边坡的稳定性分析
岩土工程中的边坡稳定性分析
岩土工程中的边坡稳定性分析岩土工程中的边坡稳定性分析是指通过对边坡的土体力学性质进行研究和分析，以评估边坡的稳定性和确定采取的措施。
边坡稳定性是岩土工程中的重要问题，它直接关系到工程的安全性和持久性。
一、边坡稳定性分析的背景在岩土工程中，很多项目都涉及到边坡的设计和建设。
边坡的稳定性分析是在土壤和岩石等岩土材料力学原理的基础上进行的。
在进行边坡稳定性分析之前，需要从以下几个方面考虑：1.边坡的地质特征：包括岩石和土壤的类型、分布、物理性质等，这是进行边坡稳定性分析的基础。
2.边坡的几何特征：包括边坡的高度、坡度、形状等。
这些几何特征将直接影响边坡的稳定性。
3.边坡所处的环境条件：包括气候、地形、水文地质条件等。
这些环境条件对边坡稳定性分析具有重要影响。
二、边坡稳定性分析的方法1.力学分析方法：力学分析方法是边坡稳定性分析的主要方法之一。
它可以通过应力、应变和强度理论等来分析边坡的稳定性，并给出稳定性评估。
2.数值模拟方法：数值模拟方法是边坡稳定性分析的一种辅助手段。
它通过建立数学模型，利用计算机模拟边坡的变形和破坏过程，从而评估边坡的稳定性。
三、边坡稳定性分析的参数在进行边坡稳定性分析时，需要考虑以下几个参数：1.土体的物理性质参数：包括土壤的密度、含水量、孔隙比等。
2.土体的力学性质参数：包括土壤的抗剪强度、压缩性、黏聚力、内摩擦角等。
3.边坡的几何参数：包括边坡的高度、坡度、埋深等。
4.外界荷载参数：包括自重、雨水浸润、地震等。
四、边坡稳定性分析的结果与措施通过边坡稳定性分析，可以得到边坡的稳定性评估结果。
如果边坡稳定性较差，可能会有滑坡、崩塌等危险。
为了保证工程的安全性，需要采取相应的措施来加固边坡。
常见的措施包括：1.设置防护结构：如安装挡土墙、喷锚支护、铁丝网护坡等，以增加边坡的稳定性。
2.改变边坡的几何形状：如加大边坡的坡度、加宽边坡的底宽等，以减小边坡的自重对稳定性的影响。
3.排除水分的影响：通过排水系统、防渗膜等措施，减少土体中的水分含量，提高边坡的稳定性。
边坡稳定性分析方法
(2) 条分法中的和求解条件
第 i 条 土 的 作 用 力
Hi+1 Wi Pi hi Hi Ti Ni Pi+1 hi+1
边坡稳定性分析方法
共n条土的未知量数目
(2)条分法中的力和求解条件
Pi o Wi是已知的 o 作用在土条体底部的力与作用点： h i Hi n Ni Ti ti 共3n个 o 作用在边界上的力及作用点： Ti o Pi Hi hi 共3(n-1)个 o （两端边界是已知的） o 假设总体安全系数为Fs (且每条Fs都相等) o Fs 共1个 o 未知数合计=3n+3(n-1)+1=6n-2
3) 假设 Hi=0（不计条间切向力） — (n-1)
(2)．安全系数公式
1 m (Cibi Witgi ) i Fs Wi sin i
sin i tg i mi cos i Fs
其中
边坡稳定性分析方法
圆心O，半径R
(3) 毕 肖 甫 法 计 算 步 骤
讨论
o 由于未知数为6n-2个 o 求解条件为4n个 o 二者相差(2n-2)
•因而出现了不同的假设条件，对应不同计算方法
§整体圆弧法：n=1, 6n-2=4个未知数，4个方程 §简单(瑞典)条分法：Pi=Hi=hi=0, ti=li/2 共2（n+1）个未知数 §其他方法： 大多是假设力作用点位置或忽略一些条间力
边坡稳定性分析方法
影响边坡稳定性主要因素及其表征参数
因 素 序号 大类 中类 组数 岩 体 结 构 结构面发育 程度 间距 结合程度 形状及大小 结构体特征 咬合程度 岩性 Ⅱ 岩石 强度 风化程度 坚硬程度 成分（胶结物） 结构（胶结程度） 构造（层厚） 岩体 完整 程度 岩体结 构类型、 完整性 指数 小类 综合 反映 表征 参数 备注
边坡稳定性分析—
第一章绪论1．1引言边坡是自然或人工形成的斜坡，是人类工程活动中最基本的地质环境之一，也是工程建设中最常见的工程形式。
随着我国基础设施建设的蓬勃发展，在建筑、交通水利、矿山等方面都涉及到很多边坡稳定问题。
边坡的失稳轻则影响工程质量与施工进度，重则造成人员伤亡与国民经济的重大损失。
因此，边坡的勘察监测、边坡的稳定性分析、边坡的治理，是降低降低灾害的有效途径，是地质和岩土工程界重点研究的问题。
随着城市化进程的加速和城市人口的膨胀，越来越多的建筑物需要被建造，城市的用地也越来越珍贵。
特别是对于长沙这样多丘陵的城市来说，建筑边坡成为了不可避免的工程。
1.2边坡破坏类型边坡的破坏类型从运动形式上主要分为崩塌型和滑坡型。
崩塌破坏是指块状岩体与岩坡分离，向前翻滚而下。
一般情况岩质边坡易形成崩塌破坏，且在崩塌过程中岩体无明显滑移面。
崩塌破坏一般发生在既高又陡的岩石边坡前缘地段，破坏时大块岩体由于重力或其他力学作用下与岩坡分离而倾倒向前。
崩塌经常发生在坡顶裂隙发育的地方。
主要原因有：风化等作用减弱了节理面的黏聚力，或者是雨水进入裂隙产生水压力，或者是气温变化、冻融松动岩石，或者是植物根系生长造成膨胀压力，以及地震、雷击等外力作用（图1-1）。
滑坡是指岩土体在重力作用下，沿坡内软弱面产生的整体滑动。
与崩塌相比滑坡通常以深层破坏形式出现，其滑动面往往深入坡体内部，甚至可以延伸到坡脚以下。
其滑动速度虽比崩塌缓慢，但是不同的滑坡滑动速度相差很大，这主要取决于滑动面本身的物理力学性质。
当滑动面通过塑性较强的岩土体时，其滑动速度一般比较缓慢；相反，当滑动面通过脆性岩石，且滑动面本身具有一定的抗剪强度，在构成滑面之前可承受较高的下滑力，那么一旦形成滑面即将下滑时，抗剪强度急剧下降，滑动往往是突发而迅速的。
滑坡根据滑动模式和滑动面的纵断面形态可以分为平面滑动、圆弧滑动、楔形滑动以及复合形。
当滑动面倾向与边坡面倾向基本一致，并且存在走向与边坡垂直或接近垂直的切割面，滑动面的倾角小于坡角且大于其摩擦角时有可能发生平面滑动。
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
边坡稳定性分析
1、边坡稳定性分析之前，应根据岩土工程地质条件对边坡的可能破坏方式及相应破坏方向、破坏范围、影响范围等作出判断。
判断边坡的可能破坏方式时应同时考虑到受岩土体强度控制的破坏和受结构面控制的破坏。
2、边坡抗滑移稳定性计算可采用刚体极限平衡法。
对结构复杂的岩质边坡，可结合采用极射赤平投影法和实体比例投影法；当边坡破坏机制复杂时，可采用数值极限分析法。
3、计算沿结构面滑动的稳定性时，应根据结构面形态采用平面或折线形滑面。
计算土质边坡、极软岩边坡、破碎或极破碎岩质边坡的稳定性时，可采用圆弧形滑面。
4、采用刚体极限平衡法计算边坡抗滑稳定性时，可根据滑面形态按本规范附录A选择具体计算方法。
5、边坡稳定性计算时，对基本烈度为7度及7度以上地区的永久性边坡应进行地震工况下边坡稳定性校核。
6、塌滑区内无重要建(构)筑物的边坡采用刚体极限平衡法和静力数值计算法计算稳定性时，滑体、条块或单元的地震作用可简化为一个作用于滑体、条块或单元重心处、指向坡外(滑动方向)的水平静力，其值应按下列公式计算：
Q e＝αw G (5.2.6-1)
Q ei＝αw G i (5.2.6-2)
式中：Q e、Q ei——滑体、第i计算条块或单元单位宽度地震力(kN/m)；
G、G i——滑体、第i计算条块或单元单位宽度自重[含坡顶建(构)筑物作用](k N/m)；
αw——边坡综合水平地震系数，由所在地区地震基本烈度按表5.2.6确定。
表5.2.6 水平地震系数
7、当边坡可能存在多个滑动面时，对各个可能的滑动面均应进行稳定性计算。
边坡稳定性分析方法及其适用条件
边坡稳定性分析方法及其适用条件边坡稳定性是指边坡在外力作用下保持不倒塌或滑动的能力，边坡稳定性分析方法一般可以分为经验法、力学方法和数值模拟方法三类。
不同方法适用于不同类型的边坡，且各方法在分析准确性、工程实施条件、运算速度以及数据要求等方面有所不同。
1.经验法：经验法是基于大量实际工程经验和观测总结出的简化计算方法，适用于边坡规模较小、地质条件比较简单的情况。
根据边坡的高度、坡度、土质等因素，通过经验公式计算出边坡的稳定性系数，从而判断边坡的稳定性。
2.力学方法：力学方法是通过岩土力学原理和边坡土体的力学性质来分析边坡稳定性。
力学方法主要应用于边坡高度较大、复杂地质条件的情况。
常用的力学方法包括平衡法、极限平衡法、有限元法等。
-平衡法：平衡法是基于边坡的平衡条件进行分析的方法，通过计算剪力平衡方程来确定边坡的稳定性。
平衡法适用于坡度较小、土体不饱和、坡面无裂缝等条件下的边坡稳定性分析。
-极限平衡法：极限平衡法是在平衡法的基础上引入抗剪参数的概念，通过计算抗剪参数的极限值来判断边坡的稳定性。
极限平衡法适用于任意坡度、土体饱和或部分饱和的边坡稳定性分析。
-有限元法：有限元法是一种基于连续介质力学和离散化原理的数值分析方法，将边坡土体划分成网格，通过求解有限元方程来计算边坡的应力和变形，并进而判断边坡的稳定性。
有限元法适用于复杂地质条件和复杂边坡形状的稳定性分析。
3.数值模拟方法：数值模拟方法是通过数值计算和模拟来分析边坡稳定性，主要利用计算机和专业软件进行模拟计算。
数值模拟方法通常适用于复杂地质条件、复杂边坡形状、非线性、动力等问题的研究。
常用的数值模拟方法包括有限差分法、边界元法、粒子法等。
总体来说，经验法适用于边坡规模较小、较简单的情况；力学方法适用于边坡规模较大、地质条件复杂的情况；数值模拟方法适用于复杂的边坡形状和非线性、动力问题。
在实际工程中，边坡稳定性分析通常采用多种方法相结合的方式，综合考虑不同方法的分析结果，从而提高分析的准确性。
边坡稳定性分析的方法
边坡稳定性分析的方法
边坡稳定性分析的方法主要包括以下几种：
1. 静态稳定分析：静态稳定分析是最常用的分析方法，通过建立边坡的力学模型，计算坡面上各种力的平衡关系，判断边坡的稳定性。
常用的静态分析方法包括切片法、广义平衡法和极限平衡法等。
2. 动力稳定分析：动力稳定分析考虑了水流、地震和其他动力荷载对边坡稳定性的影响。
常用的动力分析方法包括响应谱法、时程分析法和频率分析法等。
3. 水力稳定分析：水力稳定分析主要关注边坡受水力作用时的稳定性。
常用的水力稳定分析方法包括考虑渗流的有效应力法、Darcy定律法和杨-阿基米德稳定理论等。
4. 弹性稳定分析：弹性稳定分析是一种边坡在小变形下的稳定性分析方法。
常用的弹性分析方法包括有限元分析和边坡材料的拉伸压缩试验等。
5. 强度剩余系数法：强度剩余系数法是基于边坡的强度特性和稳定性要求进行分析的方法。
通过计算边坡的抗滑安全系数和剩余强度系数，评估边坡的稳定性。
6. 现场监测法：现场监测法是通过对边坡进行实时监测，分析边坡的变形、位移和应力等参数，评估边坡的稳定性，并进行必要的修复和加固。
常用的现场监
测方法包括测量、遥感技术和数值模拟等。
综合采用多种方法进行边坡稳定性分析可以得到更准确的结果。
在实际工程中，通常会根据具体情况选择适合的分析方法进行分析和评估。
常用的边坡稳定性分析方法
常用的边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析是土木工程中的一个重要内容，用于评估边坡的稳定性，并确定边坡设计和防护措施。
下面列举了常用的边坡稳定性分析方法：1.切片平衡法：切片平衡法是一种基本的边坡稳定性分析方法，它假设边坡由一系列无限小的土体切片组成，并基于力平衡原理来确定各个切片的稳定条件。
该方法适用于简单边坡稳定性分析，但对复杂地质条件和荷载情况适用性有限。
2.极限平衡法：极限平衡法是一种常用的边坡稳定性分析方法，它假设边坡存在一个明确定义的滑动面，并基于达到平衡的最不利情况，即极限平衡状态来进行分析。
该方法包括切片法、极限平衡法、回缩平衡法等，可以考虑复杂地质条件和荷载情况，适用范围广。
3.数值模拟方法：数值模拟方法是一种基于计算机模拟的边坡稳定性分析方法，包括有限元法、边界元法、离散元法等。
这些方法能够模拟边坡的实际行为，并对多种复杂因素进行定量分析。
数值模拟方法可以更精确地预测边坡的稳定性，并对工程设计提供参考。
4.基于概率的方法：基于概率的方法将不确定因素考虑在内，通过概率分析来评估边坡的稳定性。
这些方法包括可靠度法、蒙特卡洛方法和贝叶斯法等。
基于概率的方法可以提供边坡发生滑移的概率，并在风险评估和安全设计中发挥重要作用。
5.特殊情况下的分析方法：在一些特殊情况下，常规的边坡稳定性分析方法可能不适用，需要采用一些特殊的分析方法。
例如，在边坡潜在失稳或发生滑坡时，可以使用临界状态平衡、能量平衡或地震动力学方法来分析边坡的稳定性。
总之，边坡稳定性分析是土木工程中的重要任务，通过使用上述方法中的一个或多个，可以评估边坡稳定性，从而制定出合理的边坡设计和防护措施，确保工程的安全可靠。
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。
边坡稳定性分析方法和适用条件
边坡稳定性分析方法和适用条件一、经验法：经验法是指根据实际工程经验和历史数据，运用公式或经验关系对边坡稳定性进行初步评估和判断。
经验法主要适用于初步设计阶段，可以快速判断边坡的稳定性，但精度较低。
常见的经验法有切坡稳定系数法和地质力学分类法。
切坡稳定系数法是根据剪切强度理论，将边坡剪切强度与外力因素之比来进行稳定性评估的方法。
常用的切坡稳定系数有库仑切坡系数、比谢尔切坡系数和斜坡承载系数等。
地质力学分类法是将边坡划分为不同类别，根据边坡的形状、岩性、构造、地质断层等因素，选择相应的边坡稳定性参数，进行评估。
常用的分类法有英国地质力学分类法和日本地质力学分类法等。
二、解析法：解析法是指通过建立边坡稳定性的解析模型，运用解析解或解析关系对边坡进行稳定性分析。
解析法适用于边坡形状简单、边坡参数确定明确的情况。
常见的解析方法有切坡法、极限平衡法和承载力平衡法等。
切坡法是通过建立边坡剪切面的切平衡方程，求解边坡的稳定性系数。
切坡法适用于边坡形状不规则、变化较大的情况。
极限平衡法是根据极限平衡状态，建立边坡的稳定性方程，求解稳定性系数。
极限平衡法适用于边坡开挖、填筑以及高边坡等情况。
承载力平衡法是根据边坡土体的强度参数和边坡几何形状，建立力学平衡方程，求解边坡的稳定性系数。
承载力平衡法适用于复杂边坡、非均质边坡的稳定性分析。
三、数值模拟法：数值模拟法是指通过建立边坡的数值模型，利用计算机进行边坡的力学行为分析，求解边坡的稳定性。
数值模拟法适用于边坡形状复杂、地质条件复杂、边坡参数变化大的情况。
常用的数值模拟方法有有限元法、边坡稳定分析软件等。
有限元法是将边坡划分为有限个单元，建立边坡的离散模型，通过求解有限元方程，得到边坡的位移和应力分布，从而进行稳定性评估。
边坡稳定分析软件是基于数值模拟原理，将边坡稳定性分析过程进行自动化处理的软件工具。
常见的边坡稳定分析软件有GeoStudio和Plaxis等。
以上是边坡稳定性分析的几种常见方法，不同的方法适用于不同的情况，工程设计人员可以根据实际情况选择合适的方法进行分析和评估。
如何进行边坡稳定性分析和治理设计
如何进行边坡稳定性分析和治理设计导语：边坡是指山体或路基的斜坡部分，其稳定性对于保障公共安全和预防自然灾害具有重要意义。
本文将介绍如何进行边坡稳定性分析和治理设计，以便为相关工程提供科学依据。
一、边坡稳定性分析边坡稳定性分析是衡量边坡是否具备抵抗外力和重力作用的能力的过程。
下面介绍几个常见的边坡稳定性分析方法。
1. 落石模拟法：通过模拟边坡上可能存在的落石情况，评估其对边坡稳定性的影响。
可以利用计算机软件进行模拟，根据模拟结果进行边坡设计和治理。
2. 有限元法：这是一种工程力学中经典的数值分析方法。
通过将边坡分割为离散的小单元，建立数学模型，模拟实际边坡的物理特性和受力情况，从而预测边坡的稳定性。
3. 土工试验法：通过对采集的边坡土样进行实验室试验，获取不同土体的物理力学参数，如摩擦角、内摩擦角和抗剪强度等。
这些参数可作为边坡稳定性分析的依据，进一步分析边坡的稳定性。
二、边坡治理设计边坡治理设计是指根据边坡稳定性分析的结果，制定相应的治理方案，以提高边坡的稳定性和安全性。
下面介绍常见的边坡治理设计方法。
1. 土保工程：减轻土质边坡的滑坡、塌方和泥石流等问题的治理措施。
如对边坡进行加固，采用挖槽、钢筋网片和喷锚等方法，提高土体的抗滑性能。
2. 扶坡工程：主要应用于边坡边沟的处理，通过修建围护墙、栅栏和截沟等手段，增强边沟的排水和保护作用，从而减少因坡脚冲刷引发的边坡变形。
3. 植被工程：通过种植具有较强根系的植物，如草丛、灌木和乔木等，增加边坡表面的抗蚀能力和固结性能。
植被工程是一种生态环境友好型的边坡治理手段。
4. 减负载措施：适用于边坡受到大型建筑物、岩石堆栈或河流水压等外力负载的情况。
可以通过调整建筑物的布置、排水措施和加固设计等方法，减轻边坡承载压力，提高边坡的稳定性。
结语：边坡稳定性分析和治理设计是工程建设中至关重要的环节，直接关系到公共安全和环境保护。
通过科学的分析和合理的设计，可以有效预防边坡灾害的发生，保障工程的安全运行。
第三章-边坡稳定性分析
④以圆心o为转动圆心，半径R为力臂。 计算滑动面上各点对o点的滑动力矩和抗
滑力矩。
M 滑动 (Ti Ti)R
⑤求稳定系数k
⑥再假定几个可能的滑动面，计算相应k值 在圆心辅助线MI上绘出，稳定系数k1， k2……kn对应于O1,O2……On的关系曲线K=f （O）与曲线f（O）相切即为极限滑动面kmin 在1.25～1. 5之间 ⑦稳定系数k取值 [k]=1.25～1.50
第三章 边坡稳定性分析
c 5 ~ 20KPa
第一节 概述
路基在常年大气雨雪的作用下，土的粘聚 力和内摩擦角减小，边坡可能出现滑坍失 稳。因此，高填深挖路基、桥头引道和沿 河路堤等都要作稳定性验算。
一、边坡稳定原理与方法
（一）边坡稳定原理 1、破裂面 （1）用力学方法进行边坡稳定性分析时， 为简化计算，都按平面问题处理 （2）松散的砂性土和砾石内摩擦角较大， 粘聚力较小，破裂面近似直线破裂面法。 （3）粘性土粘聚力较大，内摩擦角较小， 破裂时滑动面为圆柱形、碗形，近似于圆 曲面，采用圆弧破裂面法
※路堤各层填料性质不同时，所采用验算数据可按加权平 均法求得。
（二）边坡稳定分析的边坡取值
边坡稳定分析时，对于折线形边坡或阶梯 形边坡，在验算通过坡脚破裂面的稳定性 时，一般可取坡度平均值或坡脚点与坡顶 点的连线坡度。
（三）汽车荷载当量换算
路基承受自重作用、车辆荷载（按车 辆最不利情况排列，将车辆的设计荷 载换算成相当于土层厚度h0 ） h0称为车辆荷载的当量高度或换算高 度。
当计算k小于容许值[k]应放缓边坡，重新拟 订横断面，再按上述方法进行边坡稳定性分析
2、危险圆心辅助线的确定
（1）4.5H法 ①由坡脚E向下引垂线量取路堤高H ②由F沿水平线量取4.5H设M ③计算平均边坡io，并连接ES虚线，在E点作与边坡夹角β1，S点作 与水平线夹角β2的两直线EI、SI交与I点 ④连接MI并向外延伸 ，则此线即为圆心辅助线， 4.5H法精确，用于分析重要建筑物的稳定性
第三章--边坡稳定性分析
验算方法
⑴ 将土体按地面变
T1
坡点垂直分块后自 α1 W 1 N1
上而下分别计算各 E1
τ1
土块的剩余下滑力.
α1 α2
E2
T2
W2 N2
τ2
E1 α1
⑵自第二块开始, 均需计入上一条块剩余下滑力对本条块的作用 把其当作作用于本块的外力,方向平行于上一块土体滑动面。
⑶Ei计算的结果若出现负值,计算Ei+1时,公式中Ei以零值代入。
cL
N
A ω θ Ntgφ W
H
K f G cos cL G sin
10
二、解析法
D B
θ
K f G cos cL G sin
H
1:m T
cL
N
A ω θ Ntgφ W
因G HL sin（ ）则
K
f
2
ctg
sin
2c
H
sin（
sin ） sin
令 0
2c
H
K ( f 0 )ctg
②土的极限平衡状态只在破裂面上达到,破裂面的位置要 通过计算才能确定。
力学分析法主要包括：圆弧滑动面法、平面滑动面法、 传递系数法等。
8
§ 3.2 直线滑动面的边坡稳定性计算
K min K
一、试算法
T
KR T
θ ω
N W
K W cos tan cL W sin
纯净砂类土 c = 0，则
15
◆ 计算稳定系数
①切向力
o
Ti x Qi sin i
R
'
i
i'
10 1:m2
E
98
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
边坡稳定性分析1. 引言边坡是在土工工程中常见的一种地形特征，边坡的稳定性是工程建设中必不可少的一个考虑因素。
在土地资源有限的情况下，为了尽可能地把土地利用起来，往往需要进行大规模的平整和填土工程，而边坡的构建就是这些工程中常见的一种。
为确保边坡能够正常使用和安全运营，需要对边坡稳定性进行分析，发现潜在的稳定性问题，并采取有效措施加以解决，以减少边坡因滑坡等稳定性问题带来的危害。
2. 边坡稳定性的主要影响因素边坡稳定性的主要影响因素有以下几个方面：2.1 地质环境因素地质环境因素包括岩土体的层位、结构、断层等特点，以及岩质的物理和力学性质，这些因素会直接影响边坡岩土块体的稳定性。
2.2 气候因素气候因素主要是指气温、降雨等，因为气候因素对土壤的含水量影响较大，土壤含水量直接关系到土体的抗剪强度、摩擦角等力学性质，因此气候因素也会直接影响边坡的稳定性。
2.3 工程因素工程因素主要指在边坡的设计、施工中，采用了哪些工程措施或技术，如施工质量、施工机械的选择等。
3. 边坡稳定性分析方法根据上述因素，边坡稳定性分析可以采用切割平衡法、极限平衡法、有限元法、数值拟合法等方法进行。
其中，切割平衡法和极限平衡法是常用的方法。
3.1 切割平衡法切割平衡法又称切割解析法，是采用力学平衡原理进行切割处理的方法，先将边坡划分为一系列相邻的平衡块，然后逐块进行力学平衡分析，最终确定边坡的稳定性。
3.2 极限平衡法极限平衡法又称极限平衡分析法，是一种抗剪强度理论应用到边坡稳定问题中的方法。
该方法的基本思想是，将岩土体看作由一系列平衡体构成，通过计算边坡中每个平衡体的稳定性系数，然后比较得出最不稳定的平衡体，以此推断边坡岩土体的总稳定性。
4. 结论边坡的稳定性分析是土工工程中的重要内容，它关系到边坡的使用和安全运营。
本文介绍了边坡稳定性分析的主要影响因素和常用的分析方法，希望能够有所帮助。
在实际工程中，需要根据具体情况综合运用多种方法进行分析，以确保工程的安全性和可靠性。
边坡稳定性分析方法
边坡稳定性分析方法
1.等效悬臂梁法：该方法是最早推广的边坡稳定性分析方法之一、将
边坡抽象成一个悬臂梁，通过计算边坡的抗滑力矩和倾覆力矩，确定边坡
的稳定状态。
该方法适用于边坡高度较小、悬臂梁较直的情况。
2.经验法：根据已有的边坡稳定性分析案例，总结出一些经验公式或
图表，通过输入边坡的几何参数和工程地质条件，计算边坡的安全系数。
这种方法适用于规模较小、地质条件复杂的边坡。
3.数值法：数值法是目前边坡稳定性分析最常用的方法之一、其基本
思想是根据边坡的地质条件和荷载情况，建立边坡的力学模型，通过有限
元分析或边坡位移法，计算边坡的安全系数。
数值法适用于边坡规模较大、复杂地质条件的情况，具有较高的精度和灵活性。
4.解析法：解析法是一种应用解析力学理论和方法对边坡进行稳定性
分析的方法。
将边坡看作一个弹性体，根据弹性理论计算边坡内应力和位
移分布，通过确定边坡的破坏面和荷载分布，计算边坡的稳定系数。
解析
法适用于边坡规模较小、坡度较小、土体性质均匀的情况。
5.随机法：随机法是一种适用于复杂地质条件的边坡稳定性分析方法。
该方法通过随机参数的模拟和概率统计，对边坡进行稳定性分析，并得出
边坡的可靠度和设计部位的取值范围。
随机法能够考虑不确定性因素对边
坡稳定性的影响，提高了边坡分析结果的可靠性。
在进行边坡稳定性分析时，需要依据工程的实际情况和要求选择合适
的分析方法。
此外，还需注意边坡地质勘察的精确性和工程设计的合理性，以确保分析结果的准确性和可靠性。
如何进行边坡稳定性分析与预测
如何进行边坡稳定性分析与预测边坡稳定性分析与预测是土木工程中一项重要的任务，旨在评估边坡的稳定性，并预测可能发生的滑坡和崩塌风险。
它对于保障工程建设及生命财产安全至关重要。
本文将介绍边坡稳定性分析与预测的基本原理、常用方法和工具，以及一些实际案例。
1. 边坡稳定性分析的基本原理边坡稳定性分析的基本原理是通过对边坡的力学特性和地质条件进行综合分析，确定边坡的稳定性。
其中，力学特性主要包括坡度、坡高、土壤类型、土壤强度参数等。
地质条件包括岩土层分布、地下水位、地震烈度等因素。
2. 边坡稳定性分析的常用方法2.1 概率分析法概率分析法是一种通过统计分析的方法，综合考虑各种不确定因素，得出边坡稳定性的概率分布。
常用的概率分析方法有蒙特卡洛模拟法、极限平衡法等。
2.2 极限平衡法极限平衡法是一种常用的边坡稳定性分析方法，它基于边坡处于平衡状态时的力学原理，通过确定临界滑动面和判断滑动面上各部分的抗剪强度，来评估边坡的稳定性。
2.3 数值模拟法数值模拟法主要是利用有限元分析、边界元分析等数值方法，对边坡进行模拟计算，得出边坡稳定性的分析结果。
数值模拟法能够更加细致地考虑边坡的各种复杂因素，如地震荷载、渗流等，并可以提供边坡变形和应力分布等详细信息。
3. 边坡稳定性预测的工具与软件为了更加有效地进行边坡稳定性分析与预测，工程师们开发了一系列边坡稳定性分析软件和工具，常用的有GeoStudio、FLAC、SLIDE等。
这些工具通过输入相关参数和地质数据，自动进行计算与分析，并给出边坡的稳定性评估和预测结果。
4. 实际案例4.1 案例一：某高速公路边坡稳定性分析某高速公路项目中存在一条边坡，经过初步勘察发现该边坡存在滑坡风险。
工程师们采用了极限平衡法和数值模拟法相结合的方法进行分析。
通过确定边坡表土层和岩石层的刚度参数，并考虑地下水位和地震荷载等因素，得出该边坡的稳定性指标，经过加固措施后确保边坡的稳定性。
4.2 案例二：滑坡预警系统的应用某城市的边坡多且陡峭，经常发生滑坡和崩塌事故。
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。
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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
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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
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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。
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四、水的物理作用
✓ 材料性质
材料重点 抗剪强度 变形模量
✓ 软化作用
水的软化作用指水的浸泡使岩土体强度降低，其对边坡稳定性的危害很大。当边坡 岩 体或较弱夹层的亲水性强，有易溶于水的矿物时，如含盐的黏土质页岩等，浸水后易 发生 变化，抗剪强度降低，岩体结构受到破坏并产生崩解泥化现象，影响边坡稳定。一 般而 言，岩质边坡裂隙中的泥岩、泥质岩层，干燥时强度较高，泥化软化后，强度降低 。对于 土质边坡，浸水后的软化现象则更加明显，特别是湿陷性黄土边坡，遇水后将急 剧变形 破坏。
✓ 水流冲刷
岩体裂隙中常常有软弱物质充填。当裂隙中水流速度较大时，在渗透水流的作用下 , 裂隙中的充填物可能会被水流带走。对于砂土类材料，特别是粉细砂，其渗透稳定性很 差，较小的水力梯度就可能产生失稳。
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五、降雨的影响
自然因素中，降雨是诱发边坡灾害 的最主要因素。降雨入 渗过程主要表现为 对边坡岩土体力学参数的影响，使边坡稳 定性发生变化，从而引起滑坡或泥石流等 地质灾害，降雨对 边坡岩 土体参数的影响，主要体现在四个方面: 岩土体的重度 增大、岩土体材料抗剪强度 参数的降低、边坡应力状态的变 化、坡面 及坡体的渗流产生动水压降雨所造成的坡面渗流， 因其易带走 坡面的松散物质，可造成面状侵蚀和沟状侵蚀等 ，尤其对土质边坡侵蚀作用较大。降雨对岩质边坡的影响较小 ，但若岩体风化较严 重、降雨强度较大时，则会使岩体的风 化层受到影响，使其从基岩剥离。在地表水的流动 下，会带 走被剥离的岩屑，使新鲜基岩出露，强度降低，风化裂隙加深 ，产生恶性循环。 当降水在岩体坡面排泄受阻时，会加大岩 体的重量，增加坡体的下滑力力等。
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边坡形状与断面形态
1、边坡外形
边坡外形影响边坡的稳定性，其走向的表面形状影响边坡岩土 体内的应力状态。如图 所示，对于凹形边坡，边坡岩土体表 面处于二向受压状态，稳定性较好；对于凸形 边坡，岩土体 鼓岀，两侧坡体易受拉应力，稳定性较差。此外，凹形边坡等 高线曲率半径 越小，越有利于边坡稳定。
稳定程度 很不稳定 不稳定
稳定程度 相对稳定
坡度/（。） >25 10-25
坡度/(。)
土质边坡
土质
评价因素和指标 坡度/（。）
松散砂土、淤泥质黏 土、 冲填土
>50
黄土类土、黏性土、 新 的重力堆积
30-50
土质边坡
土质
评价因素和指标 坡度/(。)
岩质边坡
岩性
断层破碎带，岩石强烈风 化，节理裂隙发育，且充填 黏 土
（8）边坡渗沟 （9）洞—孔联合排水 （10）电渗排水
六、边坡治水措施
坡面排水
坡面排水主要是通过设置坡顶截水沟、平台截水沟、
边沟、排水沟及跌水与急流槽来实现。
坡体排水
坡体排水设施主要有渗沟、盲沟及斜孔等。①渗沟又分 支撑渗沟、边坡渗沟和截水渗沟三种，主要作用截排地表以 及几米范围内的地下水;②盲沟(即渗水隧洞)主要用于截排 或引排埋藏较深的地下水，如深圳莲塘水厂滑坡的岩层排水 工程就是采用渗水隧洞;③斜孔主要用于排除深层地下水， 土层和岩层均可采用，一般用水平钻机，埋置排水PVC管。
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小结
A. 水的入渗导致边坡土体含水量增加，使土体的强 度参数(c、φ)降低，从而引起边坡失稳。
B. 水与岩土体长期的化学作用诱发岩土体浸水—失 水—再浸水现象是边坡变形的重要因素之一。
C. 对边坡不同地下水位的计算结果可知，地下水位 升高，滑动面逐步向坡脚移动，当地下水位高于 边坡脚一定高度时，将发生坡脚局部破坏现象。
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其他因素
1、人为因素
主要包括爆破、施工开挖、边坡卸载与加载、工程荷载、边 坡加固措施等。 人为因素对边坡稳定性的影响很大。
2、风化作用
风化作用对边坡稳定有较大的影响，弱化岩土体及结构面 的力学性质，从而引起边坡失稳。一般而言, 风化速度与岩石 本身的成分、结构和构造有关，同时也与温度、湿度、降雨等 气候条件以 及地下水、爆破振动、地震等因素有关。强度越 小的岩石，风化速度越快；温度变化大, 降雨量较多的地区， 岩石风化速度会加快 失稳。
一、水对土体强度参数的影响
以粘性土为例，通过土工直剪试验求得含水量w与土体强度参数的关 系见图1和图2。
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图1 内聚力与含水量关系曲线
一、水对土体强度参数的影响
图2 内摩擦角与含水量关系曲线
从两图可以看出，粘聚力和内摩擦角均随含 水量的增加而逐渐降低，且粘聚力的下降幅度较 大；
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边坡形状与断面形态
3、边坡断面形态
从垂直断面上看，边坡可分为平面边坡、凹边坡和凸边坡。
图2-11边坡断面形态分类示意图 (a)平面边坡；(b)凹边坡；(c)凸边坡
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边坡形状与断面形态
3、边坡断面形态
✓平面边坡。平面边坡在设计中经常采用，这种边坡断面的绘制和计 算最简单, 但平面边坡是按组成边坡岩体的平均性质考虑的。如果组 成边坡岩体的强度有强有弱，且 彼此差异较大时，即使釆用了较大 的安全系数，也难免在弱岩层中发生破坏。 ✓凹边坡。凹边坡是根据松散介质力学计算出来的边坡，上陡下缓， 边坡断面保 持凹形可以使安全系数显著增大。在很多情况下，由于 风化引起岩体性质的弱化，可能需要把台阶上部的坡度放缓，而不是 加陡。此类边坡形式与实际边坡逐渐形成的历史过程相 违背，尽管 其有较充分的理论根据，却与实际并不相符。 ✓凸边坡。凸边坡具有上缓下陡的外形。此类边坡形式较符合露天矿 边坡形成的 时间特点，因此适用于深凹露天矿边坡。
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其他因素
3、植被影响 植被生长也直接影响边坡的稳定。植 物根系可保持 土质边坡的稳定，通过植物 吸收部分地下水有助于 保持边坡的干燥; 在岩质边坡上，生长在裂隙中的 树根有时 也会引起边由自然或人类造成的植被变化 将导致 植物根系的生长和腐烂。在树木砍伐与重 新种植的循环过程中，树木砍伐后的最初几年里， 根系抗拉强度将大幅减弱；随着重新种 植的树木生 长，根系抗拉强度逐年增加，坡局部的崩滑，树木 根系腐烂可导致抗剪强度减少数十千帕，因此增加 了边坡灾害发生的 可能性。
边坡影响因素及破坏机理分析
✓ 岩土体的性质 ✓ 地质构造 ✓ 地应力 ✓ 岩土结构 ✓ 水的作用 ✓ 振动作用 ✓ 边坡形状与断面形态 ✓ 其他因素
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水的作用
一、水对土体强度参数的影响 二、水化学作用对岩土体的影响 三、不同地下水位对边坡的影响 四、水的物理作用 五、降雨的影响 六、边坡治水措施
触发（诱发）效应。触发效应可有多种表现形式 。在强震区，地震触发的崩塌、 滑坡往往与断裂活 动相联系。对于高陡的陡倾层状边坡，震动可促进陡 倾结构面或裂缝的 扩展，并引起陡立岩层的晃动。
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振动作用
地震对边坡稳定性的影响，除地震的震级及震中距外，还与边坡 岩土体性质、岩体结 构、坡度以及地下水等诸多因素有关。根据经 验，地震时各类边坡的相对稳定程度详见表
二、水化学作用对岩土体的影响
水对岩土体产生一系列诸如水解、溶解和碳酸 化作用等化学反应，从而改变岩土体的矿物成分， 导致岩土体细微观结构的破坏，改变其结构特性而 影响岩土体的力学性能。受水化学作用后，岩土体 物理力学特征的变化较为复杂。即使是坚硬致密的 弱风化基岩，也不可避免地存在着大量微裂隙，水 化学溶解长期在裂隙中与矿物颗粒或晶体发生化学 反应，使原矿物分解并生成一些新的矿物，而某些 新生矿物具有高度的分散性，这种作用逐渐地降低 了岩土体的强度。
D. 边坡治水应该采取坡面排水和坡体排水同时进， 以保证边坡稳定。
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振动作用
1、地震作用
地震对边坡稳定的影响较大，一是地震作用产生水平地震 附加力，使边坡下滑力增 大，从而降低边坡稳定性；二是地 震产生的地震波可能引起边坡岩土体应力的瞬时变化, 造成边 坡岩土体结构发生变化甚至破坏。
地震的横波在地表引起周期性左右晃动，纵波引起上下颠 簸。在地震作用下，边坡岩 体的结构面张裂、松弛，地下水 状态发生较大变化；在地震力的反复振动冲击下，边坡岩 体 结构面发生位移变形，直至破坏。地震对边坡稳定的影响主要 表现为累积效应和触发 （诱发）效应。