滑坡稳定性分析与安全系数取值研究
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滑坡的稳定性评价
滑坡稳定性评价涉及到多个学科领域，如地质工程、岩土工程、环境 工程等，通过研究与实践，可以促进相关科研领域的发展。
02
CATALOGUE
滑坡稳定性评价方法
定性评价方法
历史分析法
通过分析滑坡的历史变化和活 动情况，评估滑坡的稳定性。
地质勘查法
通过地质勘查，了解滑坡的地质 构造、岩土性质、地下水状况等 因素，评估滑坡的稳定性。
土体结构
土体的颗粒组成、含水率、密实度等对滑坡的稳定性 有较大影响。
地下水位
地下水位的高低和变化对滑坡的稳定性有较大影响。
水文地质因素
降雨
河流、湖泊等水体
长时间的降雨会使土体饱和，增加滑 坡发生的风险。
水体对斜坡的侵蚀和冲刷作用会降低 滑坡的稳定性。
地下水
地下水对岩土的软化作用会降低滑坡 的稳定性。
结构分析法
通过分析滑坡的结构特征，如 滑面、滑体、滑床等，评估滑 坡的稳定性。
经验法
根据经验判断滑坡的稳定性， 通常基于对类似滑坡的观察和
比较。
定量评价方法
极限平衡法
通过计算滑坡的极限平衡状态，评估滑坡的 稳定性。
离散元法
通过建立滑坡的离散模型，模拟滑坡的块体 运动和相互作用，评估滑坡的稳定性。
有限元法
滑坡的稳定性评价
目录
• 引言 • 滑坡稳定性评价方法 • 滑坡稳定性影响因素分析 • 滑坡稳定性评价案例分析 • 滑坡稳定性评价的展望与建议
01
CATALOGUE
引言
滑坡的定义与分类
定义
滑坡是指斜坡上的岩土体在重力作用 下，沿着一定的软弱面或软弱带整体 向下滑动的地质现象。
分类
根据滑坡的滑动速度，可分为高速滑 坡、中速滑坡和低速滑坡；根据滑坡 体的物质组成，可分为黄土滑坡、粘 性土滑坡和岩石滑坡等。
02
CATALOGUE
滑坡稳定性评价方法
定性评价方法
历史分析法
通过分析滑坡的历史变化和活 动情况，评估滑坡的稳定性。
地质勘查法
通过地质勘查，了解滑坡的地质 构造、岩土性质、地下水状况等 因素，评估滑坡的稳定性。
土体结构
土体的颗粒组成、含水率、密实度等对滑坡的稳定性 有较大影响。
地下水位
地下水位的高低和变化对滑坡的稳定性有较大影响。
水文地质因素
降雨
河流、湖泊等水体
长时间的降雨会使土体饱和，增加滑 坡发生的风险。
水体对斜坡的侵蚀和冲刷作用会降低 滑坡的稳定性。
地下水
地下水对岩土的软化作用会降低滑坡 的稳定性。
结构分析法
通过分析滑坡的结构特征，如 滑面、滑体、滑床等，评估滑 坡的稳定性。
经验法
根据经验判断滑坡的稳定性， 通常基于对类似滑坡的观察和
比较。
定量评价方法
极限平衡法
通过计算滑坡的极限平衡状态，评估滑坡的 稳定性。
离散元法
通过建立滑坡的离散模型，模拟滑坡的块体 运动和相互作用，评估滑坡的稳定性。
有限元法
滑坡的稳定性评价
目录
• 引言 • 滑坡稳定性评价方法 • 滑坡稳定性影响因素分析 • 滑坡稳定性评价案例分析 • 滑坡稳定性评价的展望与建议
01
CATALOGUE
引言
滑坡的定义与分类
定义
滑坡是指斜坡上的岩土体在重力作用 下，沿着一定的软弱面或软弱带整体 向下滑动的地质现象。
分类
根据滑坡的滑动速度，可分为高速滑 坡、中速滑坡和低速滑坡；根据滑坡 体的物质组成，可分为黄土滑坡、粘 性土滑坡和岩石滑坡等。
基于GeoSlope对滑坡体稳定性与安全性的分析_魏一绗
工程技术
与产业经济
基于 GeoSlope 对滑坡体稳定性与安全性的分析
□ 魏一绗 何 源 马 敏
611756） （西南交通大学土木工程学院 摘 四川・成都
要： 边坡是人类生存及工程活动中最基本也是最常见的自然地质环境之一。 由于边坡失稳而引起的灾害对
人类生活和发展造成重大影响， 对于边坡稳定性的研究也因此成为了岩土工程领域的热点。 以上田镇的一个滑 坡剖面的稳定分析为例， 通过 Geo-Studio 中 Slope/W 模块的功能分析其稳定性。 关键词： 滑坡坡面 中图分类号： TU311 Geo-Slope 稳定性分析 文章编号： 1007-3973 （2012） 005-019-02 文献标识码： A
对水平方向坐标的函数，然后根据整个滑动体边界条件求出 问题的解答。 4 计算数据
岩土体物理力学参数 （覆盖层）
—— 科协论坛 ・ 2012 年第 5 期 （下） ——
19
工程技术
与 产业经济
“三全” 管理在公路施工质量管理中的运用
□ 王延军
山东・东营 257000） （胜利油田胜利工程建设(集团)有限责任公司 摘 关键词： “三全” 管理 中图分类号： C931 公路施工 质量 文章编号： 1007-3973 （2012） 005-020-02 (1“三全” ) 管理的对象是全面的。所谓的对象是全面是指 整个工程项目的质量， 不仅包括生产中的产品质量， 还包括与 产品质量有关的各项工程质量和工作质量，如方案决策的质 量、 成本质量、 交货期质量、 服务质量等。公路施工企业要通 过提高各方面的工作质量， 以确保公路质量的提高。 (2) 全面质量管理的范围是全面的， 要求实现全过程的质 量管理。 对产品生产经营的整个过程， 都要进行质量管理。 质 量管理工作从原来的生产过程控制扩大到市场调研、 设计、 试 制、 原材料的采购供应、 产品的制造、 辅助生产、 销售和售后服 务。 产品质量始于设计， 成于制造， 终于使用。 企业要树立 “下 一道工序就是用户” 的思想意识， 每道工序的质量都得到保证， 形成从产品设计到销售、 使用的全面质量管理。 (3) 参加人员必须是全面的， 即全员性的质量管理。要树 立 “质量管理， 人人有责” 的概念， 使企业的决策者、 职能人员、 操作人员等全体人员都来关心产品质量，对质量负贵。广泛 开展质量小组 （QC 小组） 活动， 使全体员工自觉地参与质量管 理工作。 (4)管理的方法是全面的。在质量管理中要综合运用各种 管理技术、 专业技术和科学方法， 形成一套全面的质量管理方 法体系。随着科学技术的发展，影响产品质量的因素越来越 以上数据可以看出暴雨及地震对稳定性影响较大。 安全系数计算成果 (2) 暴雨工况下， 剖面自然边坡的整体稳定性变化规律与 天然工况基本一致， 但是， 受降雨入渗的影响， 边坡的地下水位 有所上升， 覆盖层饱和区扩大， 岩土体抗剪强度降低， 为简化计 算， 将覆盖层参数设为饱和， 故暴雨工况边坡的整体抗滑稳定 安全系数较天然工况有着明显的减小。 (3) 边坡稳定性可靠度分析表明， 暴雨工况下该自然边坡 的失效概率为零， 剖面自然边坡整体处于稳定状态。 但为了防 止边坡开挖后雨水入渗导致局部失稳， 边坡应做好坡体及坡面 排水措施， 开挖排水洞等。 ( 4)地震工况下， 采用 50 年内超越概率 10% 地震烈度 （ah =0.116g， av=2/3 ah） 。地震工况自然边坡的抗滑稳定安全系数 与天然工况及暴雨工况的变化规律基本一致。普通地震工况 (1)通过剖面的计算结果可得该边坡在天然工况下的整体 稳定系数为 1.269， 处于稳定状态。在暴雨工况下整体稳定系 数为 1.116， 接近规范要求， 但仍处于稳定状态。在地震工况 下， 无暴雨情况下整体稳定系数为 1.051， 而在有暴雨的情况下 整体稳定系数为 0.913， 小于规范允许值， 处于欠稳定状态。 从
与产业经济
基于 GeoSlope 对滑坡体稳定性与安全性的分析
□ 魏一绗 何 源 马 敏
611756） （西南交通大学土木工程学院 摘 四川・成都
要： 边坡是人类生存及工程活动中最基本也是最常见的自然地质环境之一。 由于边坡失稳而引起的灾害对
人类生活和发展造成重大影响， 对于边坡稳定性的研究也因此成为了岩土工程领域的热点。 以上田镇的一个滑 坡剖面的稳定分析为例， 通过 Geo-Studio 中 Slope/W 模块的功能分析其稳定性。 关键词： 滑坡坡面 中图分类号： TU311 Geo-Slope 稳定性分析 文章编号： 1007-3973 （2012） 005-019-02 文献标识码： A
对水平方向坐标的函数，然后根据整个滑动体边界条件求出 问题的解答。 4 计算数据
岩土体物理力学参数 （覆盖层）
—— 科协论坛 ・ 2012 年第 5 期 （下） ——
19
工程技术
与 产业经济
“三全” 管理在公路施工质量管理中的运用
□ 王延军
山东・东营 257000） （胜利油田胜利工程建设(集团)有限责任公司 摘 关键词： “三全” 管理 中图分类号： C931 公路施工 质量 文章编号： 1007-3973 （2012） 005-020-02 (1“三全” ) 管理的对象是全面的。所谓的对象是全面是指 整个工程项目的质量， 不仅包括生产中的产品质量， 还包括与 产品质量有关的各项工程质量和工作质量，如方案决策的质 量、 成本质量、 交货期质量、 服务质量等。公路施工企业要通 过提高各方面的工作质量， 以确保公路质量的提高。 (2) 全面质量管理的范围是全面的， 要求实现全过程的质 量管理。 对产品生产经营的整个过程， 都要进行质量管理。 质 量管理工作从原来的生产过程控制扩大到市场调研、 设计、 试 制、 原材料的采购供应、 产品的制造、 辅助生产、 销售和售后服 务。 产品质量始于设计， 成于制造， 终于使用。 企业要树立 “下 一道工序就是用户” 的思想意识， 每道工序的质量都得到保证， 形成从产品设计到销售、 使用的全面质量管理。 (3) 参加人员必须是全面的， 即全员性的质量管理。要树 立 “质量管理， 人人有责” 的概念， 使企业的决策者、 职能人员、 操作人员等全体人员都来关心产品质量，对质量负贵。广泛 开展质量小组 （QC 小组） 活动， 使全体员工自觉地参与质量管 理工作。 (4)管理的方法是全面的。在质量管理中要综合运用各种 管理技术、 专业技术和科学方法， 形成一套全面的质量管理方 法体系。随着科学技术的发展，影响产品质量的因素越来越 以上数据可以看出暴雨及地震对稳定性影响较大。 安全系数计算成果 (2) 暴雨工况下， 剖面自然边坡的整体稳定性变化规律与 天然工况基本一致， 但是， 受降雨入渗的影响， 边坡的地下水位 有所上升， 覆盖层饱和区扩大， 岩土体抗剪强度降低， 为简化计 算， 将覆盖层参数设为饱和， 故暴雨工况边坡的整体抗滑稳定 安全系数较天然工况有着明显的减小。 (3) 边坡稳定性可靠度分析表明， 暴雨工况下该自然边坡 的失效概率为零， 剖面自然边坡整体处于稳定状态。 但为了防 止边坡开挖后雨水入渗导致局部失稳， 边坡应做好坡体及坡面 排水措施， 开挖排水洞等。 ( 4)地震工况下， 采用 50 年内超越概率 10% 地震烈度 （ah =0.116g， av=2/3 ah） 。地震工况自然边坡的抗滑稳定安全系数 与天然工况及暴雨工况的变化规律基本一致。普通地震工况 (1)通过剖面的计算结果可得该边坡在天然工况下的整体 稳定系数为 1.269， 处于稳定状态。在暴雨工况下整体稳定系 数为 1.116， 接近规范要求， 但仍处于稳定状态。在地震工况 下， 无暴雨情况下整体稳定系数为 1.051， 而在有暴雨的情况下 整体稳定系数为 0.913， 小于规范允许值， 处于欠稳定状态。 从
滑坡稳定性分析与安全系数取值研究
滑坡稳定性分析与安全系数取值研究第17卷第3期2006年9月中国地质灾害与防治学报TheChineseJournalofGeologicalHazardandControlVol.17No.3Sep.2006徐青,陈士军,陈胜宏(武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉430072)摘要:在地质灾害中,滑坡灾害分布最广、发生频率最高、危害最大,是我国地质灾害防治的主要对象。
滑坡研究的主要任务之一是稳定性分析。
论文针对三板溪水电站进水口滑坡和水布垭水电站大岩淌滑坡,分别采用刚体极限平衡法、块体单元法、有限单元法对稳定安全系数和条间推力分布曲线进行分析和比较,研究各种方法的差异和计算精度,以及各种方法稳定安全系数的取值标准,希望为水利水电工程边坡设计规范有关有限单元法、块体单元法条目的编写和相应的允许安全系数取值标准的制定提供一定的参考。
研究结果表明:1块体单元法计算的安全系数与刚体极限平衡法计算的安全系数可以采用相同的取值标准,而有限单元法计算的安全系数取值标准可适当降低;o 块体单元法计算的条间水平推力、条间剪切力与刚体极限平衡法(尤其是Sarma法)计算的条间水平推力、条间剪切力非常相近,有限单元法计算的条间水平推力、条间剪切力较小;?分析方法、力学模型与参数取值应与安全系数取值标准相匹配。
关键词:地质灾害;滑坡;安全系数;刚体极限平衡法;块体单元法;有限单元法;三板溪滑坡文章编号:1003-8035(2006)03-0058-05 中图分类号:P642122文献标识码:A31 引言滑坡稳定安全系数是判断滑坡是否稳定及决定滑坡治理投资大小的一项重要指标,直接关系着工程的安全性、经济性与合理性。
鉴于水利水电工程尚未制定滑坡设计规范,本文分别采用刚体极限平衡法[4,6~9]主体部分高程43010~57010m,体积约34万m。
滑坡体地形高陡,坡度为32b~38b。
滑坡体构成较为复杂,高程59210m以下主要为巨型块石、碎石。
汪家坪滑坡的稳定性分析与计算
度： 滑动带厚 度几 ｃ 至 几十 ｃ 变化 幅度较 大 。 ｍ ｍ，
２ ５ 滑坡 变形破坏 特征 ． 该 滑坡 的变形 破 坏 表现 为地 表 形 成错 台 ， 田坎
毁 坏 ， 坡 南 区及 滑 坡 前 缘 附 近 张 裂 缝 十 分 发 育 ， 滑 滑
根 据钻 探 和槽 探 结果 ， 体 土 由第 四系堆 积物 滑
（） ４ 分布形 态 ： 在空 间上呈 略有起 伏 的板状 。
（ ） 深 ： 带 在 １ １勘 探 线 埋 深 １ ． ， ５埋 滑 — ６ ９ｍ 在
１ ． ７ 。 Ｏ ３ 。
汪 家 坪 滑坡 位 于什 邡市 蓥华 镇 天 宝村 汪家 坪 ， 根 据踏 勘发 现的错 台 、 缝 及其 他 地 面变 形 分布 情 裂 况， 结合 钻孔 揭露 滑带深 度情况 ， 滑坡 体沿主滑方 向
碎 石土 ， 下伏 薄层 泥 质 灰 岩 。碎 （ ） 块 石类 土 为崩 塌
和 滑坡 、 堆积 的岩 块 、 石 土 组 成结 构 松 散 、 Ｌ 度 碎 孑隙 高、 透水 性较 好 ； 质 黏 土 由可 塑 状 Ｉ 质 黏 土 组 粉 内粉
工技 术规 范 》 ＧＢ ５ ３ ０ ２ ０ ｛ 筑 边 坡 工 程 技 及 ０３－ ０ ２ 建
３ 滑 坡 稳 定 性 分 析
３ １ 滑 坡 稳 定 性 影 响 因 素 ．
（） ５ 降雨 及地 下水 的影 响 ： 汪家 坪 滑坡滑 体 主要
为石 灰岩 风化后形 成 的碎块 石土 ， 碎石 含量较 高 。 坡 体物 质透 水性较好 ， 降雨 多在 重 力 作用 下 入 渗 至 坡
影 响滑坡 稳定 性 的综合 因 素有 ：
成， 夹含 量不 等 的灰 岩 碎 石 ， 残积 物 ， 为 主要 分 布 于 汪 家坪斜 坡 和 台地 上 ； 厚层状 细 晶灰岩 、 白云 质灰 岩
滑坡抗剪参数反算时稳定系数选择
滑坡抗剪参数反算时稳定系数选择定性系数的计算，离不开滑坡抗剪参数的选取。
通常取得抗剪强度指标的方法有仪器测定法、反算法和经验数据对比法。
由于滑带岩土介质的多样性，成因、成分和结果的复杂性和不均匀性，以及强度随外界因素变化的可变性，加之滑动过程本身多样性和复杂性，使仪器测定法很难准确模拟滑带岩土的实际受力状态和变化过程，因此，试验数据很难直接用于计算。
在我们实际工作中，多采用以反算为主，参考试验数据和经验指标的综合方法。
今天我将谈谈我在实际工作中，使用反算法时，对滑坡稳定系数取值的理解及应用。
反算法可分为恢复山体平衡和不恢复山体平衡两种情况。
恢复山体平衡法使用于近期滑动过的滑坡，而且可以恢复滑动瞬间的形状，我们认为其处于平衡状态，反算时其稳定系数取1当然合适。
但是，在我所遇到的滑坡勘察中，古滑坡或老滑坡较多，恢复其原始地非常困难，因此，我们一般根据滑坡所处的发育阶段（定性分析），判断当前相应的稳定性，给出一个稳定性系数，假定一个参数，用现有的一个断面反算，或利用二个断面联立进行反算，其公式在此我就不列举。
如何判断其稳定性和所处的发育阶段其实是摆在我们面前的首要问题，我查阅了部分书籍及论文，其对滑坡的发展划分阶段及稳定系数取值的阐述均有所不同，使我在反算时，取滑坡稳定系数，产生了困惑。
现将我查阅的资料分述如下：1、《铁工程不良地质勘查规程》中将滑坡发育阶段分为三阶段，见表1.1。
这本规范是铁老大所编，应该是比较权威的，其表中滑坡主要标志的描述非常详细，值得借鉴，但其对各阶段的稳定系数的取值叙述的较为模糊，并给出一个确定的区间。
见下表。
阶段判别式主要标志蠕动阶段Ks1＞Ks≥1斜坡面上出现不连续裂缝，局部有起，错台或向坡下微量移动现象。
在蠕动、挤压剧烈地段，可见垂直裂缝或呈弧形展布的裂缝并有局部的小规模坍塌。
滑动阶段Ks＜1滑坡周界已形成，主裂缝贯通，错台清晰，滑动面已形成。
滑坡体沿滑动面缓慢或快速整体向坡下移动。
基于ABAQUS的滑坡稳定性分析及防治效果研究
岩体本构关系 为理 想 弹塑性 ， 性模 型采 用线 性 Ｍ ｈ．ｏ ． 塑 ｏ ｒ ｕ Ｃ
图４ 剖面 Ｉ Ｉ — 的应力场
ｌｍ ｏ ｂ模型 ， 采用非关联流动法则 （ 不考虑 剪胀性 ） 。Ｍｏｒ ｏ ｌ ｂ ２ ２． 应变场分析 ｈ－ ｕｏ ． ２ Ｃ ｍ
收 稿 日期 ：０ ２ ０ —４ ２ １ —４ １ 作 者简 介 ： 闫广 天 （９ １ ， ， 级工 程 师 １７ 一） 男 高
模 型的材料参数 见表 １ 。
表 １ 模型参数
参 数 弹性模量 Ｅ ａ Ｐ 泊松 比“ 密度Ｐ ｋ／ ０ ｇｉ ｎ 内摩擦 角 （ ） 。 粘聚力 ｃＰ ，ａ
２ １ 边坡模 型 简介 ．
本 次对 滑坡 的稳 定性计算 中， 滑坡 统一选 择主剖 面 Ｉ Ｉ — 及 Ⅱ一 Ⅱ， Ⅲ一 Ⅲ进行计算 （ 见图 １ ～图 ３ 。选择 两种工况 ： ） 只有 自 重 的情 况和 自重 ＋暴雨的情况 。
体 现。
Ｓ． ｉｅ Ｍ ｓｓ
（ ｖ ：５ ） Ａ ｇ７ ％
■ ＋ ８７ ｅ＋ ６ １ ５＋ ｌ ２ ｅ０ ６ ７ ｏ ｏ
． ．
４１ －
Ｉ Ｉ： 琵
＋勰 ９ ＿
＋３ｅ ｉ ６１＋ ． ０ ６ ｌ ｉ２ ■：６ｅ； ｉ ：７ ｔ２ ５ ０
．
图 ２ 剖面 Ⅱ一 Ⅱ示意图
１ 模拟服从 经典 Ｍｏｒ ｏ ｌ ｂ屈服准则 的材料 ； ） ｈ— ｕｏ Ｃ ｍ ２ 允许材料各项 同性硬化或软化 ； ） ３ 采用光滑 的塑 性 流动 势 ， 动势在 子 午 面上 为双 曲线 形 ） 流 状， 在偏应 力平 面上为分段椭圆形 ；
近东西 向展布 ， 主滑线纵长 ２ ３ｉ， １ 横宽约 １３ｎ， ｎ ５ ｌ面积 ３ ８ ２５９ｉ ， ｎ 平均厚度约 ７ｉ， 体积约 ２２ ｎ ．８×１ ｎ ， 整体 上看 整个滑坡 主滑 ０Ｉ 从
某滑坡工程稳定性计算与分析
角砾 、 碎 石组 成 ， 多为 干燥 状态 。从 滑坡形 态及 变形
Ｔ Ｏ ２ ｌ ８ —２ Ｏ Ｏ ６ ） 的相 关要 求 ， 并 结 合该 滑坡 灾害 的特 点， 采用 刚体 极 限平 衡法 的传 递 系 数 法 定 量分 析 计 算其 稳 定性 与剩 余下 滑推力 。具 体计 算公 式 如下 ：
由于 滑坡 坡 向大致 与 岩 层倾 向垂 直 ， 再 结合 分
析 滑坡 结构 特征 、 可 能的剪 出 口情况 ， 判断 其变 形破 坏模 式 为沿 上覆 松散体 与基 岩界 面产 生滑 动 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ １ － ３ １ 作者简介 ： 徐翔（ １ ９ ８ ８ 一） ， 助理工程师， 研 究 方 向为 地 基 处 理 。
因素 影 响下可 诱发 滑坡 。根 据滑坡 的变形 破坏 现状
分析 ， 滑坡 在 天然状 态下 处 于稳定 状态 ， 在 强降雨 的
条件 下处 于欠 稳定 ～基 本 稳 定状 态 ， 并 可 能会 发 生 从 中部局 部剪 出 。 ２ ． ３ 计 算模 型 与计算 方 法的确 定
系～志 留 系茂县 群 ， 下盘 （ 南东盘） 为 上 震 旦 统灯 影 组 ～泥 盆 系月里 寨群 及 普 宁 ～江 期 牟 托 花 岗岩 体 ， 场 地 出露 的地层 主要有 志 留系茂 县 群 （ Ｓ ） 、 第 四系
Ｔ 一 Ｗ ｓ ｉ ｎ ０ ＋ Ｐｃ ｏ ｓ ０
Ｎ 一 Ｗ ｃ ｏｓ ０ ～ Ｐｓ ｉ ｎ ０ ｆ
（ ５ ）
（ ６ ）
Ｗ 一Ｖ ） ， ＋Ｆ （ 天然 或 地震 工 况 ） 或 Ｗ 一Ｖ ７
体 内土体 抗剪 强 度降低 ， 加 之人类 工程 活动 破坏 ， 如
Ｔ Ｏ ２ ｌ ８ —２ Ｏ Ｏ ６ ） 的相 关要 求 ， 并 结 合该 滑坡 灾害 的特 点， 采用 刚体 极 限平 衡法 的传 递 系 数 法 定 量分 析 计 算其 稳 定性 与剩 余下 滑推力 。具 体计 算公 式 如下 ：
由于 滑坡 坡 向大致 与 岩 层倾 向垂 直 ， 再 结合 分
析 滑坡 结构 特征 、 可 能的剪 出 口情况 ， 判断 其变 形破 坏模 式 为沿 上覆 松散体 与基 岩界 面产 生滑 动 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ １ － ３ １ 作者简介 ： 徐翔（ １ ９ ８ ８ 一） ， 助理工程师， 研 究 方 向为 地 基 处 理 。
因素 影 响下可 诱发 滑坡 。根 据滑坡 的变形 破坏 现状
分析 ， 滑坡 在 天然状 态下 处 于稳定 状态 ， 在 强降雨 的
条件 下处 于欠 稳定 ～基 本 稳 定状 态 ， 并 可 能会 发 生 从 中部局 部剪 出 。 ２ ． ３ 计 算模 型 与计算 方 法的确 定
系～志 留 系茂县 群 ， 下盘 （ 南东盘） 为 上 震 旦 统灯 影 组 ～泥 盆 系月里 寨群 及 普 宁 ～江 期 牟 托 花 岗岩 体 ， 场 地 出露 的地层 主要有 志 留系茂 县 群 （ Ｓ ） 、 第 四系
Ｔ 一 Ｗ ｓ ｉ ｎ ０ ＋ Ｐｃ ｏ ｓ ０
Ｎ 一 Ｗ ｃ ｏｓ ０ ～ Ｐｓ ｉ ｎ ０ ｆ
（ ５ ）
（ ６ ）
Ｗ 一Ｖ ） ， ＋Ｆ （ 天然 或 地震 工 况 ） 或 Ｗ 一Ｖ ７
体 内土体 抗剪 强 度降低 ， 加 之人类 工程 活动 破坏 ， 如
滑坡稳定性分析的点安全系数法
强度与滑面上平行滑动方向的剪应力之比，定义滑坡整体安全系数为单元点安全系数对滑带面积的加权平均值。采用点安全
系数分析滑坡的空间滑动机制，采用整体安全系数评价滑坡稳定性。算例分析表明，分析结果符合现场实际情况。
关 键 词：滑坡；滑动机制；点安全系数；数值计算
中图分类号：TU 443
文献标识码：A
Point safety factor method for stability analysis of landslide
s = (n × v) × n
（6）
将式（11）代入式（10），即得单元法向应力（滑 面正应力）σ n ；
同理，将式（7）表示的单元滑动方向向量单位 化后，令：
uur N ur T
图 2 空间点的应力状态 Fig.2 Stress state of space point
其分量（ sx ， s y ， sz ）为
YANG Tao1，ZHOU De-pei1，MA Hui-min2，ZHANG Zhong-ping2
（1. Department of Geotechnical Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China; 2. Northwest Research Institute of Co., Ltd. of C. R. E. C., Lanzhou 730000, China）
1引言
大型滑坡总是会造成严重后果[1－2]。对于滑坡 研究，工程界集中于研究滑坡的失稳破坏机制和稳 定性程度。其中，极限平衡法用以研究滑坡稳定性， 其发展最为成熟[3－5]。但极限平衡法只能得到整体 安全系数，无法确定滑面上各点不同的稳定程度， 因此，不能较好地分析滑坡滑动机制。随着计算机 技术的高速发展，有限元方法越来越多地在边坡工 程中得以应用，它不需要事先假定破坏面的形状或 位置，通过应力或变形的分析来确定滑坡的稳定性。 文献[6－9, 12]采用强度折减法确定滑坡的整体安 全系数，滑坡安全系数F定义为：
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建立如图 2 所示的三板溪滑坡体稳定分析块体 单元法计算模型, 包含 20 个块体、94 个离散平面、305 个结点。通过试算, 块体单元法计算的滑坡稳定安全 系数为 1110。在此安全系数条件下的滑带面上屈服 区分布如图 3 所示。 214 有限单元法分析
图 3 三板溪滑坡体滑带面上屈服区分 布图
度, 以及各种方法稳定安全系数的取值标准, 希望为水利水电工程边坡 设计规范 有关有限单 元法、块体单元 法条目的
编写和相应的允许安全系数取值标准的制定提供一定的参考。研究结 果表明: ¹ 块体 单元法计算 的安全系 数与刚体
极限平衡法计 算的安全系数可以采用相同的取值 标准, 而有 限单元 法计算的 安全系 数取值 标准可 适当降 低; º块体
大岩淌滑坡的主滑体在平面上呈狭长带状分布, 平缓且较厚, EW 向宽约 120~ 180m, SN 向长 870m, 分 布面积为 01124km2, 厚 25~ 40m, 约 390 万 m3, 占总滑 坡体体积的 6613% 。滑坡体相对高差约为 225m, 具 有较高的势能。
图 6 三板溪滑 坡体条间水平推力分布曲线 Fig. 6 Horizontal thrust distribution curve between
收稿日期: 2005- 04- 06; 修回日期: 2005- 10- 27 基金资助: 水利部科技创新项目( 合同编号 SCX2003- 21) 。 作者 简介: 徐 青, 女, ( 1965 ) ) , 博士 生, 现从 事环境 工程 与水
工结构工程的研究工作。
第3期
徐 青, 等: 滑 坡稳定性分析与安全系数取值研究
摘要 : 在地质灾害中, 滑坡灾害分布最广、发生频率最高、危害最大, 是我 国地质灾害 防治的主要 对象。滑坡 研究的主
要任 务之一是稳定性分析。论文针对三板溪水电站进水口滑坡和水布 垭水电站 大岩淌滑坡, 分别 采用刚体 极限平衡
法、块体单元法、有限单 元法对稳定安 全系 数和条 间推 力分 布曲线 进行 分析和 比较, 研 究各种 方法 的差 异和计 算精
建立三板溪滑坡体稳定分析有限单元法计算模 型, 经过若干次误差估计和网格优化, 最终优化的计 算网格如图 4 所示, 包含 3096 个四边形单元、3243 个 离散结点。通过试算, 有限单元法计算的滑坡体稳定 安全系数为 1103。在此安全系数条件下的屈服区如 图 5 所示。 215 各种方法的比较
应用块体单元法对滑坡稳定性进行分析时, 仍采 用强度储备安全系数法, 采用的滑坡稳定判据为位移 收敛和屈服区不贯通。当滑坡体处于稳定状态时, 位 移收敛, 且不超过允许值; 同时, 屈服区稳定在某处, 且不出现贯通的屈服区。当滑坡体处于失稳状态时, 时段末的位移不收敛或者位移量过大; 屈服区也随着 时步不断扩大。
第 17 卷 第 3 期 2006 年 9 月
中国地质灾害与防治学报 T he Chinese Journal of Geological Hazard and Control
Vol. 17 No. 3 Sep. 2006
滑坡稳定性分析与安全系数取值研究
徐 青, 陈士军, 陈胜宏
( 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室, 湖北 武汉 430072)
文章编号: 1003- 8035( 2006) 03- 0058- 05
中图分类号: P642122
文献标识码: A
1 引言
滑坡稳定安全系数是判断滑坡是否稳定及决定 滑坡治理投资大小的一项重要指标, 直接关系着工程 的安全性、经济性与合理性。鉴于水利水电工程尚未 制定 滑坡 设 计规 范, 本 文分 别 采用 刚 体 极限 平 衡 法[ 4,6~ 9] [ 包括 Sarma 法、剩余推力法( RTM) 、改进剩余 推力法( RTMI) [ 10] ] 、块体单元法( BEM) [5] 、有 限单元 法( FEM) 对位于贵州省清水江上的三板溪水电站进 水口滑坡和位于湖北省清江上的水布垭水电站大岩 淌滑坡进行稳定性分析, 并通过这两个滑坡工程实例 的计算成果, 分析比较各种方法的差异和计算精度。
将各种方法计算得到的安全系数汇总, 如表 2 所 示。由表 2 可以看出, 有限单元法计算的安全系数最 小, 块体单元法计算的安全系数与刚体极限平衡法计 算的安全系数非常接近。
采用 Sarma 法、剩余推力法、块体单元法 及有限
中国地质灾害与防治学报
60
ZHONGGUO DIZHIZAIHAI YU FANGZHI XUEBAO
本文的结果可为水利水电工程边坡设计规范有 关有限单元法、块体单元法条目的编写和相应的允许 安全系数取值标准的制定提供参考。
2 三板溪滑坡稳定性分析
211 滑坡概况 三板溪滑坡体分布于电站进水口右侧 Ö 号冲沟
上游大支沟内。支沟上游边坡为一顺层坡面, 下游边 坡上部为一连续的 NW 向陡崖, 滑坡体分布 高程为 37510~ 65710m, 厚 度 为 510 ~ 4010m, 平 均 厚 度 为 15120m, 约 44 万 m3。其中, 水 库正 常蓄 水位 ( 高 程 47510m) 以下约 6 万 m3, 正常蓄水位以上约 38 万 m3。
主体部分高程 43010~ 57010m, 体积约 34 万 m3。滑 坡体地形高陡, 坡度为 32b~ 38b。滑坡体构成较为复 杂, 高程 59210m 以下主 要为巨 型块石、碎石。高 程 59210~ 61310m 为碎石夹粘土, 块径约为 015~ 110m, 含量约为 50% ~ 60% 。高程 61310m 以上具残余坡积 物。基岩为凝灰质粉细砂岩, 岩层产状为 N31bE, SE N 31b~ 42b。滑坡体与基岩之间的滑带为灰黄色可塑 至软塑状粘土, 厚度约为 015m。距陡崖前缘 25~ 30m 有一条宽 10~ 32m 的高陡倾角断层破碎带。
3 大岩淌滑坡稳定性分析
图 5 三板溪滑坡体有限元计算屈服区分布图 Fig. 5 Yield region distribution of the Sanbanxi landslide ( by FEM)
单元法分别计算的条间水平推力分布曲线( 图 6) 。
表 2 各种方法计算的三板溪滑坡的稳定安全系数
29000 0140 161 5 221 0
Fig. 3 Yield region distribution of the slide face
仍采用强度储备安全系数法计算滑坡稳定安全 系数。在已经满足误差精度的有限元优化网格模型 中, 以折减后的强度参数作为材料参数进行非线性有 限元迭代计算。当发生屈服的区域贯通, 形成滑动通 道, 或者非线性计算发散, 则滑坡处于失稳状态, 说明 折减系数估计过大; 当屈服区没有贯通, 或非线性计 算没有发散, 则滑坡处于稳定状态, 说明折减系数估 计过小。
三板溪滑坡体狭长而单薄, 滑面形状复杂。滑坡 在天然状态下, 地下水位位于滑动面以下, 所以计算 时没有考虑地下水的作用。表 1 为滑坡物理力学性 质参数。 212 刚体极限平衡法分析
将主滑面上的滑坡体划 分为 20 个条块( 图 1) 。 分别采用 Sarma 法、剩余推力法、改进剩余推力法对 滑坡体的稳定性进行分析, 强度储备安全系数的计算 结果为: Sarma 法计算的安全系数为 1110807, 剩余推 力法计算的安全系数为 1113809, 改进剩余推力法计
Table 3 Physical and mechanical parameters of the
rock soil body in Dayantang landslide
Байду номын сангаас
岩土体
参数 天然重度 弹性模量
内聚力 内摩擦角
( kNPm3 )
泊松比
( kPa)
( kPa)
( b)
滑坡体 滑带 基岩
2310
59
算的安全系数为 1110458。
表 1 三板溪滑 坡岩土体物理力学性质参数 Table 1 Physical and mechanical parameters of the rock
and soil body in Sanbanxi landslide
岩土体
参数 天然重度 弹性模量 泊松比 内聚力 内摩擦角
Table 2 Safety factors of the Sanbanxi landslide
computed by different methods
Sarma 法
RTM
RTM I
BEM
FEM
11 10807
1113809
1110458
1110
11 03
311 滑坡工程概况 大岩淌滑坡位于清江左岸大崖东侧脚下, 上距坝
图 1 天然状态下主滑面 S0 断面条分模型 Fig. 1 Slice model of the S0 section under
the natural condition
由计算结果可以看出, 剩余推力法计算出的安全 系数高于上限解的 Sarma 法。因为 三板溪滑坡的滑 面坡度较陡, 在剩余推力法的计算中, 不少条块之间 出现了剪切力超出极限抗剪强度的现象。改进剩余 推力法计算的安全系数与 Sarma 法比较接近, 且稍偏 低。说明改进剩余推力法考虑了条分面上的极限抗 剪强度条件后, 计算结果更加合理[ 10] 。 213 块体单元法分析
2006 年
图 4 三板溪滑坡稳定分析的有限单元法计算网格 Fig. 4 Finite element mesh for the stability analysis of Sanbanxi landslide
出现上述结果的原因是: 块体单元法与刚体极限 平衡法具有相近的理论基础和基本假定, 即都是假定 滑面及条分面上的剪切力达到了极限状态; 而有限单 元法考虑滑坡体既有处于屈服区的部分, 也有处于弹 性区的部分, 条分面上既不完全屈服, 也不完全弹性, 说明有限单元法没有像其他方法那样最为充分地考 虑条分面 上的抗剪强度, 是一种 相对比较精确 的方 法。由此可以得出结论: 有限单元法的允许安全系数 可比刚体极限平衡法取得低一些; 而块体单元法的允 许安全系数则可与刚体极限平衡法取得基本相同。
图 3 三板溪滑坡体滑带面上屈服区分 布图
度, 以及各种方法稳定安全系数的取值标准, 希望为水利水电工程边坡 设计规范 有关有限单 元法、块体单元 法条目的
编写和相应的允许安全系数取值标准的制定提供一定的参考。研究结 果表明: ¹ 块体 单元法计算 的安全系 数与刚体
极限平衡法计 算的安全系数可以采用相同的取值 标准, 而有 限单元 法计算的 安全系 数取值 标准可 适当降 低; º块体
大岩淌滑坡的主滑体在平面上呈狭长带状分布, 平缓且较厚, EW 向宽约 120~ 180m, SN 向长 870m, 分 布面积为 01124km2, 厚 25~ 40m, 约 390 万 m3, 占总滑 坡体体积的 6613% 。滑坡体相对高差约为 225m, 具 有较高的势能。
图 6 三板溪滑 坡体条间水平推力分布曲线 Fig. 6 Horizontal thrust distribution curve between
收稿日期: 2005- 04- 06; 修回日期: 2005- 10- 27 基金资助: 水利部科技创新项目( 合同编号 SCX2003- 21) 。 作者 简介: 徐 青, 女, ( 1965 ) ) , 博士 生, 现从 事环境 工程 与水
工结构工程的研究工作。
第3期
徐 青, 等: 滑 坡稳定性分析与安全系数取值研究
摘要 : 在地质灾害中, 滑坡灾害分布最广、发生频率最高、危害最大, 是我 国地质灾害 防治的主要 对象。滑坡 研究的主
要任 务之一是稳定性分析。论文针对三板溪水电站进水口滑坡和水布 垭水电站 大岩淌滑坡, 分别 采用刚体 极限平衡
法、块体单元法、有限单 元法对稳定安 全系 数和条 间推 力分 布曲线 进行 分析和 比较, 研 究各种 方法 的差 异和计 算精
建立三板溪滑坡体稳定分析有限单元法计算模 型, 经过若干次误差估计和网格优化, 最终优化的计 算网格如图 4 所示, 包含 3096 个四边形单元、3243 个 离散结点。通过试算, 有限单元法计算的滑坡体稳定 安全系数为 1103。在此安全系数条件下的屈服区如 图 5 所示。 215 各种方法的比较
应用块体单元法对滑坡稳定性进行分析时, 仍采 用强度储备安全系数法, 采用的滑坡稳定判据为位移 收敛和屈服区不贯通。当滑坡体处于稳定状态时, 位 移收敛, 且不超过允许值; 同时, 屈服区稳定在某处, 且不出现贯通的屈服区。当滑坡体处于失稳状态时, 时段末的位移不收敛或者位移量过大; 屈服区也随着 时步不断扩大。
第 17 卷 第 3 期 2006 年 9 月
中国地质灾害与防治学报 T he Chinese Journal of Geological Hazard and Control
Vol. 17 No. 3 Sep. 2006
滑坡稳定性分析与安全系数取值研究
徐 青, 陈士军, 陈胜宏
( 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室, 湖北 武汉 430072)
文章编号: 1003- 8035( 2006) 03- 0058- 05
中图分类号: P642122
文献标识码: A
1 引言
滑坡稳定安全系数是判断滑坡是否稳定及决定 滑坡治理投资大小的一项重要指标, 直接关系着工程 的安全性、经济性与合理性。鉴于水利水电工程尚未 制定 滑坡 设 计规 范, 本 文分 别 采用 刚 体 极限 平 衡 法[ 4,6~ 9] [ 包括 Sarma 法、剩余推力法( RTM) 、改进剩余 推力法( RTMI) [ 10] ] 、块体单元法( BEM) [5] 、有 限单元 法( FEM) 对位于贵州省清水江上的三板溪水电站进 水口滑坡和位于湖北省清江上的水布垭水电站大岩 淌滑坡进行稳定性分析, 并通过这两个滑坡工程实例 的计算成果, 分析比较各种方法的差异和计算精度。
将各种方法计算得到的安全系数汇总, 如表 2 所 示。由表 2 可以看出, 有限单元法计算的安全系数最 小, 块体单元法计算的安全系数与刚体极限平衡法计 算的安全系数非常接近。
采用 Sarma 法、剩余推力法、块体单元法 及有限
中国地质灾害与防治学报
60
ZHONGGUO DIZHIZAIHAI YU FANGZHI XUEBAO
本文的结果可为水利水电工程边坡设计规范有 关有限单元法、块体单元法条目的编写和相应的允许 安全系数取值标准的制定提供参考。
2 三板溪滑坡稳定性分析
211 滑坡概况 三板溪滑坡体分布于电站进水口右侧 Ö 号冲沟
上游大支沟内。支沟上游边坡为一顺层坡面, 下游边 坡上部为一连续的 NW 向陡崖, 滑坡体分布 高程为 37510~ 65710m, 厚 度 为 510 ~ 4010m, 平 均 厚 度 为 15120m, 约 44 万 m3。其中, 水 库正 常蓄 水位 ( 高 程 47510m) 以下约 6 万 m3, 正常蓄水位以上约 38 万 m3。
主体部分高程 43010~ 57010m, 体积约 34 万 m3。滑 坡体地形高陡, 坡度为 32b~ 38b。滑坡体构成较为复 杂, 高程 59210m 以下主 要为巨 型块石、碎石。高 程 59210~ 61310m 为碎石夹粘土, 块径约为 015~ 110m, 含量约为 50% ~ 60% 。高程 61310m 以上具残余坡积 物。基岩为凝灰质粉细砂岩, 岩层产状为 N31bE, SE N 31b~ 42b。滑坡体与基岩之间的滑带为灰黄色可塑 至软塑状粘土, 厚度约为 015m。距陡崖前缘 25~ 30m 有一条宽 10~ 32m 的高陡倾角断层破碎带。
3 大岩淌滑坡稳定性分析
图 5 三板溪滑坡体有限元计算屈服区分布图 Fig. 5 Yield region distribution of the Sanbanxi landslide ( by FEM)
单元法分别计算的条间水平推力分布曲线( 图 6) 。
表 2 各种方法计算的三板溪滑坡的稳定安全系数
29000 0140 161 5 221 0
Fig. 3 Yield region distribution of the slide face
仍采用强度储备安全系数法计算滑坡稳定安全 系数。在已经满足误差精度的有限元优化网格模型 中, 以折减后的强度参数作为材料参数进行非线性有 限元迭代计算。当发生屈服的区域贯通, 形成滑动通 道, 或者非线性计算发散, 则滑坡处于失稳状态, 说明 折减系数估计过大; 当屈服区没有贯通, 或非线性计 算没有发散, 则滑坡处于稳定状态, 说明折减系数估 计过小。
三板溪滑坡体狭长而单薄, 滑面形状复杂。滑坡 在天然状态下, 地下水位位于滑动面以下, 所以计算 时没有考虑地下水的作用。表 1 为滑坡物理力学性 质参数。 212 刚体极限平衡法分析
将主滑面上的滑坡体划 分为 20 个条块( 图 1) 。 分别采用 Sarma 法、剩余推力法、改进剩余推力法对 滑坡体的稳定性进行分析, 强度储备安全系数的计算 结果为: Sarma 法计算的安全系数为 1110807, 剩余推 力法计算的安全系数为 1113809, 改进剩余推力法计
Table 3 Physical and mechanical parameters of the
rock soil body in Dayantang landslide
Байду номын сангаас
岩土体
参数 天然重度 弹性模量
内聚力 内摩擦角
( kNPm3 )
泊松比
( kPa)
( kPa)
( b)
滑坡体 滑带 基岩
2310
59
算的安全系数为 1110458。
表 1 三板溪滑 坡岩土体物理力学性质参数 Table 1 Physical and mechanical parameters of the rock
and soil body in Sanbanxi landslide
岩土体
参数 天然重度 弹性模量 泊松比 内聚力 内摩擦角
Table 2 Safety factors of the Sanbanxi landslide
computed by different methods
Sarma 法
RTM
RTM I
BEM
FEM
11 10807
1113809
1110458
1110
11 03
311 滑坡工程概况 大岩淌滑坡位于清江左岸大崖东侧脚下, 上距坝
图 1 天然状态下主滑面 S0 断面条分模型 Fig. 1 Slice model of the S0 section under
the natural condition
由计算结果可以看出, 剩余推力法计算出的安全 系数高于上限解的 Sarma 法。因为 三板溪滑坡的滑 面坡度较陡, 在剩余推力法的计算中, 不少条块之间 出现了剪切力超出极限抗剪强度的现象。改进剩余 推力法计算的安全系数与 Sarma 法比较接近, 且稍偏 低。说明改进剩余推力法考虑了条分面上的极限抗 剪强度条件后, 计算结果更加合理[ 10] 。 213 块体单元法分析
2006 年
图 4 三板溪滑坡稳定分析的有限单元法计算网格 Fig. 4 Finite element mesh for the stability analysis of Sanbanxi landslide
出现上述结果的原因是: 块体单元法与刚体极限 平衡法具有相近的理论基础和基本假定, 即都是假定 滑面及条分面上的剪切力达到了极限状态; 而有限单 元法考虑滑坡体既有处于屈服区的部分, 也有处于弹 性区的部分, 条分面上既不完全屈服, 也不完全弹性, 说明有限单元法没有像其他方法那样最为充分地考 虑条分面 上的抗剪强度, 是一种 相对比较精确 的方 法。由此可以得出结论: 有限单元法的允许安全系数 可比刚体极限平衡法取得低一些; 而块体单元法的允 许安全系数则可与刚体极限平衡法取得基本相同。