岩石边坡稳定性分析方法_贾东远
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。
浅谈岩质边坡稳定性分析方法
浅谈岩质边坡稳定性分析方法1.前言在铁路、交通、水利水电、矿山等基本建设工程领域，存在大量的高陡岩质边坡[1]。
确保这些岩质边坡在施工和运行期内的稳定，对于保证这些基本建设工程的顺利开展和充分发挥功能，具有至关重要的作用。
岩质边坡稳定性评价应在初步分析的基础上，对边坡的失稳模式做出判别，再选用适当的计算方法，如极限平衡法、有限元分析法等进行稳定性定量计算，提出加固方案，并建立监测系统，通过信息的反馈修改该方案，具体的边坡稳定性评价流程见图1。
图1 边坡稳定性评价流程目前用于边坡稳定性分析的方法繁多，甚至让人眼花缭乱，而每一种分析方法又有各自的适用条件和特点，对处于不同工程地质环境的岩质边坡，采取何种分析方法才能客观、合理、有效地评价边坡的稳定性，是一个需慎重选择的问题。
2.定性分析法定性分析法主要是对影响边坡稳定的各种因素、失稳的力学机制、可能的变形破坏方式、边坡的成因及演化历史进行分析，从而给出被评价边坡的稳定性情况及其可能发展趋势的定性说明。
定性分析方法[2-3]对边坡的稳定性能快速作出评价和预测，缺点是经验性强，没有数量界限。
2.1 SMR评价方法Romana 于1985 年提出了SMR 法，该方法把SMR评分值作为边坡稳定判据，SMR 评分值可通过下式计算：SMR=RMR-F1F2F3+ F4 （1）式中：F1为与边坡和节理走向平行度有关的系数；F2为与节理面倾角有关的系数；F3为描述边坡角和结构面倾角间关系的系数；F4取决于开挖方法的调查因子。
SMR 方法最大的特点是充分考虑了岩体结构特征对边坡稳定的评价分类。
2.2 CSMR评价法由于SMR 法未考虑边坡高度以及不同的控制结构面条件对稳定性评价的影响，故我国学者提出了CSMR评价方法。
该法计算公式为：CSMR = ξRMR - λ F1F2F3+ F4 （2）式中：F1为与边坡和节理走向平行度有关的系数；F2为与节理面倾角有关的系数；F3为描述边坡角和结构面倾角间关系的系数；F4取决于开挖方法的调查因子；ξ为高度修正系数，λ为结构面性质折减系数。
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。
岩土工程中的边坡稳定性分析与加固
岩土工程中的边坡稳定性分析与加固边坡稳定性一直是岩土工程中的一个重要问题，合理的边坡设计和加固措施对于保障工程安全至关重要。
本文将从边坡的稳定性分析入手，探讨不同的边坡加固方法，并介绍岩土工程中常用的边坡稳定性分析方法。
1. 边坡稳定性分析边坡稳定性分析是指对边坡进行力学分析，确定边坡的稳定状况，并判断是否需要加固。
稳定性分析常用的方法主要有平衡法、显式有限差分法和数值模拟法。
平衡法是最常用的稳定性分析方法之一，它基于边坡在静力平衡状态下的力学原理，对边坡进行切片分析，计算作用在各切片上的力。
通过计算各切片力的合力和合力作用点的位置，可以判断边坡的稳定性。
显式有限差分法是一种数值计算方法，通过将边坡划分为有限个网格，利用差分公式求解网格上任意点的位移和应力分布。
该方法适用于复杂的地质条件和边坡几何形状。
数值模拟法则是最近几年边坡稳定性分析中的新兴方法，它基于有限元理论和强度剪胀理论，将边坡土体划分为有限个单元，通过求解单元节点的位移和应力场，得出边坡的稳定性。
2. 边坡加固方法边坡加固是指采取措施增加边坡的稳定性，常用的加固方法有引导分区加固、表面加固和支护加固。
引导分区加固是通过设置边坡的划分带，采取不同的加固措施对不同的划分带进行处理。
划分带的设置可以根据边坡的地质情况和力学性质来确定，不同划分带可以采用不同的加固措施，如土钉墙、喷射混凝土等。
表面加固是指在边坡的表面进行加固，常用的表面加固措施有地锚、护坡、防护网等。
地锚是一种通过拉索固定在地面深处的加固措施，它可以使整个边坡得到加固。
护坡则是通过在边坡表面铺设特殊的护坡材料，来增加边坡的稳定性和防止土体的侵蚀。
支护加固是指通过设置支护结构来增加边坡的稳定性，常用的支护结构有挡土墙和喷射混凝土墙。
挡土墙是通过设置墙体来抵抗边坡土体的侵蚀和滑动力，而喷射混凝土墙则是通过将混凝土喷射到边坡上形成墙体，从而增加边坡的稳定性。
除了以上常用的边坡加固方法，还有一些新兴的技术在岩土工程中被广泛应用。
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。
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。
浅谈岩质边坡稳定性分析方法
浅谈岩质边坡稳定性分析方法摘要：通过阅读各种相关文献，本文系统总结了岩质边坡稳定性分析近几年来所取得的成就，并对岩质边坡稳定性各种分析方法及边坡加固技术进行了简要评述，还对岩体结构面网络模拟研究现状进行了研究阐述，方便在以后的工作研究当中引用参考学习。
关键词：岩质边坡；边坡稳定性分析；边坡加固；岩体结构面网络模拟1引言通过阅读各种相关文献，系统总结了岩质边坡稳定性分析近几年来所取得的成就，并对岩质边坡稳定性各种分析方法及边坡加固技术进行了简要评述，还对岩体结构面网络模拟研究现状进行了研究阐述。
2岩质边坡概念2.1岩石边坡特性岩坡中岩体结构复杂。
断层、节理、裂隙互相切割，块体极不规则。
岩坡稳定性的影响因素众多。
同岩体的结构、重度和强度、边坡坡度、高度、岩坡表面和顶部所受荷载、边坡的渗水性能、地下水位的高低等有关。
结构面对岩坡的稳定性具有控制性作用。
从破坏形态上来看，可分为岩石崩塌和滑坡两种。
图1（a）倾倒破坏；（b）软硬互层岩体局部崩塌和坠落破坏；（c）崩塌破坏国际工程地质协会（IAEG）滑坡委员会建议采用瓦思斯的滑坡分类作为国际标准方案。
分类综合考虑了斜坡的物质组成和运动方式。
按运动方式划分：崩落（塌）（faIls）倾倒（topples）滑动（落）（slides）侧向扩离（lateral spreads）流动（flows）3岩质边坡稳定性分析方法3.1 50年代以前的古典土力学方法二次世界大战前后，边坡问题的研究尚属土力学的研究范畴，边坡稳定性分析方法主要借鉴土力学的研究成果：1916年由Prantle提出，Taylor（1922）发展的园弧滑动法。
1955年的Bishop条分法。
1954年的Janbu条分法。
70年代的王复来分析方法等形成极限平衡理论。
以刚塑性体模型基础上的破坏理论，是古典土力学解决土质边坡稳定性的核心。
3.2 50年代后期的地质历史分析法简单均质弹性、弹塑性理论为基础的半经验半理论边坡分析方法用于岩质边坡的稳定性，计算结果与工程实际有较大差异。
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
岩土边坡稳定性分析与评估
岩土边坡稳定性分析与评估岩土边坡是指岩石或土壤质地的自然或人工边坡，其稳定性是建设工程和地质灾害防治中的重要问题。
本文将对岩土边坡稳定性分析与评估进行论述，以提供对相关领域的深入理解和应用。
一、岩土边坡稳定性分析方法岩土边坡稳定性分析是通过对岩土边坡的地质、力学性质进行综合评估，预测边坡的稳定性。
常用的分析方法主要包括：1. 落地力分析法：该方法通过分析边坡上下部位的土体重力、抗剪强度和应力状态等指标，以确定边坡的稳定性。
根据力学原理和经验公式，可以评估出边坡的安全系数，从而判断边坡的稳定与否。
2. 数值模拟方法：数值模拟方法通过建立岩土边坡的数值模型，在计算机上进行模拟和计算，得出边坡的稳定性分析结果。
其中，常用的数值模拟方法包括有限元法、有限差分法等，它们能更准确地模拟边坡的力学行为，提供更精确的稳定性评估结果。
二、岩土边坡稳定性评估指标岩土边坡的稳定性评估需要考虑多个指标，常用的指标包括：1. 安全系数：边坡的安全系数是评估边坡稳定性的重要指标。
安全系数是指边坡承受外力作用下抵抗破坏的能力与发生破坏的能力之比。
当安全系数大于1时，边坡稳定；当安全系数小于1时，边坡处于不稳定状态。
2. 边坡位移：边坡位移是指边坡发生变形的程度。
边坡位移较大时，可能导致边坡的稳定性下降，甚至发生滑坡、塌方等地质灾害。
因此，边坡位移的评估对预防岩土边坡灾害具有重要意义。
3. 边坡变形：边坡变形包括水平变形和垂直变形两个方向。
水平变形是指边坡顶部和底部在水平方向上的位移差异，而垂直变形是指边坡顶部和底部在垂直方向上的位移差异。
边坡变形对边坡的稳定性评估具有重要影响。
三、岩土边坡稳定性评估的应用岩土边坡稳定性评估在建设工程和地质灾害防治中有广泛应用。
具体应用包括以下几个方面：1. 工程建设中的岩土边坡稳定性评估：在道路、铁路、水利、矿山等工程建设中，对岩土边坡的稳定性进行评估是确保工程安全的重要环节。
通过分析和评估边坡的稳定性，可以制定相应的防治措施，确保工程的顺利进行。
岩土工程稳定性边坡稳定性分析方法综述资料
工程地质类比法 是将已有边坡同新边坡进行类比，将前者的研究设计经验用于拟建边坡的研究设计中去。为此，需对要类比的两个边坡全面分析研究其工程地质条件和影响边坡稳定的各种因素，并考虑采矿技术条件，比较其相似性和差异性。只有相似程度较高的边坡才能进行类比，即类比的原则是相似性。 工程地质类比法虽然是一种经验方法，但在新边坡的设计中，特别是对中小型边坡的设计时通常采用的一种方法。这种方法可以根据边坡的岩性、构造、岩体结构、水文地质条件、坡高等相似性，从经验数据中选取合理的边坡角；根据岩性和岩体结构的相似性，从经验数据中选取稳定计算参数；根据自然条件相似的边坡破坏实例，反算推求边坡稳定性的计算参数，预测新边坡的变形破坏形式和发展变化规律以及根据相似边坡的整治经验，提出边坡整治措施。
2.1 边坡稳定性分析评价方法概述(4/19)
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基本思路：首先，确定滑动面的位置和形状。实际的滑动面将取决于结构面的分布、组合关系及其所具有的剪切强度。实践证明，均质土坡的破坏面都接近于圆弧形，岩体中存在软弱结构面时，边坡岩体常沿某个软弱结构面或某几个软弱结构面的组合面滑动，因此，根据具体情况假定的滑动面与实际情况是很接近的。其次，确定极限抗滑力和滑动力，并计算其稳定性系数。所谓稳定性系数即指可能滑动面上可供利用的抗滑力与滑动力的比值。由于滑动面是预先假定的，因此就可能不止一个，这样就要分别试算出每个可能滑动面所对应的稳定性系数，取其中最小者作为最危险滑动面。最后以安全系数为标准评价边坡的稳定性。
评价方法
定量分析
定性分析
自然(成因)历史分析法工程类比法边坡稳定性分析数据库和专家系统图解法：赤平极射投影、实体比例投影、摩擦圆法
极限平衡分析法数值分析方法模型模拟试验法等。
边坡稳定性分析方法
边坡稳定性分析方法的现状与展望---大学班级：学号：摘要：介绍了国内边坡稳定性分析方法的研究现状与发展动态，将边坡稳定性分析方法分为定性分析方法和定量分析方法。
分析总结了极限平衡理论、数值分析方法等确定性分析方法的发展情况。
详细分析了边坡稳定性分析方法的最新进展和边坡稳定性分析中的新方法、新理论及各种方法的优缺点。
指出随着计算机技术的兴起和软件的应用，多种方法的综合运用成为边坡稳定性分析的发展方向。
针对边坡稳定性问题自身的特点及其研究现状提出了今后边坡稳定问题研究的发展趋势。
关键词：边坡稳定性；定性分析；定量分析；发展趋势Present situation and prospect of slope stability analysis methodAbstract:Traditional methods of slope stability analysis were summarized and divided it into qualititave methods and quantitative methods. Analysis summarizes the limit equilibrium theory and numerical analysis method, such as the development of situation. Slope stability analysis method are analyzed in detail the latest progress and new methods and new theory in slope stability analysis and the advantages and disadvantages of various methods. Points out that with the development of computer technology and software applications, a variety of methods of the integrated use of become the development direction of slope stability analysis. According to the characteristics of the slope stability problem itself and its current research situation in the future was put forward the development trend of slope stability studies.Key words:Slope stability; Qualitative analysis; Quantitative analysis; Development tendency0 引言边坡工程是一个开放系统,它既有有限变形问题又有无限变形问题,有瞬时变形问题又有长时变形问题。
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。
岩土工程中边坡稳定性分析及监测方法研究
岩土工程中边坡稳定性分析及监测方法研究一、引言岩土工程中的边坡稳定性问题一直备受关注，因为边坡的不稳定往往会导致严重的地质灾害，造成人员伤亡和财产损失。
对边坡稳定性进行充分的分析和监测显得尤为重要。
本文将对岩土工程中边坡稳定性的分析方法和监测方法进行研究，希望能够为相关岩土工程领域的从业人员提供一些参考和帮助。
二、边坡稳定性分析方法1. 传统方法传统的边坡稳定性分析方法主要是基于力学原理和经验公式，通过对边坡的几何形状、土体力学参数和边坡周围地质环境等进行分析，来评估边坡的稳定性。
常用的传统方法有“切片法”、“平衡法”、“极限平衡法”、“有限元法”等。
这些方法虽然简单易行，但是在复杂地质条件下难以准确评估边坡的稳定性，容易出现较大的误差。
2. 数值模拟方法随着计算机技术的发展，数值模拟方法在边坡稳定性分析中得到了广泛的应用。
数值模拟方法采用有限元、边界元、离散单元等方法，通过建立较为真实的边坡模型，考虑不同的边坡材料属性和边坡周围地质条件，对边坡的稳定性进行模拟计算。
这种方法能够更为准确地评估边坡的稳定性，尤其在复杂地质条件下表现出很大的优势。
3. 综合分析方法综合分析方法是将传统方法和数值模拟方法相结合，通过综合考虑边坡的实际情况和数值模拟的结果，对边坡的稳定性进行更为全面和准确的评估。
这种方法既考虑了边坡的几何形状和土体力学参数，又考虑了边坡周围的地质环境和外部荷载等因素，能够更好地反映边坡的真实情况。
三、边坡稳定性监测方法1. 传统监测方法传统的边坡稳定性监测方法主要是通过地下水位、地下水渗流、边坡位移、地震等监测手段，对边坡的稳定性进行实时监测。
通过对监测数据的分析，能够及时发现边坡的不稳定因素，采取相应的措施进行处理，避免发生地质灾害。
2. 遥感监测方法随着遥感技术的发展，遥感监测方法在边坡稳定性监测中得到了广泛的应用。
通过使用卫星影像、激光雷达等遥感技术，可以对大范围的边坡进行监测，获取大量的边坡数据，并通过数据处理和分析，对边坡的稳定性进行评估和预测。
边坡稳定性分析方法及其应用综述
主讲人：Jimmy
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边坡稳定性分析方法发展历史
主要分析方法
各分析方法在边坡稳定性分析的应用
展望
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边坡稳定性分析方法及其综述 一、边坡稳定性分析方法发展历史 边坡稳定问题是岩土工程中一个很重要的问题, 正确评价 边坡的稳定性, 对于确保生产建设和人民财产安全具有重要的 意义。随着现代科学技术的发展，对边坡稳定性的研究已然形 成了一个专门性的应用研究课题，并且得到良好的发展。自新 中国成立以来，我国对边坡稳定性研究大致可分为以下3个阶段： 第一阶段(20世纪50年代)：是从研究铁路路堑边坡和引水 渠道边坡开始的。当时主要是对人工边坡的类型进行划分，采 用工程地质类比法给出稳定边坡角，作为边坡设计的依据。 第二阶段(20世纪60年代)：开始形成岩体结构的观点。划出 了边坡岩体结构的类型，提出了实体比例投影方法，用以进行 块体破坏的计算，判别边坡的稳定性，同时开展大型野外岩体 力学试验，在边坡稳定计算方面也有了很大进展。
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边坡稳定性分析方法及其综述
二、主要分析方法 2.2 数值分析法 近20年来，由于计算技术和测量技术的迅速发展，动力分 析法也发展较快，从最早的线性总应力法，逐步发展为基于非 线性有限单元法基础的有效应力动力分析方法和采用复杂弹塑 性模型并考虑水土耦合作用的动力分析方法，从只能分析一维 问题发展到能够分析二、三维问题，从只能分析饱和土体发展 到能够分析多相非饱和土体。本构模型也从早期的线弹性模型 发展为粘弹性模型、弹塑性模型、边界面模型、内时模型和结 构面模型等。动力方程的计算方法也发展较快，出现了逐步积 分法、振型迭加法、复反应分析法、有限差分法子结构法等方 法。目前常用的动力分析方法主要有剪切梁法、集中质量法和 数值分析法等。若考虑孔隙水对土体动力性质的影响，土体动 力分析方法还可区分为总应力法和有效应力法。
岩土中的边坡稳定性分析方法
岩土中的边坡稳定性分析方法边坡稳定性是岩土工程中重要的研究内容，对于保障工程安全具有重要意义。
岩土中的边坡稳定性分析方法多种多样，以下将介绍几种常用的分析方法。
一、平衡法平衡法是边坡稳定性分析中最基本的方法之一。
该方法基于稳定条件，即在不考虑边坡变形情况下，边坡上的重力和抗滑力之间达到平衡。
通过计算边坡上各力的合力和合力矩，判断边坡的稳定性。
二、极限平衡法极限平衡法是在平衡法基础上进一步发展的，主要用于对边坡的最不利失稳形态进行分析。
该方法通过建立边坡失稳条件的公式，求解失稳时的平衡边坡剪切力和抗剪强度之间的关系，从而判断边坡的稳定性。
三、变形法变形法是一种考虑了边坡变形的分析方法。
在边坡失稳时，通过考虑边坡的变形和土体内部的力学性质，确定边坡的稳定性。
该方法需要进行较为复杂的数值计算和模拟，但能更加真实地反映边坡的变形和稳定情况。
四、综合分析法综合分析法是将以上几种方法综合应用的一种边坡稳定性分析方法。
该方法通过综合考虑边坡的不同特点和条件，选用适当的分析方法进行边坡稳定性评估。
综合分析法可以有效地避免单一方法的局限性，提高分析的准确性。
需要注意的是，在进行边坡稳定性分析方法选择时，应根据具体的工程情况和数据条件进行合理选择。
同时，在进行分析时也需要充分考虑边坡土体的力学性质、水文条件、地质背景等因素，以获得更加准确的分析结果。
总结起来，岩土中的边坡稳定性分析方法包括平衡法、极限平衡法、变形法和综合分析法。
这些方法的选择应根据具体情况进行合理使用，以确保工程的安全性。
通过科学准确的边坡稳定性分析，可以有效地提高岩土工程的可靠性和安全性。
浅析岩质边坡稳定性分析方法
浅析岩质边坡稳定性分析方法摘要:介绍了影响岩质边坡稳定性的主要因素及相关分析方法，通过对某工程实例进行三维值模拟，分析其应力场特征，对岩质边坡的破坏机理进行了分析和评价，并提出相关结论。
关键词:岩质边坡；稳定性分析；影响因素；数值模拟；破坏机理分析引言随着城市规模扩大以及公路建设的步伐不断加快，城市道路网不断向周边山区延伸，山区公路在建设和运营阶段所遇到的边坡稳定性问题也日渐增多。
由于公路等级要求，山区公路修建时往往需对山体开挖，在一定程度上破坏原有的稳定岩体，形成人工边坡。
边坡的稳定度、可靠度对整条公路的交通运输安全有重大影响。
因此，对边坡的稳定性分析评价，提出合理的防治措施，避免造成人民生命财产安全的损失，提高工程的总体经济效益，是岩土工程中的重要课题，同时也向广大工程技术人员提出了更高的要求。
一、岩质边坡稳定的影响因素边坡受自身结构及强度、自然外力和人类活动的影响，具有许多复杂的影响因素，其实质是内外因综合作用的结果。
1.1 岩体结构岩体结构是决定岩质边坡和失稳形式中最直接和重要的因素[1]。
岩体结构可分为块状、层状、碎裂、松散四大类[2]：（1）块状结构：岩性一般为岩浆岩、中深变质岩、厚层沉积岩，岩体成块状或厚层状，结构面不发育，多为刚性结构面。
所形成的边坡稳定条件好，易形成高陡边坡，失稳破坏形式多为沿某一组结构面崩塌或滑动，边坡稳定性受结构面抗剪强度和岩石抗剪强度控制。
（2）层状结构：岩性一般为沉积岩、层状变质岩或多次喷发的岩浆岩，岩体多成互层状，结构面发育，软弱夹层或层间错动多为贯穿结构面。
边坡稳定性受包括岩层走向、夹角大小、岩层倾角组合、岩层厚度、层间结合能力、反倾结构面发育程度及强度等因素控制。
（3）破碎结构：岩性可为构造影响带、破碎带、蚀变带或风化破碎的各种岩石，岩体的结构面发育，分布无规则，破碎的岩块间存在咬合力。
边坡稳定性一般较差，稳定性受岩块间的镶嵌及咬合力控制。
（4）松散结构：岩性同破碎结构基本一致，岩体多为泥土夹体积较小的破碎岩块构成，软弱结构面发育成网状。
岩土工程中边坡稳定性分析及监测方法研究
岩土工程中边坡稳定性分析及监测方法研究边坡稳定性是岩土工程中的重要问题之一，为了确保边坡的安全稳定，需要进行边坡稳定性分析及监测。
本文将介绍边坡稳定性分析及监测方法的研究。
边坡稳定性分析主要包括静力分析和动力分析两种方法。
静力分析方法主要考虑力学平衡关系，通过计算各种力的平衡情况来评估边坡的稳定性。
静力分析方法包括切片法、平衡法、杆件法等。
切片法通过将边坡分割为若干小的切片，分别计算每个切片上的受力平衡情况来评估稳定性；平衡法则是建立力学平衡方程组，通过求解方程组来求解未知力的大小和方向；杆件法则是将边坡划分为若干小的杆件，构建杆件系统，通过求解杆件系统的平衡方程来评估稳定性。
动力分析方法主要考虑边坡在受到地震、水位变化等外力作用时的动力响应，通过计算边坡的振动特性和应力变形情况来评估稳定性。
动力分析方法包括现场试验法、数值模拟法、物理模型试验法等。
现场试验法通过在边坡上设置震动台、振荡器等设备来模拟地震、水位变化等条件，然后通过观测边坡的响应情况来评估稳定性；数值模拟法则是利用计算机软件进行有限元分析或离散元分析，模拟边坡受力和变形情况；物理模型试验法通过建立边坡的物理模型，在实验室中进行边坡模拟试验，通过观测试验数据来评估稳定性。
边坡稳定性监测主要是通过安装监测设备进行实时监测，以及定期的勘测和检测等手段来获取边坡的稳定性信息。
实时监测主要是通过在边坡上设置裂缝计、测斜仪、应变仪等监测设备，实时监测边坡的位移、裂缝情况和应力变化等信息，一旦发现边坡位移或变形过大，就可以及时采取相应的措施进行处理；定期勘测和检测主要是通过定期对边坡进行综合勘测和检测，包括地质勘察、地形测量、地下水位测量等，以获取边坡的稳定性信息。
边坡稳定性分析及监测方法的研究包括静力分析和动力分析两种方法，同时结合实时监测和定期勘测和检测等手段，可以全面评估边坡的稳定性情况，为岩土工程中的边坡设计和施工提供科学依据。
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。
岩土工程中的边坡稳定性分析与监测技术
岩土工程中的边坡稳定性分析与监测技术岩土工程中的边坡稳定性分析与监测技术在工程建设中扮演着至关重要的角色。
准确分析边坡的稳定性，有效监测边坡的变化，能够预防边坡滑坡和崩塌等灾害事件的发生，确保人员和财产的安全。
本文将简要介绍岩土工程中常用的边坡稳定性分析方法和边坡监测技术，以及它们的应用。
一、边坡稳定性分析方法1. 地质勘探和岩土分析：在岩土工程的初期阶段，地质勘探和岩土分析是必不可少的基础工作。
通过地质勘探，可以获得地层的地质属性、岩土体的力学参数等信息，为后续的边坡稳定性分析提供数据支持。
2. 数值模拟方法：数值模拟方法是目前岩土工程中常用的边坡稳定性分析方法之一。
通过建立边坡的数值模型，应用有限元或有限差分等方法模拟边坡的受力、变形和破坏过程，得出边坡的安全系数和破坏机理等结果。
3. 解析方法：解析方法是利用公式、方程和理论推导等手段，对边坡稳定性进行分析。
解析方法通常适用于边坡形状简单、荷载作用均匀的情况。
常用的解析方法包括切平面法、极限平衡法和退化支撑切平面法等。
二、边坡监测技术1. 位移监测技术：位移监测技术是边坡监测中最常用的方法之一，通过安装位移传感器观测边坡表面的位移变化情况。
位移传感器可以采用GPS、全站仪、测量标记物等多种测量手段，实时监测边坡的稳定性。
2. 应变监测技术：应变监测技术可用于测量边坡体的应力和变形状态。
常用的方法包括应变计、压力计和挠度计等。
通过监测边坡体的应变情况，可以评估边坡的稳定性，并及时采取相应的措施防止边坡失稳。
3. 雷达遥感技术：雷达遥感技术可以通过测量边坡表面的变形和位移，获得边坡稳定性的数据。
这种无接触式的监测技术可以在边坡较大和复杂的情况下提供高精度的测量结果，并及时报警。
三、应用与案例岩土工程中的边坡稳定性分析与监测技术在实际项目中得到了广泛应用。
例如，在大型水利工程中，采用数值模拟方法对边坡进行稳定性分析，同时利用位移监测技术实时监测边坡的变形情况。
岩石边墙稳定性分析
岩石边墙稳定性分析
摘要:影响岩质边坡稳定性的因素是多方面的，包括岩性、岩体结构、水文地质条件、地震、地貌、分化作用以及人类工程活动等因素。
其中，岩体中的控制性结构面很大程度上起决定性作用。
因此，合理的对岩体结构进行分类，是分析判断岩质边坡稳定性的前提条件。
岩质边坡的破坏形式多种多样，这也决定了其稳定性分析评判方法有许多种。
选用合理的分析方法以评判实际边坡的稳定性是极其重要的。
由于岩质边坡的复杂性，为充分发展边坡工程理论和完善边坡工程设计，工程界提出了许多关于岩质边坡的分类方法。
按岩石类别可分为岩浆岩边坡、沉积岩边坡、变质岩边坡;按岩体结构分类可分为块状结构边坡、层状结构边坡、碎裂结构边坡及散体结构边坡;根据岩层与坡面的空间关系可分为顺向坡、斜向破及反向坡等;根据边坡稳定性又可分为稳定边坡、不稳定边坡及已失稳边坡。
岩质边坡有多种失稳模式,不同类型的边坡的失稳模式不一样，同种边坡类型。
在不同的条件下，其失稳模式也大相庭径。
岩质边坡的失稳模式有滑动破坏、倾倒破坏及溃屈破坏，其中滑动破坏有可分为平面破坏、弧形破坏及楔形破坏。
近些年来，国家投入了大量的资金用于基础建设，各类工程建设在如火如荼的进行中，但同时也出现了各种工程事故，其中最为严重的是全球三大自然灾害之。
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文章编号:1001-831X(2004)02-0250-06岩石边坡稳定性分析方法贾东远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。
由于这些原因,许多文献提出了用其它方法来确定岩体的抗剪强度参数[1-4]。
其中张全恒(1992)[1]讨论了确定岩体结构面抗剪强度参数常规方法存在的问题,提出了经验公式和实验相结合的试件法;何满潮(2001)[2]根据工程岩体的连续性理论,提出了根据室内完整岩块试验参数,结合野外工程岩体结构特点进行计算机数值模拟试验,从而确定工程岩体力学参数的方法;周维垣(1992)[3]提出确定节理岩体力学参数的计算机模拟试验法,该方法基于节理裂隙岩体的野外勘察资料,建立岩体损伤断裂模型,在计算机上模拟试验过程,获得所需数据;杨强等(2002)[4]在样本有限的情况下,采用可靠度理论,求出某保证率下的岩体抗剪强度值。
岩体作为复杂的地质体,其力学特性是多种因素共同作用的结果,如形成过程、地质环境和工程环境等。
为了能将所有控制因素作为一个整体来考虑,而不仅局限于定量因素,许多文献利用人工第24卷 第2期2004年6月 地 下 空 间UNDERGROUND SPACEVol.24 No.2Jun.2004收稿日期:2003-12-11(修改稿)作者简介:贾东远(1975-),男,河北唐山人,硕士,主要从事岩土工程设计、检测方面的工作。
神经网络来确定岩体的抗剪强度参数[5],[6]。
若采用了此种方法来解决工程岩体的抗剪强度参数选取的非确定性问题,须先建立了选取工程岩体抗剪强度参数的人工神经网络模型,然后通过大量工程测试资料进行训练和学习,最后得出一些有意义的结论。
随着人工智能和专家系统技术的发展,在整理现有大量实测资料的基础上,建立一个具有专家丰富经验和大量数据资料的用于岩体力学参数选取的专家系统是完全可能也是十分必要的。
节理岩体的强度、变形和稳定性主要受结构面控制,必须根据工程实际情况,合理的选用参数,正确建立计算模型。
数值方法中通常将岩体节理当作一种介质,单独设立单元加以考虑,最为典型的是Goodman节理单元,这种单元在工程中被广泛应用,并在实践中不断得到完善、修改和发展。
当实际工程中节理大量存在时,采用节理单元较为困难,甚至有时不可能,这时采用基于均匀化思想的节理岩体复合模型,为节理密集时的数值分析提供了方便。
其基本思想是将存在大量节理的岩体等效为一种宏观复合材料,这包括给出了单向节理岩体的复合本构模型,进行了实验验证,建立节理岩体的本构方程,进行了有限元仿真分析,计及了节理岩体宽度、刚度及走向等对岩体结构力学特性的影响,或运用物理模拟实验和数值方法对节理岩体的破坏机理损伤演化方程等展开了多方面的研究[7]-[11]。
目前这方面的研究成果很多,但形成理论体系得到公认并在实际工程中应用的还不多,仍需进一步深入细致地研究,以建立更科学实用的节理岩体本构模型。
2 边坡稳定性分析方法目前岩石边坡的稳定性分析方法中主要有两大类方法。
第一类方法是在边坡滑面确定的情况下,根据滑裂面上的抗滑力和下滑力直接计算边坡安全系数。
滑裂面上的力可以由滑体的静力平衡条件求解,这类方法包括极限平衡法、关键块理论等。
第二类方法首先采用数值分析方法(如有限元、离散元、块体元和DDA等)确定边坡的位移场和应力场,再采用超载法、强度储备法等使边坡达到极限状态,从而间接地得到安全系数。
这种方法不仅考虑了滑移体力的平衡,而且考虑了位移协调条件和岩体本构关系等。
现将这几种主要岩石边坡稳定性分析方法概述如下。
2.1 极限平衡法目前许多边坡稳定分析方法都是建立在极限平衡理论之上,而且大都采用刚体极限平衡法,这些方法简单易行。
其基本出发点是把岩块作为一个刚体,为方便计算作了一些假定,不考虑岩体的应力应变关系,因而这种建立在刚体极限平衡理论上的稳定分析方法无法考虑边坡的变形与应力分布。
当然,国内外学者针对极限平衡法进行了大量的研究,如H.Kumsar等(2000)[12]介绍了静力和动力荷载条件下楔体滑坡模型试验研究情况,在极限平衡分析方法中考虑了动力的作用,并且在严格的试验条件和实际工程中得到验证;杨松林(1999)[13]针对传统竖直条分法和萨尔玛法应用于岩石边坡稳定性分析的缺点,提出了适用范围更广的广义条分法,广义条分法考虑了条块间分界面的应力变形关系,采用条块间分界面的应力变形本构关系代替传统的两类条分法对条块分界面上力的大小、方向或作用点的人为假定,这一做法更加符合岩土工程的实际情况,并采用优化搜索的方法给出了相对最危险的潜在滑动面及其安全系数;D. Stark等(1998)[14]将二维极限平衡法推广到三维,使之更能反映实际边坡的状况;李冬田(2001)[15]提出一种三维的岩石边坡极限平衡法,即应用岩石边坡多层DE M几何模型,参照简化Bishop法的假定,进行边坡稳定性分析的层分析方法,进而提出了抗滑系数谱的概念,以反映碎裂岩体稳定因素的不均匀性。
2.2 数值计算方法运用数值方法进行岩石边坡的稳定性分析有许多优点。
由于岩石边坡工程所处的边界条件和地质环境一般比较复杂,加之岩体的不连续性、不均匀性、各向异性等特性,造成边坡工程问题十分复杂,而数值分析方法可以方便地处理这些问题。
数值分析法可以根据岩体的破坏准则,确定边坡的塑性区、拉裂和压碎区,可以分析边坡渐进破坏过程和确定边坡起始破坏部位,可以得到岩石边坡的应力场、应变场和位移场,可以分析边坡工程的分步开挖、边坡岩体与加固结构的相互作用,可以考虑地下水渗流、爆破和地震等因素对边坡稳定性的影响等。
此外,用离散单元法可以仿真边坡整体滑移过程,这对于预测边坡的破坏规模和方向具有重要意义。
随着计算机技术的飞速发展,数值方法发展很快,在岩石边坡稳定性分析中正发挥着越来越重要的作用。
国内岩石力学与工程界在将数值方法应用于2512004年第2期 贾东远等:岩石边坡稳定性分析方法岩石边坡稳定分析方面进行了大量实践,取得了一系列重要成果。
张永兴、阴可(1999)[16]采用有限元模拟了三峡船闸开挖的情况;潘亨水(1998)[17]结合具体工程实例,探索了强度储备法在岩石边坡中稳定性分析中的具体应用;寇小东(2001)[18]应用显式有限差分法(FLAC 3D)计算三峡船闸高边坡开挖过程的应力变形和稳定性;孙亚东(2002)[19]采用当前国际上发展的一种最新数值分析方法 非连续变形分析(DDA),结合一典型算例对该方法进行验证,对倾倒的破坏机理进行分析研究;冯子良等(2000)在三维弹塑性有限元计算基础上引入动态规划理论来分析复杂受力状态下岩体的总体稳定性,确定各个剖面的滑面形状,从而判断总体空间问题;栾茂田等(2000)[20]提出了非连续变形计算力学模型(DDC MM)的基本原理,并将其应用于一个典型岩石边坡的稳定性分析。
另外,随着数值分析方法的不断发展,出现了不同数值分析方法的结合使用,如有限元、边界元、无限元、离散元与块体元等的相互结合;数值解与解析解的相互结合,这些方法的相互结合使用能充分发挥各自的特性,解决复杂的岩体边坡问题。
如任清文等(2001)[21]采用块体单元法进行边坡稳定性分析,此法兼有极限平衡法和有限元法的优点,既满足全部平衡条件,又在一定程度上考虑了材料的变形;张季如(2002)[22]对边坡开挖作非线性有限元分析,获得边坡变形的大小和分布、塑性区的扩展状态、滑移面的形成、发展直至整体破坏的演变过程,并以此确定合理的滑移面位置,最后采用极限平衡法计算边坡的安全系数。
当前,有限元法已经成为最流行的数值计算方法之一,成为岩石边坡稳定性分析的主要计算工具,现在已经有许多常规标准的算法,并且开发了许多商业软件和专业程序。
用有限元法分析边坡稳定性的步骤通常是首先计算出边坡内每一单元的应力,然后根据整个滑裂面的抗剪强度与实际产生的剪应力之比来求得安全系数。
Duncan (1996)[23]指出边坡安全系数可以定义为使边坡刚好达到临界破坏状态时,对岩土体剪切强度进行折减的程度,这种强度折减技术特别适合用有限元方法来实现。
随着计算机技术的发展,尤其是岩土材料的弹塑性有限元计算技术的发展,出现了许多适合于岩土材料的大型通用有限元软件,其前后处理的功能越来越强大,为利用有限元进行边坡稳定性分析创造了条件[24]-[28]。
由于用折减系数等方法所计算的边坡安全系数的大小与所采用的屈服准则有关,而许多大型有限元程序(如ANSYS、MARK、PATRAN、DE NG)只给出了广义米赛斯屈服准则,赵尚毅(2002)[28]对几种常用的屈服准则进行了比较,导出了各种准则互相代换的关系。
随着计算机和有限元技术发展,强度折减有限元方法正成为边坡稳定性分析研究的新趋势。
有限元法可以比较准确地分析岩石边坡中应力应变的分布,并根据强度准则计算安全系数。