陈祖煜岩质边坡稳定分析原理方法
岩质边坡稳定分析及支护方式
楔形体滑动的 滑动面由两个倾向 相反、且其交线倾 向与坡面倾向相同、 倾角小于边坡角的 软弱结构面组成。
楔形体滑动的稳定性 系数计算的基本思路：
首先将滑体自重G 分解为垂直交线BD 的分量N和平行交线的分量(即滑动力Gsinβ)，然 后将N投影到两个滑动面的法线方向，求得作用于 滑动面上的法向力N1和N2，最后求得抗滑力及稳 定性系数。
N2tg2
BD面 S C3 BD Qtg3
平衡方程
SN11QQscions((11)
S cos(1 ) W1 sin 1 0 ) S sin(1 ) W1 cos 1 0
块体Ⅰ
Q 2W1 sin 1 [C3 BD cos(1 ) C1 AB W1tg1 cos 1] tg1C3 BD sin(1 ) (2 tg1tg3)sin(1 ) (tg1 tg3) cos(1 )
sin
边坡稳定性系数为
(G cos U V sin )tg j C j AD G sin V cos
1.3 有水压力作用与地震作用
水平地震作用
FEK a1G
边坡的稳定性系数 (G cos U V sin FEK sin )tg j C j AD G sin V cos FEK cos
支挡(挡墙、抗滑桩等)是边坡处治的基本措施。 对滑于 桩不 等稳)对定其的进边行坡支岩挡挡体墙，，是使一用种支较挡为结可构靠(的挡处墙治、手抗 段。
优点：可从根本上解决边坡的稳定性问题，达 到根治的目的。
3)加固 (1)注浆加固 当边坡坡体较破碎、节理裂隙较发育时， 可采用压力注浆这一手段，对边坡坡体进行 加固。灌浆液在压力的作用下，通过钻孔壁 周围切割的节理裂隙向四周渗透，对破碎边 坡岩土体起到胶结作用，形成整体，提高坡 体整体性及稳定性的目的。 优点：注浆加固可对边坡进行深层加固。 (2)锚杆加固 当边坡坡体破碎，或边坡地层软弱时，可 打入一定数量的锚杆，对边坡进行加固。锚 杆加固边坡的机理相当于螺栓的作用。 优点：锚杆加固为一种中浅层加固手段。
岩土工程的可靠度分析和分项系数设计方法陈祖煜
1.000
c=10kPa，=10.5
0S ( GGK
, QQK
,K
)
1
d1
R( fk
m
,K
)
• 将非线性问题线性化； • 将超静定问题静定化； • 将无量纲问题量纲化
在岩土工程领域，宜用
代替
RS 0
功能函数和极限状态方程
(1) 功能函数。在可靠度分析中，定义系统的功能函数 G 为
表 3.1 Fell 教授建议的边坡风险分析控制标准
情况 已建边坡 新建边坡
允许的以年计风险 10-4对临近人群 10-6，对一般人群 10-5对临近人群 10-6对一般人群
风险分析方法和可靠指标
• 风险标准 • 决定风险程度的不确定性因素 • 定性风险分析和定量风险分析 • 可靠指标
风险分析方法和可靠指标
P(S) 1[1 P(A)][1 P(M) [1 P(P)] P(S) kP(P)
LESSONS LEARNED FROM SLOPE FAILURES Breaching of dams and dykes
5
LESSONS LEARNED FROM SLOPE FAILURES Breaching of dams and dykes
U3( f1 sin cos )
边坡稳定简化Bishop’s 法
N
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)]
F n1
N
[W sin QRd ]
n1
主要问题
浅谈边坡稳定可靠度分析
浅谈边坡稳定可靠度分析作者：马丽珠许德丽来源：《城市建设理论研究》2014年第03期摘要：边坡的稳定性评价一直是岩土工程中非常重要的研究课题。
迄今，边坡稳定性评价方法已有安全系数法和可靠度方法两类，本文将对边坡稳定的可靠度分析进行初步的探讨。
关键词：边坡稳定性；可靠度中图分类号： U213 文献标识码： A1、边坡稳定性研究现状边坡的稳定性分析是岩土工程的重要研究课题之一，近一百年来，许多学者致力于这一工作，因此边坡稳定分析的内容十分丰富。
边坡稳定性分析方法很多，如:各种极限平衡条分法，有限元法，极限分析法，边界元法等。
但是，各种边坡稳定分析的定值法存在一个共同的缺点，即没有考虑边坡工程中存在的不确定性，这就造成了一些边坡的安全系数大于临界安全系数，可事实上还是发生破坏的现象。
那么，要想正确分析边坡的稳定性，必须考虑边坡工程中存在的种种不确定性。
对于边坡工程而言，土层剖面与边界条件的不确定性；现场与实验室测定的岩土性质指标的不确定性；土的性质的天然可变性；勘探取样方法与试验方法的误差；试验数量与勘探数量的不足；外加荷载大小与分布的不确定性；计算模式的不确定性等都可造成边坡稳定分析结果的误差。
因此，必须进行边坡稳定的可靠度分析。
2、可靠度方法研究现状可靠度理论萌芽于第二次世界大战期间并在战后得到完善与发展。
二战期间由于军事的上的需要，德国在研究飞弹失灵及美国在电子元件失效的问题上，均引用了“概率理论和数理统计”的方法。
这些围绕着军事项目的研究工作最终孕育了一门崭新的学科——可靠度理论。
可靠度理论在岩土工程领域的应用始于1950年代。
作为岩土工程可靠度研究的基础一一土性指标的概率统计分析是岩土工程可靠度研究中最主要的方面之一。
土是自然历史的产物，其不确定性远比人工材料复杂，从20世纪60年代开始到现在，对土性参数的统计性质、概率模型的研究和区域资料的统计分析一直在进行当中。
在这方面有许多学者做了大量的工作，对可靠度理论在岩土工程中的应用做出了较大贡献。
边坡稳定性分析原理及防治措施
第一部分边坡稳定性分析原理及防治措施1.边坡稳定性基本原理1.1边坡稳定性精确分析原理要对边坡稳定性问题进行精确分析，首先要对材料性能进行透彻的的研究实验，查清它的各种应力--应变关系以及它的屈服、破坏条件。
假定这些问题都已查清，那么从理论上讲，边坡在指定荷载下的稳定性问题是可以精确解决的。
七步骤大致如下：（1）进行边坡在指定荷载下的应力、变形的精确分析。
分析过程中，要采用合理的数学模型来反映材料的特性，务使这种数学模型能够如实表达出材料的主要性能，例如应力—应变间的非线性、卸载增荷性质、屈服破坏性质等等。
分析工作要通过计算机和非线性有限单元法进行。
（2）这种精确计算的数学分析将给出各点应力、应变值。
例如，就抗剪问题讲，通过分析得到了每一点上的抗剪强度τ= c +fσ，从而可以算出每一部分点上的局部安全系数。
如果每一点上的K均大于1，整个计算体系在抗剪上当然是安全的。
如果有个别点已达屈服，则由于在计算程序中已反映力材料性质，这，表明这些部位已进入屈服状态。
只要这些屈服区是些部位的τ将自动等于τf孤立的、小范围的，而没有形成连贯的破坏面，那么，在指定荷载下该体系仍是稳定的。
进入屈服状态的部位大小，野可以给出一个安全度的概念。
反之，如果屈服的部位已经连成一个连贯的破坏面，甚至已求不出一个满足平衡要求的解答，就说明该体系在指定荷载下已不能维持稳定。
（3）如果要推算“安全系数”，首先要给出安全系数的定义。
第一种方法，是将荷载乘以K，并将K逐渐增大。
每取一个K值就进行如上一次分析，直到K达到某临界值，出现了连贯性断裂面或已无法求得解答为止。
这个临界值就是安全系数。
显然，这样求出的K具有“超载系数”性质。
第二种方法，是将材料的强度除以K，并用于计算中，逐渐增加K,使其强度逐渐降低，直至失稳。
相应的K值就是安全系数。
显然，这样求得的K具有“材料强度储备系数”的意义。
上述方法虽很理想，但是近期内还不能实现。
首先，要进行这种合理分析，必须对材料的特性有透彻、明确的了解。
岩质边坡稳定性分析
块体Ⅰ
块体Ⅱ 块体Ⅱ
块体Ⅱ
（三）、多平面滑动
边坡岩体的多平面滑动， 分为一般多平面滑动和 阶梯状滑动两个亚类。 阶梯状滑动，破坏面由多个实际滑动面和受拉面 组成，呈阶梯状，坡稳定性的计算思路与单平面 滑动相同，即将滑动体的自重 (仅考虑重力作用时) 分解为垂直滑动面的分量和平行滑动面的分量。
' ' tg [ 2 C cos( ) 2 sin( )] sin j j t ' tg gH sin sin( )
第三节 岩质边坡稳定性分析
•一、岩质边坡应力分布特征 •二、岩质边坡的变形与破坏 •三、岩质边坡稳定性分析步骤 •四、岩质边坡稳定性计算
一、 边坡岩体中的应力分布特征
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。 人工边坡(简称边坡）是指经人工开挖或改造形成 的斜坡。 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。
（四）、楔形体滑动
楔形体滑动的滑 动面由两个倾向 相反、且其交线 倾向与坡面倾向 相同、倾角小于 边坡角的软弱结 构面组成。
边坡稳定性分析方法简介
边坡稳定性分析方法简介介绍了边坡稳定性分析的极限平衡法：瑞典圆弧法、简化Bishop法、简化Janbu法、Morgenstern&Price法、Spencer法以及嚴格Janbu法；以及边坡稳定的可靠性分析方法：蒙特卡洛法、可靠指标法、统计矩法、模糊可靠度分析法以及随机有限元法。
标签：边坡稳定性滑坡极限平衡法可靠性分析方法一、引言滑坡是指人工或自然边坡在外界因素的诱发下丧失自身稳定性而发生滑移的地质现象，是一种严重的地质灾害，长期以来给人类造成了巨大的财产损失和人生伤害，是人类面临的三大自然灾害之一。
我国是滑坡多发国家之一，据《中国地质环境公报》有关数据显示，我国2012年全国共发生各类地质灾害18751起，全年共造成人员伤亡1021人，其中发生滑坡灾害8971起，造成人员伤亡379人，分别占地质灾害总数的47.8%和37.1%。
因此研究边坡稳定的影响因素及滑坡的发生机理，探索滑坡的防治技术具有极高的社会价值。
鉴于此，人类对边坡稳定的研究已有将近百年的历史，这使得边坡稳定性分析的方法也极大的丰富了起来。
二、边坡稳定的极限平衡分析方法极限平衡法假定边坡出现滑动面且处于极限平衡状态，然后将边坡离散成有垂直边界的土条，假设土条为刚体（即不考虑土条的变形），建立土条的静力平衡方程，通过求解静力平衡方程得到边坡的安全系数。
1776年法国工程师库仑提出了计算挡土墙土压力的方法，标志着土力学雏型的产生；1857年朗肯在假设墙后土体各点处于极限平衡状态的基础上，建立了计算主动和被动土压力的方法；库仑和朗肯在分析土压力时采用的方法后来被推广到边坡稳定分析中，形成了一个边坡稳定性评价体系，这就是极限平衡法。
在过去将近一个世纪中，这一方法逐步从一种经验性的简化方法发展成一个具有完整理论体系、较为成熟的分析方法。
（1）瑞典圆弧法。
瑞典人Fellenius提出了边坡稳定分析的圆弧滑动分析方法，即瑞典圆弧法，它是边坡稳定分析领域中最早的一种方法。
开挖卸荷后节理岩质边坡的稳定性分析
开挖卸荷后节理岩质边坡的稳定性分析
节理岩质边坡开挖卸荷后的稳定性分析是目前一个比较热门的研究课题之一。
按照分类可将技术稳定性分析分为三类：一类是利用微观技术的岩质边坡稳定分析，研究其稳定性的影响因素；二是利用力学理论和复杂的数据分析软件对岩质边坡的稳定性进行数值化的计算分析；三是综合考虑岩质边坡开挖卸荷后，其稳定性影响参数与工程实践的安全分析。
关于岩质边坡开挖卸荷后的稳定性分析，可从岩石本身的物理力学、内部构造、地质条件、渗透特性、抗裂弹性及建筑物地基的质量和技术设计等多方面进行分析，总结出岩质边坡开挖卸荷后的稳定性影响因素。
岩质边坡开挖卸荷后，应该首先确定物理力学以及内部构造等方面的信息，这
是岩质边坡开挖卸荷后稳定性分析的基础，实际工程中应引入现场检测和试验结果，使用力学理论和复杂的数据分析软件对方坡的稳定性进行评估，优化岩质边坡的稳定性。
综上所述，节理岩质边坡开挖卸荷后的稳定性分析，既要注重基础的实验研究，依托物理力学和内部构造的资料，同时也要综合运用数值计算理论和现代高科技保证分析的精确度，最终形成完善的稳定性分析方案，以提高岩质边坡开挖卸荷后稳定性处理的正确率与经济性。
岩质边坡稳定性分析
✓ 数值模拟法：利用计算机 模拟边坡的变形和破坏过 程，预测边坡的稳定性
12 34
✓ 模糊数学法：利用模糊数 学的方法，对边坡的稳定 性进行评价和预测
综合分析方法
定性分析：根据经验、知识、现场调查等对 边坡稳定性进行评估
定量分析：利用数学模型、计算机模拟等方 法对边坡稳定性进行定量计算
综合分析：结合定性和定量分析方法，对边 坡稳定性进行全面评估
边坡稳定性得到显著提高，保障
了高速公路的安全运营
某水电站边坡稳定性分析
01
水电站概况：介绍水电站的地理 位置、规模、结构等基本信息
03
边坡稳定性分析方法：介绍采用 的边坡稳定性分析方法，如极限 平衡法、有限元法等
05
边坡治理措施：根据边坡稳定性 分析结果，提出相应的边坡治理 措施，如锚杆加固、排水措施等
监测与预警：通过实时监测边坡变形、应力 等参数，对边坡稳定性进行动态评估和预警
岩质边坡稳定性分析的影响 因素
地质条件
岩石类型：不 同岩石类型的 力学性质和抗 风化能力不同
01
地下水：地下 水的存在和分Leabharlann 布对边坡稳定 性产生影响03
02
地质构造：断层、 褶皱等地质构造 对边坡稳定性产 生影响
04
岩体结构：岩 体的结构特征 对边坡稳定性 产生影响
02
边坡地质条件：分析边坡的地质 条件，如岩石类型、结构、地下 水等
04
边坡稳定性分析结果：展示边坡 稳定性分析的结果，如安全系数、 破坏模式等
06
结论：总结边坡稳定性分析的结 论，如边坡稳定性是否满足要求， 是否需要采取治理措施等
某矿山边坡稳定性分析
矿山概况：地理位置、 开采方式、地质条件 等
关于饱和软土地基堤坝边坡稳定分析总应力法的讨论
水利水电技术第51卷2020年第12期陈祖煜，孙平，张幸幸.关于饱和软土地基堤坝边坡稳定分析总应力法的讨论[J].水利水电技术，2020, 51( 12): 1-8.CHEN Zuyu, SUN Ping, ZHANG Xingxing. Discussion on total stress method for stability analysis on slope of embankment and dam on saturated soft soil foundation[ J ]. Water Resources and Hydropower Engineering, 2020, 51(12)：1-8.关于砲和软土地基堤坝違玫穗走分析总启力法的讨奋陈祖煜，孙平，张幸幸(中国水利水电科学研究院，北京100044)摘要：在饱和的软土地基上修筑堤坝，由于孔隙水压力不易准确测定，需采用“p= 0”的总应力 法进行稳定分析。
这一做法在国外已明确纳入设计规范，在国内工程界较少受到重视，导致过高地估 计了安全系数。
本文首先系统地回顾了临界状态土力学中的伏斯列夫强度理论，在理论上阐述了饱和 软土地基快速填筑时采用总应力法的原因，同时引用了 Bishop和Bjerrum、美国联邦公路局、美国陆 军工程师团与我国水电水利工程边坡设计规范的相关条文，确认在饱和软土地基采用总应力法进行穗 定分析的合理性。
以花敖泡土石坝和拉哇水电站围堰为工程实例，分别采用对土的固结不排水剪的两 种做法开展稳定性分析，结果表明，直接将土的固结不排水剪强度指标Ceu与作为填筑后的强度参数，将严重高估其安全系数。
因此建议正在修订的碾压式土石坝与边坡设计规范增加相应条文，并 期望引起工程界对这一问题的重视。
关键词：饱和软土地基；边坡稳定；孔隙水压力；总应力法doi：10. 13928/j. cnki. wrahe. 2020. 12. 001 开放科学（资源服务）标识码（OSID):中图分类号：TV223 文献标识码：A 文章编号：1000-0860(2020)12-0001-08Discussion on total stress method for stability analysis on slope of embankmentand dam on saturated soft soil foundationCHEN Zuyu,SUN Ping,ZHANG Xingxing(China Institute of Water Resources and Hydropower Research, Beijing 100044, China)Abstract: Due to the relevant pore water pressure is difficult to be correctly measured, the total stress method of “p = 0” is necessary to be adopted to the stability analysis on the embankment and dam built on the saturated soft soil foundation. This method is already and clearly specified in the relevant design specifications at abroad, but less attention is paid to it within the engineering field at home, which leads to the overestimation of the safety factor concerned. At first, the Hvorslev strength theory in critical state soil mechanics is systematically reviewed herein, and then the reason of adopting the total stress method to the rapid filling of saturated soft soil foundation is theoretically described. Meanwhile, the relevant provisions of Bishop & Bjerrum, FHWA, the U. S. Army Corps of engineers and the Design Specification for Slope of Hydropower and Water Conservancy Project issued in China, are cited to confirm the reasonability of adopting the total stress method for the stability analysis of saturated soft soil foundation. Taking Hua’aogou earth-rockfill dam and the cofferdam for Lawa Hydropower Station as the study cases, two收稿日期：2020-07-24基金项目：国家重点研发计划（2017YFC1501100);陕西省水利科技项目（2017slkj-26)作者简介：陈祖煜（ 1943—)，男，中国科学院院士，正高级工程师，博士，主要从事水利工程和岩土工程等方面的研究和咨询工作。
理正岩土边坡稳定性分析帮助
第一章功能概述边坡失稳破坏是岩土工程中常遇到的工程问题之一。
造成的危害及治理费用均非常可观。
因此，客观的、正确的评估边坡稳定状况，是摆在工程技术人员面前的一道难题。
为满足工程技术人员的需要，编制了“理正边坡稳定分析”软件。
该软件具有下列功能：⑴本软件具有通用标准、《堤防工程设计规范GB50286-98》、《碾压式土石坝设计规范SDJ218-84》、《碾压式土石坝设计规范SL274-2001》、《浙江省海塘工程技术规定》五种标准，以满足不同行业的要求；⑵本软件提供三种地层分布模式（等厚地层、倾斜地层、复杂地层），可满足各种地层条件的要求；⑶本软件可计算边坡的稳定安全系数及剩余下滑力；⑷本软件提供多种方式计算边坡的稳定安全系数；⑸本软件提供的自动搜索最小稳定安全系数的方法，是理正技术人员研制、开发、应用到软件中，并取得良好的效果。
一般情况下，都可以得到最优解。
但是对于较复杂的地质条件，建议先指定区域搜索、分不同精度进行分析，逐步逼近最优解，这样才能既快又准；⑹对于圆弧滑动稳定计算，本软件提供三种方法：瑞典条分法、简化Bishop法、及Janbu法；对于折线滑动稳定计算，本软件提供三种方法：简化Bishop法、简化Janbu法、摩根斯顿-普赖斯法。
用户可以根据不同的要求采用不同的方法。
⑺ 本软件针对水利行业做了大量工作，除水利的堤防、碾压土石坝规范外，还有海堤规范；可按不同工况一一施工期、稳定渗流期、水位降落期计算堤坝的稳定性（包括总应力法及有效应力法）；⑻软件可考虑地震作用、外加荷载及锚杆、锚索、土工布等对稳定的影响；详细考虑水的作用，包括堤坝内部、外部水的作用；尤其方便的是可以将渗流软件分析的流场数据直接应用到稳定分析，使计算结果更逼近真实状况；⑼具有图文并茂的交互界面、计算书；具有对计算过程的信息查询及计算过程图形显示功能，可视化程度高；并有及时的提示指导，帮助用户使用软件；本软件适用于水利、公路、铁路等行业岩土在工程建设中遇到的边坡（主要是土质边坡、岩石边坡可参考）稳定分析。
边坡稳定的极限平衡法陈祖煜PPT课件
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N
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第11页/共129页
仅满足静力平衡条件的简化法
工程师团法
a
Lowe & Karafiath Method
( )
2
传递系数法
解答
ab p(x)s(x) 0
GL sec(e L )[GR cos(e R ) (W V ) sin(e ) u sec sinex ce sec cosex Q cos(e )]
10: 3,49.23,0
11: 4,40.0,-5.0
…………………… 26: 19,46,30.0
27: 20,42.5,32.5
第41页/共129页
（三）数据单元3(第28～30行)为土层材料总数及其力学指标、孔压数据
28: 2
IN=2
土层材料总数。
(第29～30行为2种材料信息）
29: 1,33.0,0.0,0.0,0.0,2.0,2.1,0
页
（一）数据单元 1 （第 1～6 行）为控制数据
1: EXAMPLE NO.1 HEAD
2: 0,1,0,0,0,0 OPTION(1)=0 OPTION(2)=1 OPTION(3)=0 OPTION(4)=0 OPTION(5)=0 OPTION(6)=0
(b)
1.3 1.1 0.9 0.7
60 70 80 90 100 110 120 中心角（度）
(c)
(d)
第21页/共129页
安全系数
泰安面板坝例
岩质边坡动力稳定性分析的几个要点
1、案例背景
该高速公路路段位于地震带，历史上曾多次发生地震。在最近的一次地震中， 该岩质边坡发生了滑动，造成了一定程度的破坏。因此，需要对该边坡的动力稳 定性进行分析，以采取有效的加固措施。
2、影响因素分析
2、影响因素分析
通过对该岩质边坡的地质结构、岩体结构面以及外部环境因素的分析，我们 发现以下因素对边坡的动力稳定性具有重要影响：
2、物理实验方法
2、物理实验方法
物理实验方法是一种通过实验手段来研究岩质边坡动力稳定性的方法。该方 法可以在实验室里模拟地震波对岩质边坡的作用，以观察边坡的响应和破坏情况。 此外，物理实验方法还可以进行各种参数的测试和优化，以获得更准确的分析结 果。
3、化学实验方法
3、化学实验方法
化学实验方法在岩质边坡动力稳定性分析中较少使用，但也在某些特殊情况 下发挥重要作用。例如，在考虑化学侵蚀对岩质边坡稳定性的影响时，可以通过 化学实验方法分析不同化学物质对岩石的侵蚀作用，以评估其对边坡稳定性的影 响。
要点二：岩质边坡动力稳定性分 析方法
1、数值模拟方法
1、数值模拟方法
数值模拟方法是一种有效的岩质边坡动力稳定性分析方法。该方法通过建立 数值模型，模拟岩质边坡在受到外部荷载作用下的响应，从而对边坡的稳定性进 行评估。数值模拟方法可以较为准确地模拟复杂的地质条件和边界条件，因此被 广泛应用于工程实践中。
要点一：岩质边坡动力稳定性影 响因素分析
1、地质结构
1、地质结构
岩质边坡的动力稳定性与其所处的地质结构密切相关。地质结构包括岩层的 厚度、岩石类型、节理裂隙发育程度等，这些因素都会影响岩质边坡的稳定性。 例如，厚层状的岩石边坡由于自身重量较大，容易发生滑动；而薄层状或中厚层 状的岩石边坡则相对较稳定。
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。
岩土工程的可靠分析和分项系数设计方法陈祖煜PPT教案
P1 A1
sr
f P1, P3,s r 0
s1 = P1/A1 s3 = P3/A3
主要问题
2. 力是向量，无法比较大小； 在投影过程中将某一个力处理成作 用还是抗力，带有很大的随意性；
( W G1)( fd1 cos sin) Q[cos( ) fd1 sin( )] fd1U1 cd 1A1
情况 1
2
3 4 5 6 7 8
9
条
件
安全系数
有地下水的原始地面
0.997
边坡开始滑动时的地面，有地 下水
0.976
1986 年 12 月拆除挡墙后
0.922
卸载
0.988
修建排水廊道
1.055
边坡开挖、排水廊道建成
1.032
条件同 5，加上抗滑桩
1.088
条件同 6，加上预应力锚索
1.149
对情况 2 用反分析法，抗剪强 度参数
(3.16)
其中 R 和 S 分别为结构抗力和荷载效应。相对应的极限状态方程为
GRS 0
(3.17)
在边坡稳定分析领域，通常用安全系数来评价边坡的稳定性。我们知道，安全系数可以 表达为输入参数的函数，
F g(x1, x2,xm )
(3.18)
院士讲解边坡稳定有限元分析PPT课件
简化 Bishop法
(DP4Bishop)/B ishop
1.398 0.041
1.269 0.043
1.156 0.050
1.064 0.060
0.987 0.058
折减系数
1.50 1.40 1.30 1.20 1.10 1.00
30
DP4 简化Bishop法
35 40 45 50
坡角β值
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第2页/共50页
3.有限元强度折减系数法精度分析
• 3.1 岩土本构关系的影响
3.1.1 屈服准则的影响 3.1.2 流动法则的影响
• 3.2 有限元法引入的误差 • 3.3 边坡参数的影响
第3页/共50页
3.1.1 屈服准则的影响
• 用折减系数法求解实际边坡稳定问题时，通常将土体假设成理想 弹塑性体，其中屈服准则常选用摩尔-库仑准则（M-C）、德鲁 克普拉格准则（D-P）以及摩尔-库仑等面积圆准则。
1.363
关联
0.887
1.137
1.425
相对误 差
0.018
0.029
0.045
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3.2 有限元法引入的误差
3.2.1 网格的疏密
有限元单元网格划分
第11页/共50页
表3 网格疏密对计算结果的影响
H=20m β =45°φ =17°c=10000Pa
节点数
DP4 简化Bishop法
误差
0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
样 本 数(算例数)
图2 摩尔库仑等面积圆准准则的计算误差分布 Fig.2 The error distribution of computation by M-C EAC
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龙滩水电站各统计区极点投影等密度图
The method of inclined slices
Sarma’s Method (1979)
边坡稳定分析上限解 EMU
Wl＋Pl＋Pj＋Cel＝0 Wr＋Pr＋Pj＋Cer＝0
Alcl coselVl Arcr coserVr Ajc j cosejVj WlVl cos l WrVr cos r
c＝30 kPa，=0,γ＝0.0 q = 154.25 kPa，
The Prandlt’s bearing capacity solution by the method of inclined slices
(a) Initial estimate，=0.117; (b) Critical failure mode，=0.007
After failure
潘家铮最大最小原理
• 滑坡如能沿许多滑面滑动，则失稳时，它将沿
抵抗力最小的一个滑面破坏（最小值原理）。 • 滑坡体的滑面肯定时，则滑面上的反力（以及
滑坡体内的内力）能自行调整，以发挥最大的 抗滑能力（最大值原理）。
徐村水电站厂房后边坡
三峡3坝段坝基
漫湾水电站各测线区
q = 111.4 kPa，
c＝98 kPa，=30,γ＝0.0 (a) A four slice failure mode, initial estimate, Fo=1.047;
(b) Results of the optimization search, Fm=1.013; (c) Result of the optimization search using 16 slices, Fm= 1.006.
• 平面和弧面滑动; • 楔体滑动; • 倾倒破坏
平班水电站进 场所公路滑坡
云荞水库趾板 边坡滑坡
千将坪滑坡
平面滑坡
洪家渡水电站进 场公路滑坡
漫湾“三洞”滑坡
弧面滑坡
漫湾左坝肩滑坡
天荒坪大溪滑坡
楔体滑动
三峡船闸边坡
锦屏库区
倾倒滑动
岩质边坡的失稳模式和判别方法
• 岩质边坡的失稳模式 • •岩质边坡的失稳模式的判别方法
边坡稳定分析方法和程序
• 水利水电工程滑坡案例分析和加固方法的 新进展
• 岩土材料的抗剪强度理论和设计指标 • 土质边坡稳定分析的原理和方法 • 岩质边坡稳定分析的原理和方法 • 边坡稳定分析程序使用方法简介
岩质边坡的失稳模式和判别方法
• •岩质边坡的失稳模式 • 岩质边坡的失稳模式的判别方法
岩质边坡的失稳模式
岩层 夹泥层 节理岩体
表 1 计算采用的强度指标
c(kPa)
5
11.5
50
39
1. 整体滑动，2. 消力塘局部滑动, 2. 3.不同工况的地下水位 4. 堆碴5. 锚索
岩质边坡稳定分析方法
• 平面和弧面滑动－Sarma法; • 楔体滑动; • 倾倒破坏－ Goodman－Bray法
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Vr
Vl
sin( l sin( r
j) j)
Vj
Vl
sin( r sin( r
l ) j)
n1
n
Dejk Desi WV * T oV *
k 1
i 1
dD (ce cose u sin e )Vx
V V0
k i 1
sin(il eli ij )
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r i
V E(x)V0
E(x)
k
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x0 x
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d d
d
]
Xn [(ce
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cose
u sine ) sec
( dW dx
dTy dx
) sin(
e )
(
dW dx
dTx dx
) cos(
e )]E(x)dx
xn x0
(cej
cosej
)
u
j
sinej )L cosec(
边坡稳定分析程序系列
W-SLOPE
中国水利水电科学研究院 中国水电工程顾问集团公司
e
j)
d
dx
E(x)dx
n1
(cej
cosej
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j
s in ej
)k
Lk
cosec(
e
j
)
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e )k
El
(xk
)
k 1
0
q c cot{1 sin exp[( 2) tan] 1} 1 sin
ANALYTICAL APPROACHES
The method of inclined slices
边坡结构面统计和失稳模式判断程序
YCW
倾倒区
滑动区
岩质边坡稳定分析方法
• 平面和弧面滑动－Sarma法; • 楔体滑动; • 倾倒破坏－ Goodman－Bray法
为什么要在岩质边坡稳定分析 中建议使用Sarma法
漫湾水电站左岸滑坡
January 8, 1989
Before failure
eri
ij )
n
[(ce cose u sin e ) sec x (W Ty ) sin( e ) (' W Tx ) cos( e )]i
i 1
n 1
(cej cosej u j sin ej )i csc( r er j )i sin( e )i Li 0 i 1