第8章边坡地震稳定分析
常用的边坡稳定性分析方法
常用的边坡稳定性分析方法第一节概述 (1)一、无粘性土坡稳定分析 (1)二、粘性土坡的稳定分析 (1)三、边坡稳定分析的总应力法和有效应力法 (1)四、土坡稳定分析讨论 (1)第二节基本概念与基本原理 (1)一、基本概念 (1)二、基本规律与基本原理 (2)（一）土坡失稳原因分析 (2)（二）无粘性土坡稳定性分析 (3)（三）粘性土坡稳定性分析 (3)（四）边坡稳定分析的总应力法和有效应力法 (7)（五）土坡稳定分析的几个问题讨论 (8)三、基本方法 (9)（一）确定最危险滑动面圆心的方法 (9)（二）复合滑动面土坡稳定分析方法 (9)常用的边坡稳定性分析方法土坡就是具有倾斜坡面的土体。
土坡有天然土坡，也有人工土坡。
天然土坡是由于地质作用自然形成的土坡，如山坡、江河的岸坡等；人工土坡是经过人工挖、填的土工建筑物，如基坑、渠道、土坝、路堤等的边坡。
本章主要学习目前常用的边坡稳定分析方法，学习要点也是与土的抗剪强度有关的问题。
第一节概述学习土坡的类型及常见的滑坡现象。
一、无粘性土坡稳定分析学习两种情况下(全干或全淹没情况、有渗透情况)无粘性土坡稳定分析方法。
要求掌握无粘性土坡稳定安全系数的定义及推导过程，坡面有顺坡渗流作用下与全干或全淹没情况相比无粘性土土坡的稳定安全系数有何联系。
二、粘性土坡的稳定分析学习其整体圆弧法、瑞典条分法、毕肖甫法、普遍条分法、有限元法等方法在粘性土稳定分析中的应用。
要求掌握圆弧法进行土坡稳定分析及几种特殊条件下土坡稳定分析计算。
三、边坡稳定分析的总应力法和有效应力法学习稳定渗流期、施工期、地震期边坡稳定分析方法。
四、土坡稳定分析讨论学习讨论三个问题：土坡稳定分析中计算方法问题、强度指标的选用问题和容许安全系数问题。
第二节基本概念与基本原理一、基本概念1 •天然土坡(naturalsoilslope):由长期自然地质营力作用形成的土坡，称为天然土坡。
2 .人工土坡(artificialsoilslope):人工挖方或填方形成的土坡，称为人工土3 •滑坡（landslide）: 土坡中一部分土体对另一部分土体产生相对位移，以至丧失原有稳定性的现象。
边坡稳定性分析方法
边坡稳定性分析方法边坡稳定性问题涉及矿山工程、道桥工程、水利工程、建筑工程等诸多工程领域。
岩土边坡是一种自然地质体，一般被多组断层、节理、裂隙、软弱带切割，使边坡存在削弱面，在边坡角变化、地下水、地震力、水库蓄水等外因作用下，使边坡沿削弱面产生相对滑移而产生失稳。
边坡稳定性分析过程一般步骤为：实际边坡→力学模型→数学模型→计算方法→结论[4]。
其核心内容是力学模型、数学模型、计算方法的研究，即边坡稳定性分析方法的研究。
边坡稳定分析方法研究一直是边坡稳定性问题的重要研究内容，也是边坡稳定研究的基础。
1 边坡稳定性研究发展状况边坡稳定性的分析研究始于本世纪二十年代，最早是对土质边坡的稳定性进行分析和计算，直到60年代初，岩体边坡的稳定性分析研究才开始进行。
早期对边坡稳定性的研究主要从两方面进行的：一是借用刚体极限平衡理论，根据三个静力平衡条件计算边坡极限平衡状态下的总稳定性。
二是从边坡所处的地质条件及滑坡现象上对滑坡发生的环境及机制进行分析，但基本上都是单因素的。
50年代，我国许多工程地质工作者，在研究中采用前苏联的“地质历史分析”法，也是偏重于描述和定性分析。
60年代初的意大利瓦依昂水库滑坡及我国一些水电工程及露天矿山遇到的大型滑坡和岩体失稳事件，使工程地质学家们认识到边坡是一个时效变形体，边坡的演变是一个时效过程或累进性破坏过程，每一类边坡都有其特定的时效变形形式或时效变形过程，这些过程所包含的力学机制只有用近代岩石力学理论才能解释，从而使边坡稳定性研究进入了模式机制研究或内部作用过程研究的新阶段。
进入80年代以来，边坡稳定研究进入了蓬勃发展的新时期。
一方面随着计算理论和计算机科学的迅猛发展，数值模拟技术已广泛应用于边坡稳定性研究。
边坡稳定性分析的研究也开始采用数值模拟手段定量或半定量地再现边坡变形破坏过程和内部机制作用过程，从岩石力学和数学计算的角度认识边坡变形破坏机制，认识边坡稳定性的发展变化。
第八章+土坡稳定性分析
土力学与地基基础
• 由于计算上述安全系数时，滑动面为任意 假定，并不是最危险的滑动面，因此所求 结果并非最小的安全系数。通常在计算时 需要假定一系列滑动面，进行多次试算， 计算工作量很大。 • W.费伦纽斯（Fellenius,1927）通过大量计 算分析，提出了以下所介绍的确定最危险 滑动面圆心的经验方法。
土力学与地基基础
瑞典条分法和毕肖普法的比较
• 瑞典条分法忽略各条间力对Ni的影响，i土 条上只有Gi,Ni,Ti三种力作用，低估安全系 数5~20%。 • 毕肖普法忽略土条竖向剪切力的作用，考 虑了土条两侧的作用力，比瑞典条分法更 合理，低估安全系数约为2~7%。
土力学与地基基础
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1 m cb Gi ui b X i tan i
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土力学与地基基础
• 毕肖普条分法考虑了土条两侧的作用力， 计算结果比较合理。 • 分析时先后利用每一土条竖向力的平衡及 整个滑动土体的力矩平衡条件，避开了Ei 及其作用点的位置，并假定所有的 X i 均等 于零，使分析过程得到了简化。 • 但该方法同样不能满足所有的平衡条件， 还不是一个严格的方法，由此产生的误差 约为2%～7%。另外，毕肖普条分法也可以 用于总应力分析，即在上述公式中采用总 应力强度指标c、φ计算即可。
土力学与地基基础
土坡形态及各部分名称
坡肩 坡顶
坡高 坡脚
坡面
坡角
土力学与地基基础
土力学与地基基础
土力学与地基基础
土力学与地基基础
4.土坡由于其表面倾斜，在自重或外部荷 载的作用下，存在着向下移动的趋势， 一旦潜在滑动面上的剪应力超过了该面 上的抗剪强度，稳定平衡遭到破坏, 就可 能造成土坡中一部分土体相对于另一部 分的向下滑动，该滑动现象称为滑坡。 5.天然的斜坡、填筑的堤坝以及基坑放坡 开挖等问题，都要演算土坡的稳定性。 亦即比较可能滑动面上的剪应力与抗剪 强度，这种工作称为稳定性分析。
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。
地震对边坡稳定性影响分析
方 面 ：一是地震荷载诱发超静孑 隙水压 力的增大 、有 Ｌ 效应力 的降低 ，从而降低 了土体 的抗 剪强度 ；二是地 震惯性力 的作用增大 了土压力 ，改变 了土体 的应力状 态 。有 的文献则将地震对边坡稳定性 的影 响划分为 累
积效应和触发效应两方 面 ，前者 主要表现 为地震作用 引起 边坡 岩土体塑 性破坏 和孑 隙水 压力 累积上升 等 ， Ｌ 后者 主要 表现 为地 震作 用诱 发 边 坡 的软 弱层 触 变 软
７ ７％ 。特 别 是 发 生 在 今 年 ５月 １ 日的 汶 川 大 地 震 ， ２
作用下 的安全 系 数 。在 条 分法 计算 地 震 边坡 稳 定性 时 ，一般采用下式计算 土条重心处 的水平地震力 Ｆ
Ｆ ｈ＝ Ｃ ・ ・ ｈ ・ Ｃ Ｋ ・ Ｇ （） １
式 中 ｃ 为重要性修正 系数 ；Ｃ 为综合影响系数 ； 为水平地 震作用 沿 高度增 大 系数 ；Ｋ 为该 地 区的水
平地震 系数 ；Ｇ 为第 ｉ ； 条土条 的 自重 。
近 些 年 竖 向 地震 力 的影 响逐 渐 被 重 视 起 来 。相 关
由于震 区主要为 山岭地貌 ，地震引发 的崩塌 、滑坡 等 次生地质灾 害非 常多 ，这也是汶川地震 比唐 山地震破
坏更严重 的一个 主要原 因。据不 完全统计 ，截 至 ５月 ２ １日仅汶川 和北川 两个 县城 外 围就 发现 ２ ０余 处崩 ０
２ 地震 荷 载
大量地震灾害调查表 明，地震诱发 的边 坡滑动是
地震荷载 又称地震力 ，是结构物 因地 震而受到 的
地震灾害主要类型之一 。在山 区和丘 陵地 带 ，地震诱 发 的滑坡往往 具有 分布广 、数 量 多和危 害大 的特点 。
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。
地震作用下边坡的稳定性分析
地震作用下边坡的稳定性分析作者：罗轶马艳波来源：《价值工程》2019年第26期摘要：地震作用下边坡的稳定性分析较为复杂，也是近年来的热点课题。
四川“5.12”汶川地震后，相关学者针对边坡的地震响应做了很多研究。
文章以某工程边坡受地震影响为例，采用拟静力法和数值分析法，探讨了一定的地震时程加速度影响下，该边坡的变形位移情况，并对其地震影响作用下的稳定性进行了研究。
Abstract： The stability analysis of slopes under earthquake action is complex and is a hot topic in recent years. After the "5.12" Wenchuan earthquake in Sichuan， relevant scholars have done a lot of research on the seismic response of the slope. Taking the influence of an engineering slope as an example， the quasi-static method and numerical analysis method are used to investigate the deformation displacement of the slope under the influence of certain time-history acceleration， and the stability under the influence of the earthquake is studied.关键词：岩质边坡;动力响应;稳定性评价Key words： rock slope;dynamic response;stability evaluation中图分类号：U213.1+3; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;文献标识码：A; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文章编号：1006-4311（2019）26-0143-021; 概述边坡的地震反应分析不仅与边坡岩土体的动力特性有关，且与输入地震动力的特性密切相联，远比边坡的静力分析复杂。
地震边坡稳定性的工程地质分析
,
。
若地 下 水埋 深较低 则 出现地震 时 会 导
,
,
。
致 孔 隙 的 水压 增 加进 而 形 成 累积效 应
, 、
进 而 引起 边坡 形 成永久 性 位移
。
。
【 关键 词 」 地 震 灾 害 边 坡稳 定 性 工 程地 质
6 年第 0 1 2
1 期
文
化
月 T t f o 叮日 门 t丁 热 } ts
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地 震 边坡稳 定 性 的工 程 地质 分 析
.
李东林
,
(成 都 理 工 大 学 四 川 成 都
6 20 0 5 9
பைடு நூலகம்
)
,
【 摘
要】 地 震 是 一 种 十 分 常见 的 自然 灾 害 在 发 生 地 震 的 过程 中 会 对边
; ;
、
如永久 性 位移达到 一 定水平 后 就 有 几率 出 现边坡失 稳 的情 况
下 水 的 补 径 与 排水条件 会 直接 影 响 孔 隙水压力 的 累 积
。
,
边坡地
假如地 下 水排
地震作为 一 种 自然 灾害对 于 社会 生产 破坏力
。
经济发 展 都 有 着 十 分严重 的
, ,
泄环境正 常 孔 隙水压力难 以 积 聚 则不 会 对边坡动力 稳定 性 造 成 影 响气
, ,
(三 )水 文 地质 的 影响
重 地 震 灾 害频 发 使 得 地 震 所 形 成 的 破 坏 愈加 严 重
,
。
现 文 章主 要针 对 地
水 文地质环境对 于 边坡 稳 定 性 的 影 响 主 要 体现在地 下 水位 的埋深 以 及边坡地 下 水 的 补 径 排方 面
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。
地震边坡稳定性的工程地质分析
地震边坡稳定性的工程地质分析摘要：边坡稳定性是边坡研究的核心问题，由于地质条件的复杂性和人们认识事物的局限性，工程地质定性分析对于地质条件复杂的岩质高边坡工程分析更有其特殊价值。
过去对于地震边坡的研究很少从工程地质的角度进行详细分析，地震边坡稳定性研究是岩土工程和地震工程中关心的重要问题之一。
本文系统的介绍了边坡地震稳定性的评价方法，包括拟定力法、滑块分析法、数值模拟法、实验法、概率分析法，继而分析了地震情况下边坡稳定性的影响因素，在此基础上，对地震边坡的破坏形式进行了探讨，这对于地震边坡的研究无疑具有重要意义。
关键词：地震边坡；稳定性；工程地质；评价方法文章编号：1674-3954（2013）09-0243-021 引言2008年四川汶川发生8.0级强烈地震触发了严重的地质灾害，其破坏性举世罕见。
地震发生后，引起了很多学者对于地震灾害的影响因素的关注。
地震灾害的影响因素有很多，如地震震级和震源深度、场地条件、地震发生的时间、地震的防御情况等。
随着对地质灾害的研究的深入，地震作用下边坡的稳定性研究也成了研究的热点，这也是岩土工程界学者关注的难题之一。
如图1是研究地震后在水平地震力和耦合地震作用下岩土体受到的破坏情况。
2 边坡地震稳定性评价方法2.1拟静力法拟静力法因应用简便而得到大量应用，至今仍备受工程技术人员的青睐。
拟静力法实质上是将地震震动的作用简化为水平、竖直方向的恒定加速度作用，将所产生的地震震动作用作为水平和竖直方向的拟静荷载因子。
这种方法实质上所采用的方法是由静力稳定分析方法拓展而来的，只是更加简便。
工程师在使用拟静力法时，最关心的莫过于地震震动系数选取。
seed总结了常用的三种确定地震震动系数的方法：①经验值的使用；②刚体反应分析法；③采用粘弹性反应分析法。
seed认为不断地采用这些经验数值就会造成它是权威设计标准的假象，意在指出这些地震震动系数的选取缺乏可靠的科学基础。
拟静力法简单实用，在边坡地震稳定性分析中应用得最为广泛，积累了大量的工程经验。
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。
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。
边坡稳定性分析范文
边坡稳定性分析范文首先，确定边坡的几何形状、岩土物理力学参数和边坡下方地层情况非常重要。
边坡的几何形状和大小直接影响到边坡的稳定性，岩土物理力学参数是进行力学分析的基础，而边坡下方地层情况则对边坡的稳定性有重要影响。
其次，建立边坡的力学模型是进行边坡稳定性分析的关键步骤。
力学模型可以是二维平面模型，也可以是三维空间模型，其选择应根据实际情况和分析目的来确定。
一般来说，二维平面模型适用于较简单的边坡，而三维空间模型适用于较复杂的边坡。
然后，确定荷载条件和边界条件是进行稳定性分析的基础。
荷载条件包括自重、附加荷载（如雨水、地下水等）和地震作用等，边界条件包括边坡上部和下部的约束情况。
荷载条件和边界条件的合理确定对于分析结果的准确性和可靠性非常重要。
稳定性分析是边坡稳定性分析的核心内容，也是最关键的步骤之一、常用的稳定性分析方法包括平衡法、极限平衡法、有限元法等。
平衡法是最简单也是最基本的稳定性分析方法，它假设边坡在稳定状态下满足力学平衡条件，通过比较剪切抗力和剪切力矩之间的关系来评估边坡的稳定性。
极限平衡法是在平衡法的基础上引入潜在滑移面，通过比较潜在滑移面上的剪切抗力和剪切力矩之间的关系来评估边坡的稳定性。
有限元法是一种数值分析方法，通过离散化边坡为有限个单元，并在每个单元内求解力学平衡方程来分析边坡的稳定性。
最后，根据分析结果确定相应的加固措施是边坡稳定性分析的最终目的。
根据边坡的具体情况和不同的加固要求，可以采取不同的加固措施，如加宽边坡、设置挡土墙、增加护坡等。
加固措施的选择应综合考虑边坡的稳定性和经济性。
总之，边坡稳定性分析是对地表或岩石边坡进行稳定性评估和分析的一项重要工作。
通过准确地评估和分析边坡的稳定性，我们能够确定边坡的安全系数，并采取相应的加固措施，以确保边坡的安全运行和保护环境的稳定。
7第七章-边坡稳定分析
二、成层土和坡顶有超载时安全系数计算
二、成层土和坡顶有超载时安全系数计算
三、有地下水和稳定渗流时安全系数计算
部分浸水土坡的安全系数，其计算公式与成层土坡完全 一样，只要将坡外水位以下土的重度用浮重度γ′代替即可。
三、有地下水和稳定渗流时安全系数计算
当水库蓄水或库水降落，或码头岸坡处于低潮 位而地下水位又比较高，或基坑排水时，都要 产生渗流而经受渗流力的作用，在进行土坡稳 定分析时必须考虑它的影响。
2.极限平衡分析方法不考虑土的变形特性，只 考虑土的静力平衡。这时需要引入附加假设条 件，减少未知数，使方程数不少于未知数。对 同一问题，附加的假设条件不同，产生不同的 稳定分析方法，计算的安全系数也不同。
三、常用条分法的简化假设
瑞典条分法：假设滑动面为圆弧面，不考虑条间力，即 Ei=Xi=0，减少3n-3个未知数；
第2节 无粘性土坡稳定分析
一、一般情况下的无粘性土土坡 由于无粘性土土粒之间无粘聚力，因此，只要位于坡面上 的土单元体能够保持稳定，则整个土坡就是稳定的。
一、一般情况下的无粘性土土坡
对于均质无粘性土坡， 理论上只要坡角小于 土的内摩擦角，土体 就是稳定的。FS=1 时，土体处于极限平 衡状态，此时土坡的 坡角就等于无粘性土 的内摩擦角，也称休 止角。
1.剪应力的增加 2.土体本身抗剪强度的减小
防止滑坡的措施
如何进行边坡稳定性分析
如何进行边坡稳定性分析边坡稳定性分析是土木工程中非常关键的一项工作，它的目的是评估边坡的稳定性，并为工程设计和施工提供有效的依据。
边坡稳定性分析通常包括地质勘察、边坡剖面设计、荷载计算和稳定性评估等多个步骤。
本文将从这些方面逐一探讨如何进行边坡稳定性分析。
地质勘察是边坡稳定性分析的首要步骤。
通过地质勘察，工程师可以了解边坡的地质构造、岩土性质、地下水位等信息，进而对边坡的稳定性进行初步评估。
常用的地质勘察方法包括地质剖面观测、地质钻探和岩土力学试验等。
在地质勘察过程中，要注意采集足够的样品，并进行准确的化验和测试，以获得可靠的地质数据。
在地质勘察的基础上，进行边坡剖面设计是下一个重要步骤。
边坡剖面设计的目的是确定边坡的几何形状和坡度，以及合理的边坡高度和宽度。
在边坡剖面设计中，需要考虑到土壤的侧向稳定性，避免出现边坡滑动、倾覆和土体塌方等问题。
同时，要注意选择合适的边坡保护措施，如设置排水系统、安装护坡材料等，以增强边坡的稳定性。
完成边坡剖面设计后，进行荷载计算是必不可少的一步。
荷载计算是为了确定边坡所承受的各种荷载大小，并进行相应的力学分析。
常见的荷载包括活动荷载、静态荷载和地震荷载等。
在进行荷载计算时，要充分考虑不同载荷的组合和作用方式，并结合边坡的地质条件和剖面设计参数进行分析，确保荷载计算的准确性和合理性。
最后，进行稳定性评估是边坡稳定性分析的核心部分。
稳定性评估的目标是评估边坡在各种荷载作用下是否能够保持稳定。
常用的稳定性评估方法包括平衡法、极限平衡法和弹性和塑性有限元法等。
在进行稳定性评估时，需要综合考虑边坡的土质性质、地下水位、荷载大小等因素，并进行详细的力学分析和计算。
如果发现边坡的稳定性存在问题，需要及时采取相应的安全措施，如增加护坡厚度、排除地下水等，以维护工程的安全性。
综上所述，边坡稳定性分析是一个综合性的工程任务，包括地质勘察、边坡剖面设计、荷载计算和稳定性评估等多个方面。
第八章 边坡稳定性分析 GEO5工程设计指南
砾质粉土，硬塑 19 29 8 19 4
(kN / m 3 )
ef ()
内摩擦角
粘聚力 Cef (kPa) 饱和容重
(kN / m 3 )
材料分区
将重力式挡土墙模拟为天然容重 23.0kN / m 的刚性体。由于挡墙具有较大强度，认为边坡 滑面无法穿过重力挡墙（更多信息请见帮助文件——F1） 。若出现滑面穿过挡墙的情况，软件将给出 警告信息。
3
图 8.5 添加岩土材料 注：由于本算例验算边坡的长期稳定性，故采用岩土体强度参数的有效值（ 有效 ， C有效 ） 。土层节 理在本算例中不予考虑。 表 8.2 岩土材料参数 岩土材料 天然容重 含细粒土砂，密实 17.5 31.5 0 17.5 1
3
砂质粉土，硬塑 18 26.5 16 18 3
图 8.8 【工况阶段设置】界面 搜索最危险圆弧滑面（Bishop 法） 下一步，打开【分析】界面，点击②号【输入】 ，输入圆心坐标和圆弧半径确定滑动面；或者点
5
击①号【输入】 ，用鼠标直接在窗口点击输入三个点确定滑动面。 “分析方法”选择“bishop 法”，“分析 类型”设为“自动搜索”。
图 8.9 【分析】——滑动面搜索的设置 注：当边坡的岩土材料为粘性土时，有时候会出现“滑动面回转”的情况（滑面的某一部分出现反倾 的情况） ，这类滑面通常用圆弧滑动面来模拟。对于非粘性土边坡，则不会出现“滑动面回转”的情 况，且验算非粘性土边坡时除对圆弧滑动面进行验算外，还需验算折线形滑动面。 （更多信息请见帮 助文件——F1） 点击【开始分析】 ，进行边坡稳定性的验算，所得验算结果如图 8.10：
图 8.10 分析[1]得出的计算结果 注：当滑动面为圆弧时，如果用户选择“自动搜索”作为分析类型，软件会对整个边坡进行搜索，并 得到边坡内的最危险滑动面（临界滑动面） ，这种方式是非常可靠的。即使给出的初始滑面不同，通 过自动搜索得到的最终结果（最危险滑面）通常都是相同的。但是，我们建议用户在设置初始滑动面 时尽量给出一个比较合理的初始滑动面，若初始滑动面非常不合理，软件有可能搜索得到不合理的临 界滑动面。当边坡非常复杂时，为确保搜索得到的临界滑动面为整个边坡模型范围内的临界滑动面， 有一些技巧可以采用： ——建立多个分析，并按照可能的滑动面在每个分析中设置不同的初始滑动面，并搜索（例如多台阶
如何进行边坡稳定性分析和土地滑坡监测
如何进行边坡稳定性分析和土地滑坡监测引言边坡稳定性分析和土地滑坡监测是一项重要任务，旨在预防和减少自然灾害对人民生命财产的伤害。
本文将探讨如何进行边坡稳定性分析和土地滑坡监测的方法和技术，以帮助解决相关问题。
一、边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析是评估边坡是否会发生滑坡的过程，以下是一些常用的边坡稳定性分析方法：1.地质勘探及地质参数测定：通过地质勘探和采样分析，获取关键地质参数，如土壤类型、土层厚度、饱和度等，这些参数对边坡稳定性分析具有重要意义。
2.地震影响分析：地震是导致边坡滑坡的主要因素之一，通过分析地震对边坡的影响，可以评估边坡的稳定性，并采取相应措施。
3.边坡稳定性计算模型：建立合适的边坡稳定性计算模型是进行边坡稳定性分析的关键。
常用的模型包括理论分析法、数值模拟法等。
这些模型需要基于实际情况进行参数设定和验证，以提高分析结果的准确性。
4.监测数据分析：通过对边坡监测数据的收集和分析，及时掌握边坡的变形和位移情况，可以为边坡稳定性分析提供重要参考。
二、土地滑坡监测技术土地滑坡监测技术是预测和监测土地滑坡的关键环节，下面介绍几种常用的土地滑坡监测技术：1.地面测量技术：地面测量技术是最常用的土地滑坡监测技术之一。
通过地面测量仪器，如全站仪、水平仪等，可以测定土地滑坡区域的变形和位移情况，进而判断土地滑坡的可能性。
2.遥感技术：遥感技术是一种高效的土地滑坡监测手段。
通过卫星遥感图像和航空摄影图像的获取与分析，可以观测地表特征的变化，以判断土地滑坡的风险程度。
3.地下水位监测：地下水位是影响土地滑坡的重要因素之一。
通过布设地下水位监测井，并实时记录地下水位的变化，可以及时发现地下水位异常，预警土地滑坡的发生。
4.地形测量技术：地形测量技术是指对土地表面的测量与分析，以了解土地滑坡区域的地形特征。
该技术可以使用激光测距仪、GPS等工具，提供详尽的地形数据，有助于评估土地滑坡的发生倾向。
结语边坡稳定性分析和土地滑坡监测是保护人民生命财产安全的重要工作，在防止自然灾害中发挥着不可忽视的作用。
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
岩质边坡地震稳定性实例分析
岩质边坡地震稳定性实例分析陈鹏;徐斌【摘要】文中针对给定的地震和场地特征,利用地震模型获得一系列符合场地条件的地震波输入,使用永久位移指标作为判断失稳条件,通过Monte-Carlo模拟计算边坡的破坏可能性,对边坡在地震作用下的稳定性进行了评价.通过典型算例验证了该方法的有效性.结果表明,不同震级及震中距的地震对边坡稳定性的影响差别明显,地震震级相同时,边坡的失效概率皆随震中距的增大而迅速减小;同时对于相同的震中距,边坡的失稳概率随震级的增大而增大.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2019(041)004【总页数】3页(P93-95)【关键词】地震;边坡;稳定性【作者】陈鹏;徐斌【作者单位】浙江大学建筑工程学院,杭州310058;浙江大学建筑工程学院,杭州310058【正文语种】中文【中图分类】TU413.60 引言地震诱发滑坡等次生灾害，造成的财产损失和人员伤亡是地震破坏作用的重要体现。
汶川地震中，滑坡、崩塌、泥石流等次生灾害造成的损失占到地震灾害总损失的三分之一以上[1]。
因此，地震作用下边坡的稳定性评价课题是岩土工程领域的重要内容。
对于诸如核电高边坡、库岸高边坡和安全储备要求严格的重大工程项目，边坡的动力稳定研究更是重中之重。
目前，地震作用下边坡动力稳定评价的方法主要有：①拟静力法得出的安全系数指标；②以Newmark分析方法为出发点的永久位移分析法；③兼顾各类不确定性的失效概率指标。
其中，拟静力安全系数因其简单易行的特点，被工程界广泛用于边坡地震稳定评价中[2-4]。
但是拟静力法缺点明显：难以确定合适的拟静力系数[5]；地震对边坡作用的假设不准确[6]。
相比于拟静力法提供的简单的安全系数，永久位移指标更周全地考虑了地震特性，量化评价了边坡在地震中的表现。
上述两类方法皆属于确定性方法，不考虑边坡力学参数及地震波输入的不确定性，因此会引起一定误差。
为此能够考虑诸多不确定性因素的概率分析方法越来越受重视。
地震对边坡稳定性的影响及其地质分析方法
地震对边坡稳定性的影响与其地质分析方法地震对边坡稳定性的影响与其地质分析方法由于地震诱发的地质灾害具有极强的损坏力，无论是对人们的财产还是生命都会造成严重威胁，因此必须要加强对地震灾害的关注。
地震对边坡的稳定性影响属于工程地质研究中的一个重点，对于减轻地震带来的危害具有重要意义。
因此，应积极展开地震荷载对边坡的稳定性与工程安全性的研究与探讨。
1地震对边坡稳定性的影响因素分析1.1地质背景地质背景因素对边坡的稳定影响较大，良好的地质背景可确保在地震作用下边坡的稳定性。
地质背景主要包含边坡处的大地构造单元与大地区域性大断裂的状况，边坡稳定性受到区域性的大断裂影响包括以下两个方面：①由于断裂带对一定的地震波动起到屏蔽作用，减轻地震作用强度;②由于强震源一般都发生在区域性大断裂带，加之断裂带的岩体具有较高的破碎程度，继而降低边坡自稳能力。
同时，边坡受到地震作用的影响也取决于边坡所在位置，与震源处于断裂带不同侧的边坡受到的地震作用低。
因此，在选择工程施工地址时，应尽量避免选择位于断裂带之上的边坡，避免由于断裂带而降低边坡稳定性。
1.2结构边坡的岩体结构类型存在诸多，不同类型的岩体结构受到地震的影响也各不相同。
岩体类型常见结构有块状、碎裂、层状、散体、向前以与层状碎裂。
其中块状结构的岩体由于具有较高的整体强度，一般不会受到强烈的地震作用的影响;即使受到地震作用时发生的失稳破坏性也较小;而散体结构的边坡会受到地震的较大影响，会导致大规模滑坡、流滑的发生。
1.3地形地貌地形地貌对边坡稳定性的影响较大，其影响表现包括边坡高度与坡度两个方面。
边坡坡形直接影响到边坡的动力稳定性，坡形可分为凹坡、凸坡以与直线坡3种。
经过大量的震后实践总结发现，直线坡不易发生滑坡与崩塌，而凹坡与凸坡则较易发生崩塌与滑坡。
1.4水文地质条件边坡的稳定性受到水温地质条件的影响通常是在地下水位埋深与边坡地下水的补、排条件方面。
当地下水埋深较小时，如果受到地震的作用，孔隙水压力就会增强，继而累积效应的产生便会导致边坡发生永久位移，当位移达到一定的程度，便会造成边坡的严重失稳。
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圆弧滑面边坡稳定性
非圆弧滑面边坡稳定性
Sweden条分法 Bishop条分法 不平衡推力法 通用条分法
边坡稳定性 程序编制
多点、多向地震动作用边坡稳定性影响因素研究
几何参数 土性参数 地震动参数 双层边坡 不同滑面
不同地震动输 入边坡稳定性
双江口土石坝坝坡稳定性研究
研究内容
1. 引入多点、多向地震荷载
aHi (t) aVi (t)
B
aVi-1 aHi
aVj aHj
n
…..
A
aHi-1 aVi
j+1 j
1 23
i-1 i
......
kHi (t)＝iaHi (t) / g
QHi＝kHi (t)Wi
kVi (t)＝iaVi (t) / g
QVi＝kVi (t)Wi
研究内容
2. 圆弧滑面多点、多向地震边坡稳定分析
Donald
1.39 1.00
\
陈祖煜
1.385 1.007
\
本文
Sweden法 Bishop法
1.160
1.405
0.921
1.017
0.954
1.034
研究内容
3. 非圆弧滑面多点、多向地震边坡稳定分析 不平衡推力法
Pi-1 QHi
QVi
Wi
Pi
θi
Ti
Ni
切线平衡 Ti Pi Pi1 cos(i1 i ) Wi sini QHi cosi QVi sini 0 法线平衡 Ni uili Wi cosi Pi1 sin(i1 i ) QHi sini QVi cosi 0
y+dy yt+dyt
Z+dZ Z
yt y
q
E+dE β+dβ
dx X
dQH
dQV
ΔW
G
β E
G+dG X+dX
θ dT
dN
x y
研究内容
通用条分法(力平衡)
x方向： dN sin dT cos dQH d (G cos ) 0 y方向： dN cos dT sin (W qdx) dQV d (G sin ) 0
第8章
多点、多向地震作用下边 坡稳定性分析
主要内容
1 研究背景
2 研究现状
3 研究内容
多点、多向地震动荷载引入 多点、多向地震边坡稳定性圆弧滑面极限平衡条分法 多点、多向地震边坡稳定性非圆弧滑面极限平衡条分法 多点、多向地震作用下边坡稳定性影响因素研究 工程实例分析
研究背景
微分形式
cos(e
)
dG dx
sin(e
)G
i )
显式表达
Pi FsWi sini (Wi cosi uili ) tan i i Pi1 cili QHi[cosi tani sini ] QVi[sini tani cosi ]
i cos(i1 i ) tan i sin(i1 i )
研究内容
3. 非圆弧滑面多点、多向地震边坡稳定分析 通用条分法土条受力示意图
土层2：γ=19.5kN/m3,
φ=23°,c=5.3kPa
土层3
土层3：γ=19.5kN/m3,
φ=20°,c=7.2kPa
计算 条件
地震激励点位于滑面底部端点处A 地震动输入在各个土条重心处 视波速va＝500m/s，地震峰值加速度amax＝0.15g
计算工况
不考虑地震 单点、单向
考虑地震 多点、多向
n1
A
QHi
Ei
hi Ei+1 i
QVi
Wi Ti
N＇i
li Ui
N
[cbi Wi (1 ru seci ) tani QVi tani]/[cos（i 1 tani tani/ Fs）]
Fs (t) n1
N
(Wi sini
n1
QHi
eHi R
QVi sini )
研究内容
算例1
均 质 土 坡
计算工况
本文 Donald 陈祖煜
Sweden法 Bishop法
不考虑地震
1.00 0.991 0.909
1.008
单点、单向 \
\
0.735
0.781
考虑地震
多点、多向 \
\
0.754
0.804
研究内容
算例2 非 均 质 土 坡
土层1：γ=19.5kN/m3,
土层1
φ=38°,c=0kPa
土层2
研究内容
隐式表达
不平衡推力法
Pi Wi sini (Wi cosi uili ) tani / Fs i Pi1 cili / Fs QHi[cosi sini tani / Fs ] QVi[sini cosi tani / Fs ]
i
cos(i1
i )
tan i
Fs
sin(i1
5.12汶川地震诱发滑坡灾害
海地地震滑坡航拍图(2010)
克什米尔地震滑坡(2005)
研究背景
2. 工程建设的需要
➢三多：山多、地震多、建设多 随时间、空间变化 50m
➢地震动： 竖向地震动不可忽视
2倍
对于尺寸较大的高边坡及土石坝进行多点、多 向地震动作用下的稳定性分析具有重要意义
研究现状
研究现状
Fs (t) n1
N
(Wi sini
n1
QHi
eHi R
QVi sini )
研究内容
2. 圆弧滑面多点、多向地震边坡稳定分析
eVi
Bishop条分法
O R
Wi QVi Ti sin Ni cosi 0
bi
eHi
B
N
(Wi sini R Ti R QHi eHi QVi eVi ) 0
Elevation/m H=10m
ACAD考题(Donald I. B. and Giam K. Y.,1992)
A γ=20.0kN/m3, φ=19.6°,c=3kPa
Distance/m
计算 条件
地震激励点位于滑面底部端点处A 地震动输入在各个土条重心处 视波速va＝500m/s，地震峰值加速度amax＝0.2g
多点地震作用大跨度结构
比较复杂，值得研究
地震边坡稳定研究
理论计算
拟滑 数 静块 值 力方 模 法法 拟
现场调查
试验研究
研究现状
存在问题
边坡地震动输入
形式单一
地震边坡稳定性分析 方法不成熟
有必要开展多点、多向地震动作用下 边坡稳定性研究
研究内容
技术路线
多点、多向地震动作用边坡稳定性研究
多点、多向地 震动输入
eVi
Sweden条分法
O R
bi
eHi
B
Ni U Wi cosi QHi sini QVi cosi
A N
(Ti R Wi sini R QHi eH QVi eVi ) 0
n1
QHi
hi
QVi
Wi Ti
i
N＇i
li Ui
N
[Wi (cosi rui seci ) tani cibi seci (QHi sini QVi cosi ) tani]