诱 发边坡岩体失稳。 （转到第四节）
L
的影响更为显
据经验和计算，当 L =0时，坡脚处切向应力的最大值约 相当于原始水平应力的3倍。而当水平构造应力为3γH时，切 向应力可达7~9倍的γH。此外，坡脚处的最大剪应力也将随 水平应力的增长而成倍增加。
边坡稳定性分析
边坡稳定性计算分析矿区范围内采场最大开采深度为88m，应用极限平衡法求解边坡静力稳定安全系数。
对边坡稳定性计算如下：1）计算方法采用极限平衡法对采场边坡进行稳定分析，计算边坡稳定最小安全系数，根据稳定性分析结果，采取有效措施控制边坡的稳定性。
稳定计算采用理正岩质边坡稳定分析软件。
2）岩层物理力学参数（1）岩体容重：27kN/m3；（2）边坡高度：88.000m；（3）结构面倾角：32～42°；（4）结构面粘聚力：45～48.6kPa；（5）结构面内摩擦角：40～42.0°；（6）水文地质条件：简单（不考虑裂隙水作用）（7）环境地质条件：中等（考虑地震作用）（8）地震加速度：0.15g；（9）地震作用综合系数：0.250g（10）抗震重要性系数：1.000（11）坡线段数：11段（12）边坡高度：88m；（13）台阶高度：15m；（14）最终边坡角47°（15）工作平台宽度4m；（16）清扫平台宽度6m;（17）边坡角60°。
3）计算简图----------------------------------------------------------------------计算项目: 复杂平面滑动稳定分析（不考虑地震）-----------------------------------------------------计算项目: 复杂平面滑动稳定分析 1----------------------------------------------------------------------[ 计算简图 ]-----------------------------------------------------------[ 计算条件 ]-----------------------------------------------------------[ 基本参数 ]计算方法：极限平衡法计算目标：计算安全系数边坡高度： 88.000(m)不考虑水的作用影响安全系数计算范围：( 1.000~ 10.000)[ 坡线参数 ]坡线段数 11序号水平投影(m) 竖向投影(m) 倾角(°)1 8.660 15.000 60.02 4.000 0.000 0.03 8.660 15.000 60.04 6.000 0.000 0.05 8.660 15.000 60.06 4.000 0.000 0.07 8.660 15.000 60.08 6.000 0.000 0.09 8.660 15.000 60.010 4.000 0.000 0.011 7.506 13.000 60.0[ 岩层参数 ]层数 2序号控制点Y坐标容重锚杆和岩石粘结强度 (m) (kN/m3) frb(kPa)1 88.000 27.0 40.02 0.000 25.0 60.0控制截面数量： 2岩层序号控制截面 1 控制截面 2截面坐标X(m) 1.000 72.000岩层 1厚度(m) ------- -------岩层 2厚度(m) 5.000 40.000[ 结构体参数 ]结构单元数量： 2荷载参数编号水平方向的荷载(kN) 竖向的荷载(kN)1 32.6 54.72 32.6 54.7结构面参数编号水平投影竖向投影粘聚力摩擦角水压力调整系数 (m) (m) (kPa) (度)1 5.000 2.000 40.0 35.0 ---2 75.000 86.000 45.0 40.0 ---内部结构面参数编号δi+1粘聚力摩擦角(度) (kPa) (度)1 0.0 45.0 42.0-----------------------------------------------------------[ 计算结果 ]-----------------------------------------------------------安全系数为：2.062编号Ni Ni' Ui Ti Ei Ei' Pwi Xi1 561.3 561.3 0.0 295.1 0.0 0.0 0.0 0.02 3367.3 3367.3 0.0 3860.9 32.9 32.9 0.0 159.7 注:1. Ni--- 单元i中结构面上的正压力，单位kN；2. Ni'--- 单元i中结构面上的有效正压力，单位kN；3. Ui--- 单元i中结构面上的裂隙水压力，单位kN；4. Ti--- 单元i中结构面上的剪切力，单位kN；5. Ei--- 单元i左侧面正压力，单位kN；6. Ei'--- 单元i左侧面有效正压力，单位kN；7. Pwi--- 单元i左侧面上的裂隙水压力，kN；8. Xi--- 单元i左侧面剪切力，kN。
边坡稳定性分析
边坡稳定性分析学习指导：本章介绍了边坡的破坏类型，即：岩崩和岩滑；着重介绍了边坡稳定性分析与评价基本方法，包括圆弧法岩坡稳定分析、平面滑动法岩坡稳定分析、双平面滑动岩坡稳定分析、力多边形法岩坡稳定分析及近代理论计算法；介绍了岩坡处理的措施。
重点：1。
边坡变形破坏类型；2影响边坡稳定性的因素；3边坡稳定性分析与评价。
9.1边坡变形和破坏类型9.1.1概述随着社会进步及经济发展，越来越多地在工程活动中涉及边坡工程问题，通过长期的工程实践，工程地质工作者已对边坡工程形成了比较完善的理论体系，并通过理论对人类工程活动，进行有效地指导。
近年来，随着环境保护意识的增加及国际减轻自然灾害十年来的开展，人类已认识到：边坡诞生不仅仅是其本身的历史发展，而是与人类活动密切相关；人类在进行生产建设的同时，必须顾及到边坡的环境效应，并且把人类的发展置于环境之中，因而相继开展了工程活动与地质环境相互作用研究领域，在这些领域中，边坡作为地质工程的分支之一，一直是人们研究的重点课题之一。
在水电、交通、采矿等许多领域，边坡工程是整个工程不可分割的一部分。
为了保证工程运行安全和节约资金，学者们对边坡的演变规律、边坡稳定性和滑坡预测进行了广泛的研究。
然而，随着人类工程活动的扩大和经济建设的快速发展，高陡边坡稳定性和大规模灾害性滑坡预测问题普遍出现在边坡工程中。
在我国，目前露天开采的人工边坡已达300-500m，这是水电工程中遇到的问题的天然边坡高度已达500―1000米，其中涉及的工程地质问题极为复杂，特别是在西南山区，边坡的变形、破坏极为普遍，滑坡灾害已成为一种常见的危害人民生命财产安全及工程正常运营的地质灾害。
因此，广大工程地质和岩石力学工作者长期以来对此问题进行了不懈的探索和研究，并取得了很大的进展；从最初的工程地质类比法、历史原因分析法等定性研究，到极限平衡法、数值分析法等定量分析方法，再到系统分析法、可靠性法、灰色系统法等不确定性方法，再辅以物理模拟法，工程地质力学理论和岩石（土）结构控制论的诞生，无疑为边坡工程和滑坡预测研究奠定了坚实的基础，为人类工程建设做出了巨大贡献。
边坡岩体稳定性分析的计算方法
边坡岩体稳定性分析的计算方法边坡岩体稳定性分析是地质工程学中的重要研究内容。
它是地质工程的重要基础，可以为精确评价地质环境各种地质斜坡的安全性提供重要的数据支撑。
近年来，随着科学技术的进步，越来越多的科学家和工程师研究了边坡岩体稳定性分析的计算方法，从而有效地改善了地质斜坡的稳定性。
一、边坡岩体稳定性分析的基本原理边坡岩体稳定性分析是通过对斜坡结构的物理性质、水文条件、地质因素等进行系统分析，确定斜坡冒顶、滑坡或不稳定破坏的危险性，从而预防发生灾害的方法。
基本分析步骤主要有滑动面分析、水力分析和稳定性分析3步。
1、滑动面分析滑动面分析是稳定性分析中最基本的部分，它是确定斜坡滑动面的位置和角度的重要步骤。
通过对斜坡物理特征的确定，研究斜坡的水力分布和强度特征的变化，从而确定滑动面的位置和角度；此外，为了准确确定滑动面，需要考虑斜坡节理的布置状况和地质条件的影响。
2、水力分析水力分析是指通过分析斜坡上存在的水文条件，来确定斜坡滑动面上水力变化的模式和范围。
首先，需要确定斜坡上各种水力作用的大小，如水压力和地表渗透力，这是确定斜坡滑动面的重要参数；其次，还需要对斜坡上水力作用分布的变化规律进行分析，并建立相应的水力分析模型，以计算水力作用的大小和方向；最后，要根据滑动面的位置和分布规律，确定在水力作用的情况下的滑动面的变化趋势。
3、稳定性分析稳定性分析是指根据分析出的斜坡滑动面位置，以及其上水力作用的情况，来确定斜坡稳定状态。
首先，根据滑动面的信息，确定斜坡的稳定状态；其次，根据水力作用的变化规律，计算滑动面上的水力变化情况，从而确定斜坡的变形状态；最后，根据稳定性分析的结果，结合当地地质条件，确定斜坡的安全状态。
二、常用的边坡岩体稳定性分析计算方法边坡岩体稳定性分析计算方法有多种，主要有静力法、动力法、水力法等。
1、静力法静力法是地质斜坡稳定性分析中，最为常用的方法之一，是通过对斜坡上地层、节理、岩体、水力等特征参数进行系统分析，确定斜坡的最不稳定位置，从而预测斜坡的压坡、滑坡及其他不稳定破坏的可能性的方法。
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研究目的：研究边坡变形破坏的机理(包括应 力分布及变形破坏特征)与稳定性，为边坡预 测预报及整治提供岩体力学依据。其中稳定 性计算是岩体边坡稳定性分析的核心。
研究意义
瓦依昂滑坡
盐池河滑坡
四川云阳鸡扒子滑坡
秭归县新滩滑坡（1985年），体积3000万立 方米，造成长江断航，千年新滩古镇被毁。
5、地形地貌 直接影响边坡内的应 力分布特征，进而影响边坡的变形破 坏形式及边坡的稳定性。
6、地震 产生地震惯性力 7、天然应力 8、人为因素
§8.4 边坡岩体稳定性分析的步骤
定性分析是在工程地质勘察基础上，对边坡岩 体破坏的可能性及破坏形式进行初步判断。
定量分析是在定性分析的基础上，用一定的计 算方法对边坡岩体进行稳定性计算分析。
第8章 边坡岩体稳定性分析
§8.1 概述 §8.2 边坡岩体中的应力分布特征 §8.3 边坡岩体的变形与破坏 §8.4 边坡岩体稳定性分析步骤 §8.5 边坡岩体稳定性计算
§8.1 概 述
斜坡(slope)统指地表一切具有侧向临空面的 地质体，包括天然斜坡和人工边坡。
天然斜坡(简称斜坡）是指自然地质作用形成 未经人工改造的斜坡。
几何边界条件分析的目的是确定边坡中可能 滑动岩体的位置、规模及形态，定性地判断 边坡岩体的破坏类型及主滑方向。
几何边界条件的分析可通过赤平投影、实体 比例投影等图解法或三角几何分析法进行。
J41，135°∠78°；J42，320°∠49°；J43，263°∠63°坡 面Pm，275°∠85°。J42与J43交线产状为285°∠45°
滑动面是指起滑动(即失稳岩体沿其滑动)作用的 面，包括潜在破坏面。
切割面是指起切割岩体作用的面，由于失稳岩体 不沿该面滑动，因而不起抗滑作用，如平面滑动 的侧向切割面。
临空面指临空的自由面，它的存在为滑动岩体提 供活动空间，临空面常由地面或开挖面组成。
一、几何边界条件分析
几何边界条件分析的内容是查清岩体中的各 类结构面及其组合关系，确定出可能的滑移 面、切割面。
模型模拟试验法 块体极限平衡法 分 析 数学力学分析法 弹性力学、弹塑性力学法
方 法 工程类比法
有限元法等数值方法
图解法
块体极限平衡法基本原理
假设条件 (1)边坡岩体将沿某一结构面（或组合面）产生滑
移破坏； (2)滑体为刚体，即滑动过程中相对位置不变化； (3)滑动面上的应力分布均匀； (4)不考虑滑体两侧的抗滑力。
坡面附近产生应力集中带。在坡脚附近，最大 剪应力增高，最易发生剪切破坏。在坡肩附近， 常形成拉应力带。边坡愈陡，则此带范围愈大， 因此，坡肩附近最易拉裂破坏。
最大剪应力迹线为凹向坡面的弧线。
二、影响边坡应力分布的因素
(1)天然应力 水平天然应力使坡 体应力重分布作用加剧。
(2)坡形、坡高、坡角及坡底宽度
❖ 坡高不改变应力等值线的形状， 但改变主应力的大小。 坡角影响边坡岩体应力分布图象。
❖ 坡底宽度对坡脚岩体应力有较大 的影响。
❖ 坡面形状对重分布应力也有明显 的影响。
(3)岩体性质 ❖ 岩体的变形模量对边坡应力的影响。
❖ 泊松比对边坡应力有明显影响。这是由于泊松 比的变化，可以使水平自重应力发生改变。
巴东县二道沟滑坡、三道沟滑坡 1995年），体积2400万立 方米，造成24人死亡或失踪及重大经济损失。
对人工开挖边坡，如何确定合理的边坡角α
矿体
安全、稳定 经济合理
§8.2 边坡岩体中的应力分布特征
一、应力分布特征
在岩体中进行开挖，形成人工边坡后，由于 开挖卸荷，在近边坡面一定范围内的岩体中， 发生应力重分布作用，使边坡岩体处于重分 布应力状态。
一、边坡岩体变形的基本类型
1、卸荷回弹 •在成坡过程中，由于荷重 不断减少，边坡岩体在减 荷方向(临空面) 产生伸长 变形，即卸荷回弹。
2、蠕变变形
边坡岩体自重应力作用 下，边坡岩体的变形将 会随时间不断增加，蠕 变变形。
当边坡内的应力未超过岩体的长期强度时，则这种变 形所引起的破坏是局部的。反之，这种变形将导致边 坡岩体的整体失稳。
(4)结构面
❖ 结构面的存在使坡体中应力发生不连续，并在 结构面周边或端点形成应力集中带。
§8.3 边坡岩体的变形与破坏
岩体边坡的变形与破坏是边坡发展演化过程 中两个不同的阶段，变形属量变阶段，而破 坏则是质变阶段，它们形成一个累进性变形 破坏过程。
一、边坡岩体变形的基本类型 二、边坡破坏的基本类型 三、影响岩体边坡变形破坏的因素
1、岩性 决定岩体边坡稳定性的物质基础。 2、岩体结构 岩体结构及结构面的发育特征
是岩体边坡破坏的控制因素。 3、水的作用 使岩土的质量增大、滑动面
的滑动力增大；岩土软化、抗剪强度降低； 对岩体产生动水压力和静水压力。 4、风化作用 使岩体内裂隙增多、扩大， 透水性增强，抗剪强度降低。
三、影响岩体边坡变形破坏的因素
在以上假定条件下，分析滑动面上抗滑力与滑动力关系
抗滑力>滑动力，稳定；抗滑力≦滑动力，不稳定 稳定评价时，引入安全系数（KS）的概念。
块体极限平衡法步骤
可能滑动体，几何边界条件分析 受力条件分析 确定计算参数
计算稳定性系数 确定安全系数，进行稳定性评价
一、几何边界条件分析
几何边界条件是指构成可能滑动岩体的各种边界 面及其组合关系，包括滑动面、切割面和临空面 三种。
边坡岩体为适应重分布应力状态，将发生变 形和破坏。因此，研究边坡岩体重分布应力 特征是进行稳定性分析的基础。
V h
❖ 边坡面附近的主应力迹线发生偏转。最大主应力与 坡面近于平行，最小主应力与坡面近于正交，向坡 体内逐渐恢复初始应力状态。
❖ 坡面上径向应力为零，为双向应力状态，向坡内逐 渐转为三向应力状态。
几乎所有的岩体边坡失稳都要经历这种逐渐变形破坏 过程。
二、边坡破坏的基本类型
划分依据：滑面形态、数目、组合特征和力学机理。
单平面滑动
边
坡 平面滑动 双平面滑动
破 坏
多平面滑动 楔形体滑动
滑坡(剪破坏)
的
基 本
圆弧形滑动
类
型
倾倒破坏
崩塌(拉破坏)
判断下列斜坡破坏属于哪种类型？
三、影响岩体边坡变形破坏的因素