[精选]7 边坡稳定分析--资料
合集下载
第七章边坡稳定
650
600
0.630
550
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
750
800
850
-50 900
distance(m)
采用Ordinary、Bishop、Janbu三种方法计算所得的安全 、 采用 、 三种方法计算所得的安全 系数分别为： 系数分别为：0.639、0.749、0.630。表明该工况条 、 、 。 件下的滑坡体不稳定。 件下的滑坡体不稳定。
有效应力分析
毕肖甫（ 毕肖甫（Bishop）法 ）
作用力有：土条自重；作用于土条底面的切向抗剪力、 作用力有：土条自重；作用于土条底面的切向抗剪力、有效法向反 孔隙水压力； 力、孔隙水压力；在土条两侧分别作用有法向力和及切向力 取土条竖直方向力的平衡
di O θi R
′ +ΔV i Wi +ΔVi - Tsinθ - Nicosθ - ulcosθ = 0 i i ii i
Distance(m) (x 1000)
采用Ordinary、Bishop、Janbu三种方法计算所得的 、 采用 、 三种方法计算所得的 安全系数分别为： 安全系数分别为：2.680、2.702、2.660。 、 、 。
观音岩水电站铅厂滑坡
本工况是在初始工况 的基础上考虑地震的作用， 的基础上考虑地震的作用， 水位线位于滑坡之下
7 边坡稳定分析资料
据称，有11人、14 幢民房被埋葬，40 多人夺命狂奔死里 逃生。
7-1 概述
为什么会发生滑坡?
根本原因: 边坡中土体内部某个面上的剪应力达
到了它的抗剪强度。
稳定平衡遭到破坏，引起边坡下滑
具体原因：
（1）滑面上的剪应力增加：如填土作用使边坡的坡高增加、渗流
作用使下滑力产生渗透力、降雨使土体饱和，容重增加、地震作用等；
2、对每个圆心，选择不 同滑弧半径，计算各滑弧 安全系数； 3、比较所有安全系数，选 最小值。
C
D
O
5L 4
R
B
A
1L
4
L
H
7－3 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法
一、整体圆弧滑动稳定分析
圆心范围：通过边坡中点作垂直 线和法线，以坡面中点为圆心分 别以1/4坡长和5/4坡长为半径画同 心圆，最危险滑弧圆心即在该4条 线包含的范围内 非均质土坡则此范围要取大些
单元体下土体可提供的最大抗滑力 Tf Ntg W cos tg
Fs
Tf TJ
W cos tg W sin J
cos tg sin w sin
tg
sattg
对单位土体来说
土粒作为考察对象，土体自重就是有效重量
7－2 无粘性土的土坡稳定
二、有渗流情况下的无粘性土土坡稳定
N T
J T N W
顺坡出流i sin
下滑力T J W sin J
单元体对其下 土体的压力
N
W
cos
单元体下土体
提供的抗滑力 T T W sin
单元体下土体 提供的支撑力
N
N
W
cos
7-1 概述
为什么会发生滑坡?
根本原因: 边坡中土体内部某个面上的剪应力达
到了它的抗剪强度。
稳定平衡遭到破坏，引起边坡下滑
具体原因：
（1）滑面上的剪应力增加：如填土作用使边坡的坡高增加、渗流
作用使下滑力产生渗透力、降雨使土体饱和，容重增加、地震作用等；
2、对每个圆心，选择不 同滑弧半径，计算各滑弧 安全系数； 3、比较所有安全系数，选 最小值。
C
D
O
5L 4
R
B
A
1L
4
L
H
7－3 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法
一、整体圆弧滑动稳定分析
圆心范围：通过边坡中点作垂直 线和法线，以坡面中点为圆心分 别以1/4坡长和5/4坡长为半径画同 心圆，最危险滑弧圆心即在该4条 线包含的范围内 非均质土坡则此范围要取大些
单元体下土体可提供的最大抗滑力 Tf Ntg W cos tg
Fs
Tf TJ
W cos tg W sin J
cos tg sin w sin
tg
sattg
对单位土体来说
土粒作为考察对象，土体自重就是有效重量
7－2 无粘性土的土坡稳定
二、有渗流情况下的无粘性土土坡稳定
N T
J T N W
顺坡出流i sin
下滑力T J W sin J
单元体对其下 土体的压力
N
W
cos
单元体下土体
提供的抗滑力 T T W sin
单元体下土体 提供的支撑力
N
N
W
cos
工程地质知识：边坡稳定性分析方法.doc
工程地质知识：边坡稳定性分析方法
定性分析方法主要是通过工程地质勘察，对影响边坡稳定性的主要因素、可能的变形破坏方式及失稳的力学机制的分析，给出边坡的稳定性状况及发展趋势的定性说明和解释。
1．自然（成因）历史分析法
该方法根据边坡发育地质环境、边坡发育历史中各种变形破坏迹象及其基本规律和稳定性影响因素的分析，追溯边坡演变的全过程，对边坡稳定性的总体状况、趋势和区域性特征做出评价和预测。
2．工程类比法
该方法实质上是把已有边坡的稳定性状况及其影响因素等方面的经验应用到类似边坡的稳定性分析和设计中去的一种方法。
通过分析，来类比分析和判断研究对象的稳定性状况、发展趋势、加固处理设计等。
3．图解法
图解法实际上是数理分析方法的一种简化方法，如Taylor图解、赤平极射投影图法、实体比例投影图法、MarklandJJ投影图法等。
边坡稳定性分析
边坡稳定性分析内容摘要目前，边坡失稳的防治仍然是一项很艰巨的任务，对边坡的稳定性分析及处治技术进行深入研究具有重要的意义。
论文首先简要阐述了边坡工程稳定性分析及处治技术研究的意义，介绍了边坡工程稳定性分析的一些常用方法，并结合笔者的实践经验，提出了边坡工程处治对策。
边坡稳定分析是岩土工程中的重要研究课题。
边坡稳定性分析的观点变化是随着人类理论方面的突破和实践经验的积累而变化的。
总的来说,边坡稳定性分析是一个逐步由定性分析向定量、半定量分析发展的过程,并且可视化程度越来越高。
文章从定性分析、定量分析、不确定分析等角度介绍了几种主要的边坡稳定性分析方法关键词：边坡；边坡稳定性；边坡失稳；稳定性分析；处治对策1边坡稳定性分析目录内容摘要 (1)1绪论 (4)1.1 边坡稳定性概念 (4)1.1.1 边坡体自身材料的物理力学性质 (4)1.1.2 边坡的形状和尺寸 (5)1.1.3 边坡的工作条件 (5)1.1.4 边坡的加固措施 (5)1.2 边坡的稳定性表示方法 (5)1.3 边坡破坏 (6)2 边坡的分类 (6)3 边坡稳定性的影响因素 (7)3.1 潜在影响因素 (7)3.1.1 地形因素 (7)3.1.2 地质材料因素 (7)3.1.3 地质构造因素 (8)3.2 诱发影响因素 (8)3.2.1 环境因素 (8)3.2.2 人为因素 (9)4 边坡稳定性的分析方法 (10)4.1 定性分析方法 (10)4.1.1 工程地质类比法 (10)4.1.2 地质分析法(历史成因分析法) (10)4.1.3 图解法 (10)4.1.4 边坡的分析数据库和专家系统 (11)4.2 定量分析方法 (11)4.2.1 极限平衡法 (11)2边坡稳定性分析4.2.2 数值分析方法 (11)4.3 不确定性分析方法 (13)4.3.1 系统可靠性分析法 (13)4.3.2 灰色系统法 (13)4.3.3 模糊分级评判法 (13)4.3.4 神经网络法 (13)7 结语 (15)参考文献 (16)3边坡稳定性分析41 绪 论1.1 边坡稳定性概念边坡一般是指具有倾斜坡面的土体或岩体，由于坡表面倾斜，在坡体本身重力及其他外力作用下，整个坡体有从高处向低处滑动的趋势，同时，由于坡体土（岩）自身具有一定的强度和人为的工程措施，它会产生阻止坡体下滑的抵抗力。
土力学7-边坡稳定分析.ppt
最终结果是 Fs 偏小，
越大 Fs 越偏小
工程应用中偏于安全
一般情况下，Fs
偏小 10% 左右
第五节 毕肖甫(Bishop)法
di
O
R
i
bB
基本假设：
A
➢ 滑弧为圆弧面； ➢ 垂直条分； ➢ 所有土条安全系数相同； ➢ 考虑土条的侧向受力。
Wi Hi+1
Pi
Pi+1
Hi Ti
i Ni
i
C
Wi
Ni i
tan’e = tan’/F
第二节 无粘性土土坡的稳定分析
破坏形式：表面浅层滑坡 强度参数：内摩擦角 考察一无限长坡，坡角为 分析一微单元A
A
WN
T
2 无粘性土土坡的稳定分析
仁者乐山 智者乐水
一. 无渗流的无限长土坡
W
R
微单元A自重: W=V
N
沿坡滑动力： T W sin 对坡面压力： N W cos
漫湾滑坡
1989年1月8日 坡高103m。地质：流纹岩中有强风化的密 集节理，包括一个小型不连续面。事故导致电站厂房比计 划推迟一年，修复时安装了大量预应力锚索。
坝体内浸润线太高
西藏易贡巨型滑坡
楔形槽
西藏易贡巨型滑坡
▪ 时间：2000年4月9日 ▪ 规模：坡高3330 m, 堆积体2500m、宽约 2500m，总方量=280-300×106 m3 ▪ 天然坝：坝高=290 m, 库容=1534 ×106
Ti
Ni
3 粘性土坡-条分法
仁者乐山 智者乐水
Hi+1 Pi+1
假设土条总数为n
Pi hi Hi
Wi
i
zA边坡稳定分析共38页文档
7－4 瑞典条分法
一、基本假定和基本公式
不考虑条间力：
滑动体内土条n，第i土条上的力和未知数： 1、重力：Wi=ribihi；都为已知量； 2、底面反力：Ni和Ti：
底面法向静力平衡: Ni Wicosi
Ti Ffsili
cili
Nitgi
Fs
W iR sin i T iR WisiniR
2.土坡部分浸水：
土条底面孔隙水应力已知时，可用
有效应力法进行计算：
F s
[cilib i(ih 1 iih 2i)coitsai] n b i(ih 1 iih 2i)sin i
7－5 毕肖普法
一.有效应力分析
作用力有：土条自重；作用于土条底面的切向抗剪力、有效法向 反力、孔隙水压力；在土条两侧分别作用有法向力和及切向力和
第七章 土坡稳定分析
7－1 概述
土坡：具有倾斜坡面的土体。 边坡：具有倾斜坡面的岩土体。 土坡种类：天然土坡、人工土坡。
7－1 概述
滑坡? 土坡丧失其原有稳定性，一部分土体相对与另一部分 土体滑动的现象称滑坡
滑坡前征兆：坡顶下沉，坡脚隆起。
7－1 概述
7－1 概述
滑坡原因? 滑坡的根本原因: 边坡中土体内部某个面上的剪应力达到 了它的抗剪强度。
7－4 瑞典条分法
费伦纽斯近似确定最危险滑动面圆心位置的方法
7－4 瑞典条分法
土坡坡度 1:1.0 1:1.5 1:2.0 1:3.0 1:4.0
坡角i 45° 33°41′ 26°34′ 18°26′ 14°03′
角a 28° 26° 25° 25° 25°
角b 37° 35° 35° 35° 36°
滑坡的具体原因： （1）滑面上的剪应力增加：如填土作用使边坡的坡高增
土力学课件第七章边坡稳定分析
摩擦强度 粘聚强度 内摩擦角 粘聚力
土体抵抗剪切破坏的能力称为抗 剪强度，主要由土粒之间的摩擦 力提供。
表示土粒之间摩擦力大小的物理 量，与土的颗粒大小、形状、表 面粗糙度等因素有关。
极限平衡理论
瑞典圆弧法
传递系数法
假设滑坡沿一圆弧面滑动，通过计算 圆弧面的下滑力和抗滑力来评估滑坡 的稳定性。
假设滑坡沿某一滑带滑动，通过计算 滑带的抗剪强度和下滑力来评估滑坡 的稳定性。
蚀和破坏
THANKS
感谢观看
02
它涉及到土力学、岩石力学、工程地质学等多个学科领域，是工程实践中非常重 要的一个环节。
边坡失稳的类型
01
根据失稳的原因，边坡失稳可以 分为两大类：自然失稳和人为失 稳。
02
自然失稳通常是由地质构造、地 震、降雨等因素引起的；而人为 失稳则常常是由于工程活动，如 开挖、加载、排水等造成的。
边坡稳定分析的重要性
边坡加固方案
01
02
03
04
加固方案一
采用抗滑桩进行加固，在边坡 坡脚设置抗滑桩，提高边坡稳
定性
加固方案二
采用挡土墙进行加固，在边坡 坡顶设置挡土墙，防止边坡滑
移
加固方案三
采用锚杆加固，在边坡表面设 置锚杆，对边坡进行锚固，提
高边坡稳定性
加固方案四
采用排水措施，在边坡周围设 置排水沟，防止水对边坡的侵
有限元法
有限元法是一种数值分析方法，通过将 边坡划分为一系列小的单元（有限元） ，然后对每个单元进行受力分析，最后 综合所有单元的受力情况，判断边坡的
稳定性。
有限元法可以模拟复杂的边坡形状和地 质条件，适用于各种类型的土体和复杂
的边界条件。
7第七章-边坡稳定分析
（1）降水或地下水的作用：持续的降雨或地下水渗入 土层中，使土中含水量增高，土中易溶盐溶解，土质变 软，强度降低；以及孔隙水压力的产生，使土体作用有 外 动、静水压力，促使土体失稳。 部 （2）振动的作用：如施工打桩、爆破以及在地震的反 因 复作用下，砂土极易发生液化，粘性土的结构也会遭到 素 破坏，从而降低土的抗剪强度。
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
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
7－1 概述
天生桥一级面板堆石坝
7－1 概述
边坡表面倾斜，在岩土体自重及其它外力作用下，整个 岩土体存在着从高处向低处滑动的趋势，即边坡存在不 稳定的趋势，或者说存在着滑坡的趋势。
什么是滑坡?
边坡丧失其原有稳定性，一部分土体相对与 另一部分土体滑动的现象称滑坡。
7－1 概述
土坡滑坡前征兆：土坡在发生滑动之前，一般 在坡顶首先开始明显的下沉并出现裂缝，同时 坡脚附近的地面则有较大的侧向位移并微微隆 起。
其在平面上的投影就是一个圆弧，称滑弧。 • 圆弧滑动
7-1
滑动面的位置
概述
非均质的多层土或含软弱夹层的土坡: 复合滑动面
• 对非均质的多层土或含软弱夹层的土坡，土坡往往沿着 软弱夹层的层面而发生滑动，此时的滑动面常常是直线 和曲线组成的复合滑动面。
• 复合滑动
7-1 概述
最危险滑动面及土坡稳定安全系数的大小均试算找出
Rupture plane
无粘性土:平面
• 均质无粘性土土坡，滑动面近似为一平面。平面滑动
7-1 概述
均质粘性土：光滑曲面（圆柱面/圆弧） • 均质粘性土土坡，滑动面通常是一光滑的曲面，顶部
曲率半径较小，常垂直于坡顶，底部则比较平缓 • 滑动面的形状假定得稍有出入，对安全系数影响不大 • 可将均质粘性土土坡破坏时的滑动面假定为一圆柱面。
按照组成边坡岩土体的性质，通常分为土坡和岩坡两类
边 坡 的 简 单 外 形
7－1 概述
天然边坡 • 江、河、湖、海岸坡
7－1 概述
天然边坡 • 山、岭、丘、岗、天然坡
贵州洪家渡
7－1 概述
人工边坡
¤ 挖方：沟、渠、坑、池
露 天 矿
7－1 概述
人工边坡
¤ 填方：堤、坝、路基、堆料
小浪底土石坝
7－2 无粘性土的土坡稳定
二、有渗流情况下的无粘性土土坡稳定
N T
J T N W
顺坡出流i sin
下滑力T J W sin J
单元体对其下 土体的压力
N
W
cos
单元体下土体
提供的抗滑力 T T W sin
单元体下土体 提供的支撑力
N
N
W
cos
J wi w sin
γ ’，而渗流力j i w ，式中γ w为水的重度， 则是i水力梯度。因为是顺坡出流 i sin ，于
是安全系数可写成
Fs
costg ( w ) sin
tg sat tg
与没有渗流作用相比，安全系数相差 / sat 倍， 此值接近于1/2。 因此，当坡面有顺坡渗流作用时，无粘性土土坡 的稳定安全系数将近乎降低一半
随着坡顶裂缝的开展和坡脚侧向位移的增加， 部分土体突然沿着某一个滑动面急剧下滑，造 成滑坡事故。
有的快有的慢，岩坡滑动与土坡滑动相比，有 更大的突然性
7－1 概述
7－1 概述
紫坪铺水库2号泄洪洞出口滑坡
7－1 概述
云南徐村水电站溢洪道土坡滑坡
2001年9月25日， 四川雅安市名山县 车岭镇岗上岭发生 滑坡。
据称，有11人、14 幢民房被埋葬，40 多人夺命狂奔死里 逃生。
7-1 概述
为什么会发生滑坡?
根本原因: 边坡中土体内部某个面上的剪应力达
到了它的抗剪强度。
稳定平衡遭到破坏，引起边坡下滑
具体原因：
（1）滑面上的剪应力增加：如填土作用使边坡的坡高增加、渗流
作用使下滑力产生渗透力、降雨使土体饱和，容重增加、地震作用等；
滑面形态和位置一般是确定的，但主滑方向 和滑面的抗剪强度难于准确确定。 （岩石力
学）
7－2 无粘性土的土坡稳定
一、一般情况下的无粘性土土坡稳定
N T
T
N W
下滑力 T W sin
单元体对其下 土体的压力
N
W
cos
单元体下土体
提供的抗滑力 T T W sin
单元体下土体 提供的支撑力
N
N
Байду номын сангаас
W
cos
单元体下土体可提供的最大抗滑力 Tf Ntg W cos tg
Fs
Tf T
W cos tg W sin
tg tg
: Fs 1 ? : Fs 1
Fs等于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。
对均质土坡来说，滑面的位置与土的性质、土坡坡 度以及硬土层的埋藏深度有关。
实际土坡的稳定验算表明，只要土的强度指标选择 得当，算出的最小抗滑安全系数还是能反映实际土 坡的稳定程度的，但计算的最危险滑动面有时与实 际观察到的相差较远。
岩坡滑动位置
一般是沿软弱结构面滑动，在滑坡后缘形成 拉裂带。
（2）滑面上的抗剪强度减小：如浸水作用使土体软化、含水量
减小使土体干裂，抗滑面面积减小、地下水位上升使有效应力减小等。
7-1 概述
假定：平面应变问题
通常在分析土坡的稳定性时，不考虑滑动土 体两端阻力的影响，这样就使土坡的稳定分 析简化为平面应变问题
7-1 概述
滑动面的形状
Slope in cohesionless soil
第七章 边坡稳定分析
本章内容
7－1 概述 7－2 无粘性土土坡稳定分析 7－3 粘性土土坡整体圆弧滑动及条分法 7－4 瑞典条分法 7－5 毕肖普条分法 7－6 非圆弧滑动面土坡稳定分析 7－7 讨论
7－1 概述
边坡：具有倾斜坡面的岩土体。
土坡：具有倾斜坡面的土体。
边坡种类：天然边坡由于地质作用自然形成的边坡，如山坡、 江河的岸坡等；人工边坡经过人工开挖、填筑等方式形成的坡面， 。 如基坑、渠道、土石坝、路堤等边坡
单元体下土体可提供的最大抗滑力 Tf Ntg W cos tg
Fs
Tf TJ
W cos tg W sin J
cos tg sin w sin
tg
sattg
对单位土体来说
土粒作为考察对象，土体自重就是有效重量
滑坡的危害性 人工边坡防止滑坡 天然边坡防止滑坡 稳定性分析时一定要认真、慎重地对待
土坡滑动面的位置
除非土体中存在有明显的薄弱环节，一般情况下是 不知道的。
计算时，假定若干可能的滑动面，分别求出它们的 抗滑安全系数（安全系数=下滑/最大抗滑），从中 找出最小值，以此来代表土坡的稳定安全系数，而 与此相应的滑动面也就是最危险的滑动面。