极限平衡法在边坡稳定分析中的应用

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边坡稳定性分析方法

边坡稳定性分析方法1.1 概述边坡稳定性分析是边坡工程研究的核心问题，一直是岩土工程研究的的一个热点问题。

边坡稳定性分析方法经过近百年的发展，其原有的研究不断完善，同时新的理论和方法不断引入，特别是近代计算机技术和数值分析方法的飞速发展给其带来了质的提高。

边坡稳定性研究进入了前所未有的阶段。

任何一个研究体系都是由简单到复杂，由宏观到微观，由整体到局部。

对于边坡稳定性研究，在其基础理论的前提下，边坡稳定分析方法从二维扩展到三维，更符合工程的实际情况；由于一些新理论和新方法的出现，如可靠度理论和对边坡工程中不确定性的认识，边坡稳定分析方法由确定性分析向不确定性分析发展。

同时，由于边坡工程的复杂性，边坡稳定评价不能依赖于单一方法，边坡的稳定性评价也由单一方法向综合评价分析发展。

1.2 边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析方法很多，归结起来可分为两类：即确定性方法和不确定性方法, 确定性方法是边坡稳定性研究的基本方法,它包括极限平衡分析法、极限分析法、数值分析法。

不确定性方法主要有随机概率分析法等。

1.2.1 极限平衡分析法极限平衡法是边坡稳定分析的传统方法，通过安全系数定量评价边坡的稳定性，由于安全系数的直观性，被工程界广泛应用。

该法基于刚塑性理论，只注重土体破坏瞬间的变形机制，而不关心土体变形过程，只要求满足力和力矩的平衡、Mohr-Coulomb准则。

其分析问题的基本思路：先根据经验和理论预设一个可能形状的滑动面，通过分析在临近破坏情况下，土体外力与内部强度所提供抗力之间的平衡，计算土体在自身荷载作用下的边坡稳定性过程。

极限平衡法没有考虑土体本身的应力—应变关系，不能反映边坡变形破坏的过程，但由于其概念简单明了，且在计算方法上形成了大量的计算经验和计算模型，计算结果也已经达到了很高的精度。

因此，该法目前仍为边坡稳定性分析最主要的分析方法。

在工程实践中，可根据边坡破坏滑动面的形态来选择相应的极限平衡法。

刚体极限平衡法在岩质边坡中的应用

近年来，随着城市化进程的加快，岩质边坡工程的重要性也日益突显。

岩石的力学特性决定了岩质边坡的稳定性，而针对岩石的力学特性进行合理的分析和应用，对于保障岩质边坡的安全具有至关重要的意义。

在岩质边坡的稳定性分析中，刚体极限平衡法作为一种常用的分析方法，被广泛应用于岩质边坡工程中。

1. 刚体极限平衡法的基本原理刚体极限平衡法是一种力学分析方法，它将土体或岩体看成一个整体，通过计算力的平衡来判断边坡的稳定性。

刚体极限平衡法的基本原理是，在边坡的滑动面上，内力和外力达到平衡。

根据刚体极限平衡法的原理，可以推导出判断岩质边坡稳定性的计算公式。

这种方法的主要优点是简单易行，适用范围广，且可以快速获得初步的边坡稳定状态。

2. 刚体极限平衡法在岩质边坡中的应用在岩质边坡工程中，刚体极限平衡法的应用主要包括以下几个方面：（1）边坡形态分析根据刚体极限平衡法的原理，可以对岩质边坡的形态进行分析，确定边坡的滑动面和开挖范围。

通过分析边坡的形态，可以有效地预测边坡的稳定性，在设计阶段就可以对边坡进行合理的设计和处理。

（2）边坡稳定性计算刚体极限平衡法可以用于岩质边坡的稳定性计算。

根据岩石材料的力学性质和边坡的形态参数，结合刚体极限平衡法的计算公式，可以快速地对岩质边坡的稳定性进行评估。

通过稳定性计算，可以及时采取相应的支护措施，保证边坡的安全性。

（3）边坡设计优化在岩质边坡工程中，刚体极限平衡法还可以用于边坡设计的优化。

通过对边坡的形态和岩石的力学性质进行分析，可以利用刚体极限平衡法进行多种设计方案的比较，找到最经济、最安全的边坡设计方案。

3. 刚体极限平衡法在岩质边坡中的局限性虽然刚体极限平衡法在岩质边坡工程中具有重要的应用价值，但是也存在一些局限性。

主要表现在以下几个方面：（1）模型假设的局限性刚体极限平衡法是以岩石材料为刚体来进行分析的，忽略了岩石本身的弹性变形和破坏过程中的变形规律。

在实际工程中，岩石的弹性和塑性变形特性对边坡稳定性具有一定影响，而刚体极限平衡法无法准确地反映出这些影响。

边坡稳定性

6.4.1 边坡稳定性分析方法简述边坡稳定性分析方法很多，目前已形成以下几种：1、极限平衡法。

这是国内外工程界目前广泛应用的最基本方法。

该法将滑体划分若干条块即所谓的条分法，引入摩尔——库伦强度准则，并对条块间作用力方式作出假定，使问题成为静定，根据条块的力或力矩的平衡，建立边坡安全系数表达式（有些是隐式），采用任意形状滑动面的计算模式。

极限平衡法便于工程应用，特别是此法能给出边坡稳定性定量评判值——安全系数F，因而广为工程界接受。

对于已知最危险破坏面的边坡，极限平衡法应用起来s更为方便，但破坏面未知情况下，需要搜索出最危险破坏面，从而求得对应的边坡最小安全系数。

2、极限分析法。

该法的理论基础是塑性力学的上、下限定理，极限分析多采用上限定理解。

应用此法，通常也需要假设潜在破坏面位臵，并将滑体分成若干刚性块，然后构筑一个协调的位移场。

再根据虚功原理求解使结构处于极限平衡的外荷载。

极限分析法最大的困难仍是求极值问题，目前没有得到圆满解决，因此该法应用于实际边坡工程受到很大的限制。

3、有限单元法。

有限元法可全面分析边坡体应力应变，可以处理复杂的边界条件以及材料的非均匀性和各向异性，还可以有效地模拟材料的非线性应力应变关系。

尽管如此，有限单元法并没有成为边坡稳定性分析的首选方法，因为有限元计算成果不能直接给边坡稳定性提供定量评判，不便于工程应用。

另外边坡失稳，大部分单元处于塑性破坏状态，材料的本构关系变得极为复杂，同时存在由于刚度矩阵不稳定、不对称引起的数值分析不稳定问题。

4、离散单元法。

岩质边坡通常由许多不连续面切割成块体，离散单元法基于牛顿第二运动定律模拟块体的运动过程，但是块体的离散不是一件简单的事，一般简化处理带来理想模型与现实的不一致，最终导致计算结果可信度降低。

5、块体理论。

块体理论是基于拓扑学原理，找出关键块体，查明失稳块体的范围大小，寻求支护对策。

块体理论已被成功地用于理想节理岩体边坡稳定性分析。

边坡稳定的极限平衡法

极限平衡法通过分析边坡的滑动面、滑动力和抗滑力等因素，评估边坡的稳定性。
极限平衡法在边坡工程设计中应用广泛，可以帮助工程师确定边坡的安全系数和稳定性。
极限平衡法基本原理：通过计算土体的抗剪强度和滑动面的抗剪强度，判断边坡的稳定性
计算参数：包括土体的内聚力、内摩擦角、黏聚力、黏聚力等
计算方法：采用极限平衡法计算公式，如瑞典圆弧法、毕肖普法等
边界元法：适用于非连续介质问题，求解速度快，但需要大量的计算
极限平衡法与边界元法的比较：极限平衡法适用于连续介质问题，而边界元法适用于非连续介质问题，两者在求解速度上都有优势，但都需要大量的计算。
边坡稳定的极限平衡法的发展趋势和未来展望
极限平衡法在边坡稳定分析中的应用越来
性的弹性体
计算原理：通过求解土体的应力、应变和位移方程，得到边坡的稳定
安全系数
应用范围：适用于各种土质边坡，特别是那些受水、温度等因素影响
的边坡
Байду номын сангаас
基本假设：土体为连续、均匀、各向同性的弹性体
计算方法：通过求解土体的静力平衡方程，得到土体的应力状态和变形状态
适用范围：适用于土体变形较小、应力状态较简单的情况优点：计算简单、易于理解，能够快速得到土体的应力状态和变形状态
越广泛
极限平衡法的计算方法和软件不断改进和
完善
极限平衡法与其他分析方法相结合，提高边坡稳定分析的准确性和可
靠性
极限平衡法在边坡稳定预警和防治中的应
用前景广阔
技术进步：随着科技的发展，极限平衡法的计算方法和技术将不断完善和改进。
应用领域拓展：极限平衡法将在更多领域得到应用，如地质灾害防治、土木工程、环境工程等。

极限平衡法与有限元强度折减法对某公路边坡挡土墙稳定性分析

Ｃ＝ＣＦ；／＝ａｔ（ａｑＦ）ｔａｔ￣。ｃｎｎ／（）２
计算公式如下。
Ｍｋ
Ｋ
Ｔ
１
×
３某公路挡墙设计整体稳定性分析实例
年提出，以极限平衡理论为基础的条分法，法对边该
２有限元强度折减法的基本原理
有限元强度折减法定义边坡的安全系数为使使
边坡刚好达到临界破坏状态时对土体材料的抗剪强
坡挡土墙整体稳定性计算简图，图１见。
（ｎｎＲａＨｕａｏｄ＆ＢｉｇｏｓｕｔｎＧｏｐＣ．ＬｄｈｎｓａＨｎｎ４００，ＣｉａｒｅＣｎｔｃｉｒｕｏ，ｔ．Ｃａｇｈ，ｕａ１０４ｈｎ）ｄｒｏ
［ｂｔｃ］ＴｉｐｐｒｘｌｒｓｈａｒｓｆｈｍｔｑｉｂｉｍｍｔｄａｄｔｅｔｎｔｒｄｃＡｓｒｔｈａｅｅｐｏｅｅｅｔｅｅｌｉｅｕｌｒｅｏｎｒｇｈｅｕ－ａｓｔｆｕｏｔｉｉｕｈｈｓｅ
【图分类号］ｕ４６１中１．４［献标识码】Ａ文【文章编号】１７一６ｏ２１）３０８－４６４ｏ１（０２０－１００
ห้องสมุดไป่ตู้
ＳａｌｙＡｎｌｓｓｏｈｔｉｉｇＷａｏｇｗａｌｐｓｄｔｂｉｔａｙｉｆｔｅＲｅｎｎｉａＵｆｒＨｉｈｙＳｏｅＢａｅ

极限平衡理论的应用分析

极限平衡理论的应用分析极限平衡理论较常用于边坡稳定性分析，因可快速得到一潜在滑动面及其安全系数，但其假设较简单较不考虑岩土实际行为。

本研究根据某一实例，由极限平衡理论的临界滑动面进行分析，接下来根据其安全系数加以讨论，有一定的现实意义。

标签：边坡稳定性极限平衡理论应用分析由于近年来边坡灾害层出不穷，所以在边坡开发前，应审慎评估边坡安全性，因此边坡稳定分析是不可或缺的过程。

一般工程界分析边坡稳定问题，大致可分为极限平衡理论与数值分析法，极限平衡理论为岩土在极限状态下计算力或力矩平衡方法，与岩土组合律无关；另外则为采用岩土应力-应变关系数值分析方法，如有限元素法、有限差分法等。

极限平衡方法用以评估边坡稳定已有相当多年的历史，其主要假设为所考虑的可能滑动土体范围内均达极限塑性状态，以寻求力、力矩或能量平衡。

极限平衡方法所以能为工程界所接受并加以使用，主要是其简易且可得到不错结果。

但该法无法确切反应边坡行为，除非边坡已接近临界状态，即安全系数接近或甚至小于1.0[1]。

随着数值分析方法演进及计算能力提升，极限平衡方法有效性逐渐受到存疑[2]。

本研究使用Pcstabl 程序程序由美国普渡大学Siege 于1974 年所开发，并且不断发展新的功能。

程序中有Bishop、Janbu 及Spencer 等切片分析法可求取边坡安全系数及可能滑动破坏面位置。

此外对于异向性的岩土、地下水位、地表荷重、地震力等均能加以分析，其应用于边坡相关问题分析上相当普遍[3]。

本研究采用Pcstabl5m Janbu切片分析法，此法可解决不规则地形与不同剪力强度土层边坡稳定问题，滑动面可为任意形状，且滑动面上与滑动土体内任意位置应力皆可计算[4]。

实务工程设计常使用极限平衡理论，因可快速求得安全系数与可能滑动面。

而安全系数一般可由力平衡或力矩平衡求得，如式（1）所示。

但由于极限平衡理论假设沿边坡滑动面上的每一点均同时达到极限状态，即滑动面上每一点安全系数均相同，与实际边坡破坏并不相符[5]。

边坡稳定分析方法评述与应用

用的方法不多。但从计算结果评价和应用而言，并考虑边坡问题的复杂性，每类边坡规定两种或两种
以上方法供设计者选择。由于边坡稳定内在和外部
边界条件的复杂性，建议制定规范条文时要求同时
采用两种方法进行计算，以增加计算结果分析评价
一
样。本文对《利水电工程边坡设计规范》Ｓ３６２０）定的常用极限平衡稳定方法进行评价，水（Ｌ８ — ０７规
提出不同类别边坡的适用计算方法和使用中应注意的问题，设计者参考。供
稳定分析方法的适应条件和技术特点及其应用注意
事项进行阐述。
（）对条问力所做出的假设不同。２（）所考虑的力和力矩平衡条件不同。３这些近似假定和平衡条件的不够，就是各种极限平衡方法引起不同误差的原因。理论和工程实践
标准化
边坡稳定分析方法评述与应用
２１００年第１期
边坡稳定分析方法评述与应用
王新奇孙胜利赵洪岭
（河勘测规划设计有限公司，州黄郑４００）５０３
【摘
要】稳定分析是边坡设计中非常重要的工作，坡岩土体材料、质构造等不同，用的稳定分析方法也不边地适

边坡稳定性极限平衡法分析

边坡稳定性极限平衡法分析:：边坡稳定性问题一直是岩土工程界的一个重要研究内容，它涉及矿山工程、土木工程、铁路公路工程、水利水电、港口、废渣及垃圾处理等诸多工程领域，以及山坡、岸坡等自然领域。

本文介绍了边坡稳定性分析中比较常用的方法极限平衡法的基本原理，并且以某煤矿坡建筑场区为例说明了其应用，并给出相应的支护加固方案。

论文关键词：边坡稳定性，极限平衡法，边坡支护加固1．引言边坡(斜坡)是人类工程和经济活动中最普遍的地质地貌环境。

它是岩石圈的天然地质和工程地质的作用范围内具有露天侧向临空面的地质体，是广泛分布于地表的一种地貌形态。

边坡稳定性研究已有一百多年的历史，特别是近几十年来，随着环境保护与减轻自然灾害十年活动在我国的开展，边坡稳定性评价与滑坡预测已经成为具有特色的工程地质课题之一。

对于煤矿岩石高边坡极限平衡法，影响稳定性的因素总体上分为地质因素及非地质因素两类发表论文。

前者是滑坡发生的地质基础条件，后者则为滑坡的发生提供了外动力因素和触发条件。

影响边坡稳定状态的地质因素包括边坡岩体的结构特性、介质结构特性、地下水状态、水文地质条件及地应力等;非地质因素包括大气降雨、振动、坡脚切层开挖以及边坡下面地下开采等。

2．边坡稳定性分析边坡稳定性分析理论在国内外的发展经历了一个很长的历史时期，国内外不少专家学者对其进行过研究，稳定性分析方法很多，如：定性分析方法，定量分析方法，不确定分析方法，确定性和不确定性方法的结合，物理模拟方法等。

2.1极限平衡法基本原理现在边坡稳定性分析中比较常用的方法是极限平衡法。

该方法基于该原理的方法很多，如瑞典圆弧法、Bishop法、Janbu法、Sarma法、Morgenstern-Price法极限平衡法，Spencer法，不平衡推力法等，并且开发了相应的计算机程序。

极限平衡法的基本原理是根据边坡破坏的边界条件，应用力学分析研究的方法，对可能发生的滑动面，在各种荷载作用下进行理论计算和抗滑强度的力学分析。

堆积体边坡极限平衡法稳定性计算分析

堆积体边坡极限平衡法稳定性计算分析摘要：库岸危害以分布于库岸的滑坡体、堆积体的整体失稳破坏最为严重，因而对库岸滑坡体、堆积体作出稳定性科学评价就显得尤为重要。

采用极限平衡法对库枝堆积体边坡进行稳定性计算分析。

关键词：极限平衡法瑞典条分法剩余推力法稳定性系数中图分类号：tu43 文献标识码：a 文章编号：1007-3973（2013）004-001-021 堆积体边坡变形破坏机制分析库枝堆积体所处河段岸坡类型主要为斜向坡，其走向与河流交角为13?啊？6?埃夜钩啥盖阃獠阕幢咂拢痪弑覆蠊婺；碌幕肪车刂时尘啊6鸦逯饕杀浪鸦纬桑运榭槭⒙牙却挚帕n鳎羲缮⒔橹时咂拢庑钏螅鸦搴芸赡苁取s捎谇霸档匦谓隙福枚鸦宓闹饕刃问轿潮聿阋约扒霸档匦谓隙覆课徊率购竺娑鸦灞湫尾r皆不⌒位剖取？2 堆积体边坡稳定性分析设计标准根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（dl/5180—2003），确定近坝库岸堆积体边坡的级别为2级。

设计标准如下：设计荷载考虑边坡体的自重，孔隙水压力，地震荷载。

当有坡外水位时，坡外水位以上滑体部分考虑潜在滑面以上2m 水头，边坡内部浸润线以上的土体采用天然容重；位于浸润线以下又在坡外水位以上的土体采用饱和容重；坡外水位以下的滑体考虑全水头，土体按浮容重计算自重。

地震荷载，采用拟静力法计算地震惯性力，计算中只计入水平地震力作用。

水平向地震加速度代表值取基准期50年内超越概率p=10%时的地震加速度0.160g，地震作用的效应折减系数取0.25。

经计算的地震效应系数kc=0.04。

考虑水库蓄水后滑坡可能遇到的情况，拟定出以下三种工况进行稳定性计算：工况一、天然（在天然工况下地下水位埋深较大，均在滑床以下）；3 潜在滑动面的确定及用剩余推力法进行稳定性分析根据失稳模式和该堆积体的工程地质条件设定三个假定滑动面，为区别表示，滑动面分别标以1，2，3。

因滑动面为圆弧形滑面，且瑞典条分法计算简便，采用瑞典条分法计算天然工况下这三个假定滑动面的稳定性系数。

基于极限平衡法和强度折减法的边坡稳定性对比分析

基于极限平衡法和强度折减法的边坡稳定性对比分析摘要：为分析某矿露天开采时最终边坡的稳定性，分别采用极限平衡法和强度折减法计算边坡的安全系数，采用理正软件和FLAC3D软件作为计算工具，建立边坡模型，分别运用Morgenstern-Price法和强度折减法对最终边坡的稳定性进行计算，依据《非煤露天矿边坡工程技术规范》(GB51016-2014)对最终边坡的稳定性进行评价。

分析结果表明：采用Morgenstern-Price法和强度折减法对边坡的稳定性分析结果基本一致，该矿山最终边坡稳定性较好。

关键词：边坡稳定性；Morgenstern-Price法；强度折减法0引言边坡稳定性一直是露天矿山面临的重大问题，时刻影响着矿山的安全生产，边坡稳定性分析中，先后发展了工程地质分析法、类比法、极限平衡法、数值分析方法和不确定性分析方法(可靠性方法、模糊数学方法、灰色理论方法、神经网络方法等)，随着计算机技术的发展，数值分析方法运用越来越广，目前国内外边坡稳定性分析法主要以极限平衡法和数值分析法为主。

极限平衡法主要有瑞典条分法、Bishop法、Janbu法、Spencer法、Morgenstern-Price法、Sarma法、平面直线法和不平衡推力传递法。

极限平衡法把边坡上的滑体视为刚体，利用滑体的静力平衡原理分析边坡在各种极限破坏模式下的受力状态，并以边坡滑体上的抗滑力和下滑力之间的比值定义为安全系数。

强度折减方法的基本原理是将岩土材料的黏聚力和内摩擦角等抗剪强度参数进行折减，用折减后的参数进行边坡的稳定性分析计算，不断降低强度参数直至边坡失稳破坏为止，破坏时的折减数值即为边坡的安全系数。

极限平衡法中，Morgenstern-Price法既能满足力平衡又满足力矩平衡条件，是国际公认的最严密的边坡稳定性分析方法[1]。

数值分析方法有如有限元法（ANSYS、Plaxis、ABAQUS）、离散元法（PFC、3DEC）、边界元法（BEM）和拉格朗日元法（FLAC），FLAC3D是基于连续介质快速拉格朗日差分法编制而成的数值模拟计算软件, 是目前岩土工程界应用最为广泛的数值模拟软件之一，该程序采用了显式有限差分格式来求解场的控制微分方程，并应用了混合单元离散模型，可以准确地模拟材料的屈服、塑性流动、软化直至大变形，尤其在材料的弹塑性分析、大变形分析以及模拟施工过程等领域有其独到的优点。

露天矿边坡稳定性分析方法

露天矿边坡稳定性分析方法摘要：目前，随着我国基础建设事业的发展，越来越多的边坡工程开始出现。

随着露天矿山开采深度的增加，开挖扰动会导致岩体工程不断劣化，应力环境将会更加复杂，威胁到矿山生产的正常进行。

基于此，必须加强开挖扰动对露天矿边坡稳定性影响分析，以进一步保证矿山安全。

关键词：露天矿边坡；稳定性；安全因素引言在露天矿开采活动中，边坡失稳的现象非常常见，如不能得到妥善处理，很容易出现安全事故。

在本文中，笔者从露天矿边坡的特点入手，对影响露天矿边坡稳定性的安全因素展开分析，提出提升露天矿边坡稳定性的有效策略，为该方面的工作人员提供有价值的参考资料。

1露天矿边坡的特征1.1露天矿的边坡比较高，有些边坡在几十米到几百米之间，有些边坡甚至会达到数千米高，经过相应的观察可以发现，所揭露的岩层越多，那么边坡的差异就会越大，而且边坡也就会变得极为的复杂，岩体在暴露的过程中，整个岩体暴露的时间就会变得更长，而且岩体的完整性也比较差，岩体呈现出破碎性，经常相应的试验发现整个岩体的强度也是极低的。

1.2露天矿在形成的过程中，最终的边坡主要是从上部到下部逐渐的形成的，而且由于上部的年限比较长，在这种情况下就会缺乏稳定性，与此同时也具有着一定的时效性，从本质上来说，由于年限的不同，其边坡的上部和下部的稳定性也就存在着一系列的差异。

1.3露天矿场在开采的过程中，每一天都必须要进行穿孔、运输和爆破处理，这样就会产生一定的振动，对于周围的边坡是有着一定的影响的，在超出边坡承受范围的时候边坡的稳定性就会下降甚至出现一定的危险。

1.4边坡主要是由于露天矿体被不断的开采导致的，在这样的情况下，边坡的稳定性就在不断的变化，随着时间的推移和矿体的不断开采，边坡的稳定性会逐渐的下降。

1.5边坡的主要类型按照几何形状可以将其分为内陷边坡、倾斜边坡和外鼓边坡等，根据露天矿的坡体可以将其分为泥土边坡、岩石边坡、尾矿坡和构筑堆坡。

2影响露天矿边坡稳定性的安全因素2.1地质因素一是岩石性质与结构产生的影响。

基于极限平衡法及有限元法的边坡稳定性综合分析

基于极限平衡法及有限元法的边坡稳定性综合分析1. 引言1.1 研究背景边坡稳定性问题一直是土木工程领域中的热点难题，其解决既关系到人们的生命财产安全，也直接影响工程的质量和成本。

随着我国城市化进程的加快，大量的基础工程、水利工程、交通工程等都需要进行边坡设计与分析，而边坡稳定性是这些工程的关键问题之一。

当前，边坡稳定性分析方法主要有两种，即基于极限平衡法和基于有限元法。

极限平衡法是一种较为经典的边坡稳定性分析方法，它通过假设边坡体处于平衡状态，根据静力平衡和强度准则来评估边坡的稳定性。

而有限元法是一种基于数值模拟的方法，可以更为准确地考虑边坡体内部的应力和变形情况，但也需要较为复杂的计算和较高的计算资源。

本文将结合极限平衡法和有限元法，对边坡的稳定性进行综合分析。

通过比较两种方法的优缺点，确定在实际工程中的适用范围和条件，为工程设计提供科学依据。

本文还将通过案例分析和结果讨论，验证该方法的有效性，并对未来的研究方向做出展望。

1.2 研究意义边坡稳定性分析是岩土工程领域的重要研究课题，具有重要的理论和实践意义。

边坡稳定性分析可以帮助工程师评估和预测边坡的稳定性，有效地指导工程建设和维护工作。

在城市建设和交通基础设施建设中，边坡稳定性是保障工程安全的关键因素之一。

研究边坡稳定性不仅可以有效预防边坡滑坡和坍塌等灾害事故的发生，还可以提高工程的可靠性和持续性。

基于极限平衡法及有限元法的边坡稳定性综合分析，可以综合利用两种方法的优势，更加准确地评估和预测边坡的稳定性。

极限平衡法能够较为简便地确定边坡的稳定系数，而有限元法则可以更加精细地分析边坡的应力和变形特性。

结合两种方法，可以在较短的时间内得到较为可靠的边坡稳定性分析结果，为工程设计和施工提供重要参考。

对于边坡稳定性综合分析的研究具有重要的实际意义，将为岩土工程领域的发展和工程实践提供有力支持。

【研究意义】.1.3 国内外研究现状在边坡稳定性分析领域，国内外学者们进行了大量的研究工作，取得了一系列成果。

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。

土木工程知识点-边坡工程稳定性及处理方法

土木工程知识点-边坡工程稳定性及处理方法我国是一个多地质灾害的国家，在众多的地质灾害中，边坡失稳灾害以其分布广危害大，而对国民经济和人民生命财产造成巨大的损失。

因此，研究边坡变形破坏的过程，分析其失稳的主要影响因素，对正确评价边坡的稳定性、采取相应有效的边坡加固治理措施具有重要的现实意义。

1 、边坡工程稳定性分析1.1 边坡稳定性的影响因素边坡在形成的过程中，其内部原有的应力状态发生了变化，引起了应力集中和应力重分布等。

为适应这种应力状态的变化，边坡出现了不同形式和不同规模的变形与破坏，这是推动边坡演变的内在原因；各种自然条件和人类的工程活动等也使边坡的内部结构出现了相应的变化，这些条件是推动边坡演变的外部因素。

1.1.1 地质构造地质构造因素主要是指边坡地段的褶皱形态、岩层产状、断层和节理裂隙的发育程度以及新构造运动的特点等。

通常在区域构造复杂、褶皱强烈、断层众多、岩体裂隙发育、新构造运动比较活跃的地区，往往岩体破碎、沟谷深切，较大规模的崩塌、滑坡极易发生。

1.1.2 气候因素极端的气候条件和全球气候变化构成滑坡发生的主要触发和诱发条件，中国南方天气系统主要受印度洋暖湿气流的控制，夏季多局部强降雨过程；而我国的西北地区，主要受季风气候影响。

1.1.3 地下水处于水下的透水边坡将承受水的浮托力的作用，使坡体的有效重力减轻；水流冲刷岩坡，可使坡脚出现临空面，上部岩体失去支撑，导致边坡失稳。

1.1.4 边坡形态边坡形态通常指边坡的高度、坡度、平面形状及周边的临空条件等。

一般来说，坡高越大，坡度越陡，对稳定性越不利。

1.1.5 人类活动据统计，50%以上的滑坡事件与人类活动有着直接或间接的关系。

随着社会经济的发展，自20世纪中期以来，人类活动的力量日益剧增，并表现出逐渐取代自然营力。

在土木、水利、交通、矿山等大型土工活动中，由于开挖斜坡、填土、弃土和堆积矿渣等，使边坡中的土体内部应力发生变化，或由于开挖使土体的抗剪强度降低，或因填土增加荷重而增大滑动力等，有些地方出现了缺乏论证的修路、开矿和不合理的切坡、用水及乱砍滥伐植被的现象、对自然环境的改变或破坏等，都成为滑坡事件频频发生的主要因素。

极限平衡法与强度折减法对某路堑高边坡稳定性分析

极限平衡法与强度折减法对某路堑高边坡稳定性分析摘要：分别运用强度折减法和极限平衡法对某路堑高边坡稳定性进行分析并作出对比，结果表明：（1）两种方法计算得到的边坡安全系数基本一致，但强度折减法还可以获得边坡的应力、变形等信息，能够更真实的反应边坡的稳定状态，适合于复杂地质条件下边坡稳定性分析；（2）支护前边坡的安全系数不满足规范要求，采取加固措施后满足，说明支护方案合理可靠。

关键词：路堑高边坡；安全系数；极限平衡法；强度折减法中图分类号： u416.1+4 文献标识码： a 文章编号：基金资助：作者简介：1 前言目前在工程设计中常用的边坡稳定分析方法为极限平衡法，该方法以安全系数为度量标准，建立在极限平衡理论的基础上，与目前勘探、试验所得原始数据的精度相匹配，方法简便易行，是国内外工程设计普遍采用的方法。

同时，近年来，兴起了一种新的分析方法一强度折减法，它是结合有限元或有限差分等数值计算方法来实现边坡稳定性分析的，它能直接得到安全系数、最危险滑动面以及边坡的应力场分布，还可以描述边坡的失稳过程。

两种方法计算假定不同，各有优缺点，目前，国内外已有许多学者对两种方法做出了研究，但将两种方法结合用于超高边坡稳定性分析并作出对比的研究尚少。

鉴于此，本文综合应用极限平衡方法与有限元强度折减法对路线某超高边坡的稳定性进行了分析，并根据结果提出了加固措施，为工程实践提供参考。

2 工程实例2.1 工程概况拟建某高速边坡长约190m，路线所经地区地形、地貌地质条件十分复杂，边坡岩体破碎，节理发育，风化严重，边坡高度更是高达一百米多。

在这种地质条件下，路堑一旦开挖，其边坡常常不能维持自身的稳定而出现坍塌。

边坡的地层岩性有亚粘土、强风化变质砂岩下带、弱风化变质砂岩下带等。

边坡开挖断面见图1：图1k59+060边坡开挖断面图2.2 参数的选取数值计算采用摩尔-库仑本构模型，根据室内外试验和相关规范，并结合广义hoek-brown准则综合确定，边坡岩土体的物理力学参数如表1所示：表1 岩土体物理力学参数表3 极限平衡法计算结果分析该边坡岩体破碎，节理裂隙发育，以平行坡面方向的节理发育为主，边坡岩体也呈现出较强的各向异性特性，因此在分析过程中岩体力学性能按照各向异性进行分析。

边坡稳定性计算方法

边坡稳定性计算方法一、边坡稳定性计算方法在边坡稳定计算方法中，通常采用整体的极限平衡方法来进行分析。

根据边坡不同破裂面形状而有不同的分析模式。

边坡失稳的破裂面形状按土质和成因不同而不同，粗粒土或砂性土的破裂面多呈直线形；细粒土或粘性土的破裂面多为圆弧形；滑坡的滑动面为不规则的折线或圆弧状。

这里将主要介绍边坡稳定性分析的基本原理以及在某些边界条件下边坡稳定的计算理论和方法。

（一）直线破裂面法所谓直线破裂面是指边坡破坏时其破裂面近似平面，在断面近似直线。

为了简化计算这类边坡稳定性分析采用直线破裂面法。

能形成直线破裂面的土类包括：均质砂性土坡；透水的砂、砾、碎石土；主要由内摩擦角控制强度的填土。

图 9－1为一砂性边坡示意图，坡高 H ，坡角β，土的容重为γ，抗剪度指标为c 、φ。

如果倾角α的平面 AC 面为土坡破坏时的滑动面，则可分析该滑动体的稳定性。

沿边坡长度方向截取一个单位长度作为平面问题分析。

图9-1 砂性边坡受力示意图已知滑体 ABC 重 W ，滑面的倾角为α，显然，滑面 AC 上由滑体的重量 W = γ（Δ ABC ）产生的下滑力T 和由土的抗剪强度产生的抗滑力T ˊ分别为：T=W · sina和则此时边坡的稳定程度或安全系数可用抗滑力与下滑力来表示，即为了保证土坡的稳定性，安全系数 F s 值一般不小于 1.25 ，特殊情况下可允许减小到 1.15 。

对于 C =0 的砂性土坡或是指边坡，其安全系数表达式则变为从上式可以看出，当α =β时，F s 值最小，说明边坡表面一层土最容易滑动，这时当 F s =1时，β=φ，表明边坡处于极限平衡状态。

此时β角称为休止角，也称安息角。

此外，山区顺层滑坡或坡积层沿着基岩面滑动现象一般也属于平面滑动类型。

这类滑坡滑动面的深度与长度之比往往很小。

当深长比小于 0.1时，可以把它当作一个无限边坡进行分析。

图 9-2表示一无限边坡示意图，滑动面位置在坡面下H深度处。

边坡稳定分析的极限平衡法,是土力学中的一个经典的领域

岩质边坡稳定分析程序EMU使用手册1前言传统的边坡稳定极限平衡分析法采用垂直条分法，这个方法没有考虑岩质边坡中存在断层、节理等不连续结构面的特征。

在自然界中，绝大部分岩体至少存在一组陡倾角的结构面。

滑体沿某一滑裂面滑动的同时在其内部也产生沿陡倾角结构面的剪切破坏。

因此使用多块体破坏模式来分析岩质边坡的稳定性有一定的合理性。

Sarma首先提出对滑坡体进行斜分条的极限平衡分析法。

而这些条块的倾斜界面即为这一组陡倾角的结构面。

该法假定沿条块面也达到了极限平衡，这样，通过静力平衡条件即可唯一地确定边坡的安全系数或加载系数。

其它学者也提出了类似的方法。

这个方法受到Hoek教授的推崇(Hoek, 1983)。

近十多年来，许多学者致力于塑性力学的极限分析理论在边坡稳定领域的应用研究，并取得了一些进展。

例如，Sokolovski (1954), Booker（1972）等人根据塑性力学理论，创造了滑移线理论，但是他们的这种方法仅局限于边坡几何形状与物理条件十分简单的情况。

Sloan(1988,1989)运用有限元方法和线性规划方法给出了下限与上限分析方法，但是未见这种方法的实际应用的例子。

事实上，由于数值收敛困难、合理的变形模式难以确定等众多问题都未能得到很好的解决，这类方法很难在实际中得到运用。

1991年，Giam 和Donald在已有研究工作的基础上，成功地将塑性力学的上限定理运用到边坡稳定分析领域，即边坡稳定分析的能量法。

这种方法将滑动土体划分为一种多块体模式，然后基于摩尔－库仑破坏准则及相关联流动法则，构造一个协调位移场，并根据虚功原理，求出边坡安全系数的上限。

1992年，我国学者陈祖煜在澳大利亚Monash 大学任高级研究员期间，与Donald教授合作，对这一方法做出了重要发展。

并且在中国水利水电科学研究院岩基室研究人员的共同努力下，得到了完善和推广：在理论方面，提出了计算速度场的微分方程和相应的解，相应的功能平衡方程在一些具体的情况下可以回归到Sokolovski的滑移线理论解，一系列的算例表明，这一方法可与50年代Sokolovski提供的滑移线方法获得完全一致的结果。