岩质边坡稳定性中的四个要点分析
岩质边坡稳定性分析计算
岩质边坡稳定性分析计算引言：岩质边坡是指由岩石构成的边坡体，它的稳定性分析是地质工程中的一项重要内容。
本文将围绕岩质边坡的稳定性分析进行详细讨论，包括边坡的力学特性、稳定性分析的方法和计算步骤。
一、岩质边坡力学特性：岩质边坡的力学特性主要包括边坡坡度、岩性、结构构造、地质构造、坡面覆盖物、地下水等。
这些因素对边坡的稳定性有着重要影响。
1.边坡坡度：边坡坡度是指地面或水平面与边坡倾斜线的夹角，是影响边坡稳定性的重要因素。
坡度越大，边坡的稳定性越差。
2.岩性：岩石的强度、粘聚力、内摩擦角等岩性参数对边坡稳定性有着重要影响。
一般来说，岩性较强的边坡稳定性较好。
3.结构构造：边坡中的断层、节理、褶皱等结构构造对边坡的稳定性有着重要影响。
结构面的发育程度和倾角越大，边坡的稳定性越差。
4.地质构造：地质构造包括岩层倾角、层面、节理等，对边坡的稳定性具有重要影响。
地质构造的研究可以帮助我们了解边坡的受力特点和变形规律。
5.坡面覆盖物：坡面覆盖物通常包括土壤、草地、水层等，这些覆盖物的分布情况和特性对边坡的稳定性有着显著影响。
6.地下水：地下水的存在对边坡的稳定性具有重要影响。
当地下水位上升时，边坡会受到水的浸润，导致边坡强度降低，从而增加边坡失稳的可能性。
二、岩质边坡稳定性分析方法：岩质边坡的稳定性分析方法主要有极限平衡法和有限元法两种，下面将对这两种方法进行介绍。
1.极限平衡法：极限平衡法是一种经典的岩质边坡稳定性分析方法，它基于边坡体在其稳定状态下的力学平衡原理进行计算。
这种方法通常将边坡分割为无限小的切割体，并假设切割体沿着内摩擦边界面滑动，从而得到边坡的稳定状态。
2.有限元法：有限元法是一种基于有限元理论进行边坡稳定性分析的方法。
这种方法将边坡体离散为有限数量的单元，通过求解单元之间的位移和应力，得到边坡的稳定状态。
有限元法能够模拟较为复杂的边坡几何形状和边界条件，但计算复杂度较大。
三、岩质边坡稳定性计算步骤：进行岩质边坡稳定性分析计算时，通常需要进行以下步骤：1.边坡参数确定：根据实地调查和实验数据，确定边坡的坡度、坡高、岩石强度参数、结构面参数等。
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。
反倾岩质边坡稳定性分析
反倾岩质边坡稳定性分析摘要：岩质边坡的稳定性问题一直是岩土工程界关注的热门方向，而反倾岩质边坡作为岩质边坡的一种特定类型，它的破坏模式和机理也值得去大量研究。
本文经过文献调研,针对反倾岩质边坡应用情况给出综述,结合断裂力学的优势与不足作出讨论。
关键词：岩质边坡断裂力学稳定性1引言当岩层的水平倾向与坡面水平倾向恰好相反时,该类边坡即被我们称为反倾层状岩质边坡,在我国西部山区中发育着大量的层状反倾岩质破碎边坡,岩体倾倒破坏是最为常见的一种反倾边坡破坏模式，破坏导致的边坡失稳事故严重的威胁了人们的生命和财产安全[1]。
随着岩土工程学科技术的进一步快速发展,国内外有关学者对反倾向岩质边坡的变形破坏机制和稳定性理论分析作出了大量的创新性研究,已相继取得了较丰富的成果。
2国内外研究现状Goodman等[2]将倾倒破坏分为块状倾倒、弯曲倾倒、块状-弯曲倾倒三种类型，并首次基于极限平衡原理提出了分析块状倾倒破坏的G-B法。
Aydan等[3]提出了采用极限平衡理论的悬臂梁弯曲模型，建立了以坡脚剩余下滑力作为边坡稳定性判断的评价方法。
Liu等[4]通过深部位移监测和UDEC数值模拟分析了反倾边坡破坏的变形特征及演化过程。
陈从新和郑允等基于极限平衡理论，建立了岩质反倾边坡弯曲倾倒破坏基准面计算和稳定性分析方法。
赵维等在悬臂梁模型的基础上对破坏面上的岩层进行了分区，判断了反倾边坡的倾倒风险。
王林峰等、王建明等基于断裂力学对单个岩块的稳定性进行了分析，探讨了岩块的破坏顺序。
地震是诱发反倾岩质边坡破坏的主要因素之一，因此，进行地震荷载对反倾岩质边坡的失稳影响研究具有重大的工程应用价值，已有学者对此作了一定的研究。
例如，Zheng等基于极限平衡法和遗传算法，提出了一种考虑地震惯性力的新方法来寻找反倾岩质边坡的破坏面。
Liu等采用振动台模型试验和数值分析方法研究了强震条件下反倾岩质边坡的动力响应特征。
屈新等推导了推力线高度的计算公式，分析了地震影响系数对反倾边坡弯曲倾倒稳定性的影响。
岩石边坡稳定分析
1.6 不同破坏模式的讨论
由于边坡岩体构造复杂多样，所以岩质边坡的破坏模式有许多种， 在大部分岩石力学及岩石边坡稳定方面的教材中，岩质边坡的简化 破坏形式可以分为：① 平面破坏（Plane Failure）；②楔体破坏 （Wedge Failure）；③倾倒破坏（Toppling Failure）。
边坡工程—边坡稳定性分析实例
杨松林(岩体稳定分析的广义条分法初步探讨,岩土工 程学报, 1999, 20（1））针对传统竖直条分法和萨尔玛法 应用于岩体边坡的稳定性分析的缺点，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 稳定系数
边坡工程—边坡稳定性分析实例
楔体滑动（Wedge slides）发 生在边坡被仅仅两个不平行 的不连续表面切割的情况下。 在这些情况下，近似的四边 滑块被两个岩体不连续表面 和两个地面的切平面围成。 倾倒破坏（Toppling）涉及 岩柱或岩块绕某一固定基面 转动。如图3为弯曲式倾倒 和块体式倾倒，另外还有弯 曲块体复合式倾倒。图4出 示了次生倾倒模式
边坡工程—边坡稳定性分析实例
岩质边坡稳定性分析
03
边坡稳定性评价方法：采用何种方法进行稳定性评价， 如极限平衡法、数值模拟法等
04
边坡稳定性分析结果：根据评价方法得出的边坡稳定 性等级，以及可能的失稳模式等
05
边坡治理措施：针对边坡稳定性问题，提出相应的治 理措施，如支护加固、排水措施等
06
边坡监测与预警：建立边坡监测系统，实时监测边坡 稳定性，及时发现并预警可能的边坡失稳风险。
04
综合评价方法：结合多种分析方法，对边坡稳定性进行综合评价
地质条件
01
岩石类型：不同岩石的力学性质和抗风化能力不同
02
地质构造：断层、褶皱等地质构造对边坡稳定性产生影响
03
地下水：地下水位变化、地下水渗流对边坡稳定性产生影响
04
气候条件：降雨、温度等气候条件对边坡稳定性产生影响
水文条件
1
地下水位：地下 水位的升降会影 响边坡的稳定性
目录
01. 边坡稳定性分析的重要性 02. 岩质边坡稳定性分析方法 03. 岩质边坡稳定性影响因素 04. 岩质边坡稳定性分析案例
保障工程安全
边坡稳定性分析是工程设计的重要环
01
节，关系到工程的安全性和稳定性。 边坡稳定性分析可以预测边坡的变形
02
和破坏，为工程设计提供依据。 边坡稳定性分析可以指导工程设计和
数值模拟法： 利用计算机 模拟边坡变 形和破坏过 程
概率分析法： 通过概率统 计方法评估 边坡稳定性
模糊数学法： 利用模糊数 学理论对边 坡地质力学分析：分析边坡的地质构造、岩石力学性质等
02
数值模拟分析：利用计算机模拟边坡的变形、破坏过程
03
现场监测分析：通过现场监测获取边坡的变形、应力等数据
岩溶地区大型岩质高边坡的稳定性分析
： 级
般 ，未 见有 泥化 夹层 。 （ ４）水文 地 质 条件 。Ａ — Ｂ、Ｃ － Ｄ 段 场地 地 形 为 斜坡 ，不 利
ｃ — Ｄ 段边坡高６ — ７ 米 ，边坡坡脚拟修建小区公路 ，破坏后果 严重。故将Ｃ — Ｄ 段边坡工程的综合安全等级划分为一级 。
２ 地 质 构造
于大气降水和地表水的汇集和积聚 ，有利于大气降水和地表水的 径流和排泄。而且场地 内未见有地下水出露。地本 区地势较高，
Ａ — Ｂ 段边坡为陡倾斜坡 ，边坡最高达８ ０ 米 ，边坡坡脚拟修建 小 区公 路 ，破 坏 后果 严重 。故该 段边 坡 工 程综 合安 全 等级 划 分为
—
层状 ，偶 夹薄 层 。抗风 化 能 力强 及抗 水性 好 。从边 坡 剖面 可 以看
出，坡体 白云岩单层厚０ ． ２ ０ ． ５ ｍ。层理清晰 ，层面较平整。结合
杂填土 （ Ｑ ｍ１ ）：褐灰色 ，为碎石混少量建筑 、生活垃圾等
组 成 ，厚 度２ ． ７ ～ ５ ． ５ ｍ。分 布于 边坡 坡 脚 。 红粘土 （ Ｑ ｅ ｄ １ ）：灰 、黄 灰 色 ，为 粘 土 含 碎 石 组 成 ，可 塑
２ ０ ０ 。 ，坡 高 ｌ （ ） ７ ０ 米 ，长 ｌ （ ） （ ） 米 ，局 部岩 体 呈 陡 倾 状 产 出 ，形 成 潜 在 崩塌 危 岩休 。 Ｃ — Ｄ 段 为 岩 质 边 坡 ，最 低 标 高 为 １ １ ９ ６ 米 ，最 高 标 高 为 １ ２ ０ ３ 米 ，高 ６ ～ ７ 米 ，长 ６ （ ） Байду номын сангаас ，边 坡 倾 向 东 ，坡 度 为 ４ ５ 。～ ５ ０ 。 ，呈 西 高 东 低 态 势 。切 坡 后 将 形 成 ６ ～ ７ 米 ，长 ６ ０ 米 ，坡 度 为 ８ ０ 。 的 边
地灾治理中岩质高边坡的稳定性分析
地灾治理中岩质高边坡的稳定性分析摘要：现代工程地质研究表明，地灾治理中岩质边坡的稳定性需要结合工程地质建设条件作为主要前提。
工程师可以认真分析和控制影响岩质边坡稳定性的各种要素，及时对工程地质要素进行综合分析和评价，从而确定边坡的稳定性和有效性。
关键词：地灾治理；岩质高边坡；稳定性分析就现代工程建设的内容而言，岩质边坡的稳定性分析评价工作的内容较多，其涉及了工程地质学、岩体力学和计算科学等多种方法，属于多学科交叉，是岩土工程研究的重点内容。
目前国内影响岩质边坡稳定性的因素和评价方法很多，突出的问题是忽略了边坡的地质环境条件，没有将边坡的内部结构与外部诱发因素结合起来。
现在采用案例分析的方式来探讨地形、环境对边坡的影响，希望能够提高边坡的稳定性，提供更合理的分析思路。
1.项目研究概述本工程案例选取A项目a段标段的开挖内容，在区域中存在一系列的岩质边坡问题，其中起止里程的最大开挖深度为21.5m，存在一处深挖高路堑边坡，且属于互通立交的起点以及高速公路的左侧等。
整体上，边坡的内部节理发育较为理想，其中有一条挤压破碎带，两组节理面和层面也被切割层坡体岩石，整体坡面呈现出碎块状。
首先，可以观察到整体地形。
该地区地形属中、低山地貌，地势相对平坦，植被发育不差，植被数量较少。
坡度段为脊部，后缘地形逐渐减小，坡向和脊向也呈35°斜角。
整个中部地势较高，两侧有小沟壑，坡度角度小于45°。
其次，观察地层岩性。
整个岩体为变质泥岩、砂岩、页岩，三个岩体交错排列(如图1所示)。
其中变质泥岩为弱风化、褐黄色，岩体较为破碎，呈薄层状。
整个层理面部分清洁，可以看见光滑丝绸，内部也有大量黏土矿物;变质页岩为棕褐色，弱风化，岩石相对破碎，片理结构理想，含大量碳酸盐岩有机质;变质砂岩呈灰黄色，岩石破碎，在岩石的断口处有砂感。
（图1 地质灾害治理过程中岩质高边坡稳定性分析）观察地质构造，边坡为大角度倾斜边坡，边坡体为一侧倾斜的单斜构造，整个岩层的产状态为25-78°;岩体节理发育明显，分布均匀，尺寸穿透力强，间距多集中在10-15cm。
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
《岩体力学》第九章边坡岩体稳定性
第九章边坡岩体稳定性斜坡：倾斜的地面，是天然斜坡和人工边坡的总称。
边坡的分类：自然边坡：天然的山坡和谷坡(地壳隆起或下降引起)按成因分丿人工边坡：人工开挖、改造形成如采矿边坡、铁路公路路堑与路堤边土质边坡坡等岩质边坡按岩性分丿本章主要讨论人工开挖的岩质边坡的稳定性。
岩质边坡稳定性分析方法：1)数学力学分析法(包括块体极限平衡法、弹性力学法和弹塑性力学分析法及有限元法等)2)模型模拟试验法(相似材料模型试验、光弹试验法和离心模型试验)3)原位观测法此外，还有破坏概率法、信息论方法及风险决策法等。
「、稳定性系数稳定性计算*核心内容：安全性系数(安全系数)第一节边坡岩体中的应力分布特征一、应力分布特征假定岩体为连续、均质、各向同性的介质，且不考虑时间效应的情况下(1 )边坡面附近的主应力迹线明显偏转，与坡面趋于平行，二3与坡面趋于正交，而向坡体内逐渐恢复初始应力状态；(2 )坡面附近出现应力集中现象；(3)坡面处的径向应力为零，故坡面岩体仅处于双向应力状态，向坡内逐渐转为三向应力状态；(4)因主应力偏转，坡体内的最大剪应力迹线由直线变为凹向坡面的弧线。
、影响边坡应力分布的因素(1 )天然应力：h f,坡体内拉应力范围加大。
(2)坡形、坡高、坡角及坡底宽度等，对边坡应力分布有一定的影响；坡高f,「、二彳也大;坡角f,拉应力范围f,坡脚剪应力f。
（3）岩体性质及结构特征变形模量E对边坡影响不大，□对边坡应力影响明显。
第二节边坡岩体的变形与破坏一、边坡岩体变形破坏的基本类型1•边坡变形的基本类型根据其形成机理分为两种类型：卸荷回弹和蠕变变形。
2•边坡破坏的基本模型四类，见教材P771平面滑动：单平面滑动,双平面滑动，多平面滑动L2楔形状滑动剪切破坏以滑坡形式「3）圆弧形滑动1（4 ）倾倒破坏（以崩塌形成）拉断破坏（以崩塌形式）实际上，就是两种：滑坡和崩塌。
二、影响岩体边坡变形破坏的因素1•岩性：岩体越坚硬，边坡不易破坏，反之，容易破坏（一般情况）。
岩土工程中的边坡稳定性分析与预警
岩土工程中的边坡稳定性分析与预警岩土工程中的边坡稳定性是一个非常关键的问题，尤其是在建设大型基础设施项目时。
边坡稳定性分析与预警是为了确保施工和使用阶段的安全，减少灾害风险。
本文将探讨岩土工程中的边坡稳定性分析与预警的一些关键要点。
首先，边坡稳定性分析是评估土壤和岩石斜坡在各种外部荷载和内部力的作用下的稳定性的过程。
这是一个复杂的工程分析过程，需要综合考虑地质、地下水、荷载和结构等因素。
边坡稳定性分析的目标是为了确定边坡的最佳设计参数，以确保其在当前和未来的使用条件下的安全性。
其次，边坡稳定性分析主要采用物理和数学模型来模拟和预测边坡的行为。
常见的方法包括有限元分析、准解析方法和经验公式等。
有限元分析是一种常用的数值方法，可以精确地模拟边坡的力学行为。
准解析方法则是一种常用的解析方法，可以在较短的时间内得到较为准确的结果。
经验公式则是一种经验总结的方法，适用于某些简单场景。
在实际工程中，通常会综合考虑多种方法，以提高边坡稳定性分析的可靠性和准确性。
第三，边坡稳定性分析需要准确的输入数据。
这些数据包括土壤和岩石的力学参数、地下水位和施工荷载等。
力学参数的准确性对分析结果具有重要影响。
因此，在进行边坡稳定性分析之前，必须进行详细的岩土工程勘察，确保获取准确的数据。
此外，边坡稳定性分析还需要考虑地下水的影响。
地下水位的变化会对边坡的稳定性产生重要影响，因此，必须对地下水进行精确的监测和预测。
第四，边坡预警是指在边坡发生变形或破坏之前，提前发出警示信号，以便及时采取措施防止事故的发生。
边坡预警系统通常包括监测设备和数据处理系统。
监测设备主要用于监测边坡的变形、水位和荷载等。
数据处理系统则用于收集、处理和分析监测数据，以提供预警信息。
边坡预警系统可以为工程人员提供实时的监测数据和预警信息，有助于及时采取措施保护边坡的稳定性。
在实际工程中，边坡稳定性分析与预警是一个综合性的工程问题，需要各个专业领域的工程师和科学家的共同努力。
岩土工程边坡稳定性分析及治理措施
岩土工程边坡稳定性分析及治理措施摘要：当今，随着我国经济的快速发展，在岩土工程施工中，边坡稳定性施工可以提升工程的整体质量，满足岩土工程施工的需求。
一般情况下，岩土工程施工中边坡的稳定性会受到地震波、施工条件等多因素的影响，若在施工中不能科学控制，就会增强工程施工的安全隐患，严重时甚至还会造成重大的生命及财产损失。
在当前岩土工程施工中，通过强度折减法施工方案的运用，可以保证各项施工工序的稳步进行。
在整个施工中，施工单位应该认识到岩土工程边坡施工会受到裂隙岩体的破坏，因此，在当前岩土工程施工中，为了提高建筑工程施工的整体质量，应该将边坡工程施工作为核心，通过边坡稳定性、加固性施工方案的完善，保证各项施工工序的稳步进行。
关键词：岩土工程;边坡稳定性分析;治理措施引言在现代工程项目建设过程中，需要对岩土边坡的稳定性进行有效地分析，这样才能确保建筑主体结构的安全。
当前在对岩土边坡稳定性进行分析时采用的分析方法具有多样性的特点，因此，需要针对基本原理和适用范围来选择科学、合理的分析方法，有效地降低自然灾害所带来的危害。
文章分析了岩土边坡稳定性的主要影响因素，并进一步对岩土边坡稳定性的常用分析方法进行了具体的阐述。
1岩土工程中边坡稳定性分析1.1岩土工程中边坡稳定性影响因素1.1.1外部因素在岩土工程中，外部环境对边坡的稳定性产生了一定影响。
其中，影响最大的是自然降水。
不同地区具有不同的气候类型，因此其降水量也是存在一定差异的。
不同的降水量对边坡的影响也不一样。
例如，当雨水渗透到土体中，会促使土体空隙压力逐渐呈上升趋势。
在这种状况下，其自身应力是比较低的，很难确保边坡的稳定性，进而加大岩土工程施工难度。
同时，坡体植被对其稳定性也具有重要影响。
另外，虽然风蚀作用对边坡的影响不大，但它会不断促使边坡土层结构面规模扩大，在这种情况下，对边坡也会造成一定程度上的破坏。
1.1.2内在因素边坡的形态与边坡的稳定性是息息相关的，边坡的坡度与其稳定性成正比。
岩质高边坡稳定性分析及支护设计
岩质高边坡稳定性分析及支护设计摘要：随着国民经济的蓬勃发展，我国的基础建设工程也不断在增多。
而在工程建设过程中，由于工程进行填筑、开挖，往往会形成一些岩质高边坡，这些高边坡的稳定性一旦出现问题，会对整个工程建设带来巨大的安全威胁。
因此，必须加强对岩质高边坡稳定性的研究分析，并采取有效的措施对其进行加固防护，保障工程的顺利开展。
关键词：岩质高边坡；稳定性分析；支护设计引言岩质高边坡在长时间暴露在自然环境下，受到自然外力如：氧化腐蚀、昼夜的影响下，使得岩质边坡的稳定度难以持久保持在一个稳定的水平，长期受到这些自然外力的影响边坡易发生变形甚至破坏。
国内外大量的实践经验证实，在利用技术手段将影响岩质高边坡稳定性的因素及潜在的危害程度进行明确后，能够作为评估和预测高边坡稳定性的重要依据，便于构建完善的地质灾害预防体系。
1岩质高边坡稳定性分析1.1关于传统有限元稳定性分析法数值分析方法主要研究岩体中应力和应变的变化规律，通过某种方法求得边坡的变形规律和应力分布，求解边坡的稳定系数。
岩土材料的本构关系模型发展较为完善；计算机的迅猛发展为数值计算提供了良好的条件；勘察、试验的手段和大型有限元软件程序发展已经相当成熟，这些有利条件为数值分析方法的发展提供了优越性。
有限元法是数值分析中常用的一种方法，它也是发展最为完善，它可以处理岩体的各向异性、不均匀性、不连续性等造成的复杂边坡工程问题；可以确定边坡的拉裂、压碎区和塑性区；可以得出不同边坡的位移场、应变场和应力场；可以明确边坡初始破坏位置和展现边坡渐进破坏过程；可以模拟不同工况、施工加固措施以及非线性力学本构模型等问题。
1.2关于刚体极限平衡方法当前边坡稳定性的刚体极限平衡分析方法中仍然有很多不足之处有待改善。
主要有：①岩质边坡破坏并非是各点同时破坏，而是局部到整体，拉剪应力逐渐释放与转移的过程，但刚体极限平衡分析方法破坏的标准是按照滑动面同时破坏而制定的，无法考虑边坡的渐进破坏过程；②刚体极限平衡方法分析时，在选取岩土体强度参数时，强度参数仅能使用一个值，要么是峰值强度，要么均采用残余强度，没有考虑峰值强度向残余强度的变化；但实际上，随着边坡的渐进破坏，其相应的强度从峰值强度逐渐转化为残余强度；③由于边坡地质条件复杂，受开挖过程以及开挖引起的岩土坡体应力变化、加固措施和时机、强降雨和地震等外界条件的影响，其坡体应力随其荷载、含水率、变形等不断变化。
岩质边坡稳定分析及支护方式
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。
(2)岩体结构的影响，表现在节理裂隙的发育程度 及其分布规律、结构面的胶结情况、软弱面和 破碎带的分布与边坡的关系、下伏岩石界面的 形态以及坡向坡角等；
(3)水文地质条件的影响，包括地下水的埋藏条件、 地下水的流动及动态变化等；
(4)地貌的影响，如边坡的高度、坡度和形态等；
(5)风化作用的影响，主要体现为风化作用将减弱岩 石的强度，改变地下水的动态；
崩破塌坏边坡破坏的基本类楔型形体滑动
倾倒破坏
崩塌
边
楔形状滑动
坡
圆弧滑动
多平面滑动
破 滑坡 平面滑动 双平面滑动 坏
类
单平面滑动
型
圆弧形滑动
倾倒破坏
单平面滑动
双平面滑动
多平面滑动
边坡的安全等级
根据边坡破坏后造成损失的严重性、边坡的类型及坡 高等因素将边坡的安全等级划分为三级，如表1.1所示。
三、边坡岩体稳定性分析
后果
四、边坡岩体稳定性计算
岩质边坡稳定性的影响因素
岩质边坡稳定性的影响因素
岩质边坡稳定性的影响因素包括：
1. 岩层性质：岩石的强度、韧性、岩石结构、裂隙性质等会直接影响边坡的稳定性。
砂岩、泥岩等软弱岩石容易发生滑坡，而石灰岩、花岗岩等坚硬岩石边坡相对较稳定。
2. 边坡坡度：边坡的坡度对稳定性有很大影响。
较大的坡度会增加边坡滑动的倾向，特别是在厚度相对较小的岩层上。
3. 斜坡高度：边坡的高度也会影响稳定性。
较高的边坡容易受到重力和水力的影响，增加了滑动的风险。
此外，边坡的高度还会对岩石坚硬度的变化带来影响。
4. 斜坡的线性形状：边坡的线性形状也是稳定性的重要因素。
边坡的几何形状和岩层的结构会直接影响边坡的稳定性。
当岩层结构与边坡的几何形状相互协调时，边坡稳定性较好。
5. 地下水：地下水对边坡的稳定性也有着重要的影响。
地下水的变化会改变岩石的饱和度和孔隙水压，进而影响边坡的稳定性。
对岩石结构敏感的地下水与岩石接触面上拥有较大水压的地方，可能导致边坡滑移或溃坡。
总而言之，岩质边坡的稳定性受到岩石性质、边坡坡度、边坡高度、边坡形状以
及地下水等多个因素的综合影响。
在工程实践中，需要对这些因素进行综合考虑，以确保边坡的稳定性。
岩质边坡稳定分析
Rockslide at Yosemite National Park, California kills one, injures 4
6.岩质边坡①稳尾定纵①性剖①尾尾的面纵纵剖评开剖面面价挖开开挖方后挖后后法破最最大坏大主剪接近度图 定量应应力力计图图算（（MMPPaa））
分析方法 定性分析 — 工程地质分析
还可能再次滑动破坏
危害 已滑动破坏过的老滑坡的危害
结构疏松破碎
强度低
老滑坡体 透水性强
稳定性差
据了解，有些县市建新城时，没搞清楚地质状况就先行建设，结果把整个新
城建在滑坡体上，如巴东就是一个典型，该城从1979年滑至1坡99体5年三次迁城选址，
二建新城，浪费巨大。
边界线
地质今在年三2峡月考25察日发，现记，者只从要国地土势资平源坦部些三的峡地地方质，灾多害半防有治居指民挥和部城获镇悉，，而三这峡些库平区地 十正之 在八建九设是中古的滑巫坡山，新如城秭(离归旧老城县数城十、里新)一滩处镇2、00云0万阳立老方县米城的、滑云坡安体镇，等正等以。每在天这1些毫 古米左滑右坡的上速，人度滑们动繁衍。生26日息，，耕记种者收赶获到。巫古山代新三县峡城人，口在少暮，雨没路有上大看规到模滑的坡开已挖拉和裂高水 楼泥大路厦面的，建一设条，条所裂以缝虽触然目是惊建心城，在有许的多长滑达坡10体米上。，滑人坡与体自位然于倒新能城上中千心年区相，安坡无度事28。 至30度，影响范围包括县残联、防疫站、法院、公安局、港务局等十多家单位及
整理ppt
● 坡高越高，坡内拉应力越高
● 坡角越大，拉应力范围越大，切向应力值越高
坡形 ● 基坑底宽 W<0.8H 时坡脚处τmax随底宽的缩小而急剧增大
影响
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“精确”解析解
数学解析方法
精确
刚塑性假定
同时破坏假定 不考虑滑床变形
无法考虑开挖
基本假定
与工程实际不符
“精确”？ 误差
1.2 刚体极限平衡法存在的不足
① 破坏标准的判定
破坏的标准是按照滑动面同时破坏而制定的，并没有考虑滑坡的渐进破坏
② 强度参数的选取
在计算中要么选取峰值强度，要么选取残余强度，没有考虑峰值强度向 残余强度的变化
◇ Goodman单元存在的问题
P Q
P
Q
Kn
0
U0
Ks ? P
➢缺点：
1、切向刚度与法向刚度很难测定，需试算多次 2、会发生相互嵌入现象，引起计算不收敛
➢ Goodman单元法向刚度与切向刚度比对 边坡安全系数的影响
法向刚度： 5GPa
1.06
法向刚度： 10GPa
法向刚度 T 切向刚度
1.01
2.3 有限元超载法
临界滑动条件下诱发失稳荷载 Fs 边坡现状条件下同性质不利荷载 *临界滑动条件的判定标准
①、不收敛；②、发散；③、折减过程中位移曲线的突变点
*计算的过程
理想弹塑性——不计残余强度，峰值强度=残余强度 弹塑软化——计入残余强度
*超载的方式
◇滑面拉剪应力转移后的真实安全储备
在有限元分析中，当滑动面拉、剪应力超限时， 荷载将向它周围进行转移。通过拉剪应力转移， 边坡滑动面部分被拉开或发生滑移，只对未发生 拉开和滑移的滑动面部分进行安全系数求解。
◇根据边坡使用目标，确立其安全使用界限
可分别根据边坡在使用过程中的主要失稳诱发 因素分别进行“超载”计算，分别确定出边坡的 极限水位、极限承重、极限开挖角度、极限地震 烈度等界限值作为设计与管理的原则与指标。
◇边坡开挖动态仿真设计与优化设计
在现场即时监测手段充分发达、计算机仿真技术、 反演分析理论与方法长足进展后，可逐步模拟边坡 的分布开挖过程，及其各开挖时段的坡体稳定性态， 据此提出对边坡在空间上、时间上的最优加固与支 护措施与安全储备的可靠度。
30
60
90 120 t
不同数量级的安全系数
2、法向刚度与切向刚度不在同一数量级时，安全系数的变 化较大，差一个数量级，安全系数大约差20﹪
T=10时边坡位移矢量图
T=100时边坡位移矢量图
T=1时边坡位移矢量图
法向刚度 T 切向刚度
◇ Katona内界面单元模型
➢优势：
1、不需要确定节理、断层Kn、Ks，通过接触面两侧的模量 变化来反映Kn的影响；
➢赤平投影法
➢点安全度等值线
➢次生滑动面
加固措施引起的新的危险滑动面
要点二 潜在滑动面的模拟
1 滑动面的模拟
◇无滑动面的方法
◇无界面的方法
采用薄层实体单元模拟滑动面
◇ Goodman节理单元模型 ◇ Katona内界面单元模型
弹簧单元
节点的接触对单 元单元
V1 Ks
V2
Kn U2
U1 Ks
Kn
二维Goodman单元模型
边坡现状条件下滑面强度参数 Fs 临界滑动条件下滑面强度参数
*临界滑动条件的判定标准
①、不收敛；②、发散；③、折减过程中位移曲线的突变点
*折减的内容
① 、所有结构面按同一比例同时折减? ； ②、只折减控制结构面（K大于1.0的那个面)；
*折减的过程
理想弹塑性——不计残余强度，峰值强度=残余强度
弹塑性软化——计入残余强度，残余强度<峰值强度, c、f不同
⑥ 评价方法单一
只能模拟均质性较强的土质边坡，无法模拟真实岩质边坡的非均质、 各向异性的性态以及连续变形与非连续变形的破坏模式
1.3 有限元分析滑坡稳定性的优势
◆符合滑坡实际的破坏模式
◆引入塑性理论，随拉剪应力超限，强度参数由峰值强度向
残余强度转化
◆符合潘家铮“极大值原理”，能反映滑坡破坏的内力与应力的调
岩质边坡稳定性分析中的四个要点
李宁
西安理工大学岩土工程研究所
2008.12.4
目录
潜在滑动面的确定 潜在滑动面的模拟 稳定性评价方法 预应力锚固效果分析与评价
要点一 潜在滑动面的确定
1 滑动面的确定
◇土质边坡、破碎岩质边坡
➢最大剪应力等值线 ➢刚体极限平衡法滑弧搜索法
◇岩质边坡
➢地质结构面
根据地质资料与经验，将可能形成潜在滑动面的软弱结 构面进行连同，其中安全系数最小为可能潜在滑动面
③ 计算方法的局限
无法模拟边坡施工过程、开挖引起的二次应力场，加固措施、加固 时机、渗流、地震等作用的影响 ④ 不符合“潘家铮极大值原理”
无法体现出滑面上的拉剪应力的传递与转移及滑体内部的内力调整， 滑面将发挥最大抗滑能力的特性
⑤ 适用范围单一
只能模拟均质性较强的土质边坡，无法模拟真实岩质边坡的非均 质、各向异性的性态以及连续变形与非连续变形的破坏模式
滑动面的模拟——界面单元、摩擦单元
初级思想
安全系数——界面单元、摩擦单元的分析成果
（法向应力与剪切应力成果）
Fs
i n
tan i
Ci
li
i n
li
①弹性分析
不考虑拉应力
②弹塑性分析
Fs
i n
tani
Ci
i n
li
li
i m
tan i'
Ci'
li
i m
li
2.2 有限元强度折减法
2、直接采用节理、断层的C、Φ值，摩尔—库仑定律确定 接触面滑动、固定、分离等状态；
要点三 边坡稳定性评价方法
现有常见边坡稳定性分析方法
极限平衡方法 传统有限元方法（E,P） 有限元强度折减法 有限元超载法
1 刚体极限平衡法的误差的由来
1.1 误差的由来
刚体极限平衡法 求解的过程与方法
基本假定
安全系数
0.96
0
2
4
6t
同一数量级的安全系数
1、法向刚度与切向刚度在同一数量级时，安全系数的变化不大
安全系数 安全系数
1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1
1 0
e2:10GPa e2:5GPa
0.2 0.4 0.6 0.8 1 t
2 1.8 1.6 1.4 1.2
1 0.8
0
e2:10GPa e2：5GPa
整
◆能够模拟各种性态的滑坡
均质性较强的土质滑坡；非均质、各向异性的岩质滑坡
◆评价方法全面
既能稳定性控制，又能整体、局部的变形控制
2 边坡稳定性分析方法的比较
2.1 传统有限元法（弹性,弹塑性分析）
通过有限元方法模拟真实条件下边坡的岩层、断层、风化层参 数与工程性状，获得接近真实情况下的应力、变形等成果
N
S S
N
二维内界面单元模型
滑动面的模拟存在的问题
◇滑动面模拟的必要性问题
坡顶
滑移不连 续变形
坡脚
剪出不连 续变形
有界面、节理单元模拟滑动面
只能反映 边坡的连
续变形
无滑动面
坡顶
滑移不连 续变形
坡脚
剪出不连 续变形
有界面、节理单元模拟容易产生
畸形
无界面方法