岩质边坡稳定性分析计算讲解
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。
岩质边坡稳定分析彭杨皓
安全系数：根据各种因素规定的允许的稳定系数， 人为规定的，必须>1。安全系数一般取1.05~1.5。
影响安全系数取值的因素： ①岩体工程地质特征研究的详细程度； ②各种计算参数误差的大小；
③计算稳定系数时，是否考虑了全部作用力；
④计算过程中各种中间结果的误差大小； ⑤工程的设计年限、重要性以及边坡破坏后的后果。
9
0.510
1
水压力：包括渗透静水压力和渗透动水压力。
静水压力 —— 水对岩体的静压力，数值上
等于岩体受到的浮力；
U wg V
动水压力 —— 与水力梯度有关，数值上等
于岩体受到的渗流阻力；
Fr w gV i
参数的确定
参 数 获 取 试验数据
极限状态下的反算数据
⑤
⑥
破坏; 结构体为刚体,不计块体自身变形和结构面的压缩变 形; 岩体失稳是岩体在各种荷载作用下沿着结构面产生 的剪切滑移； 滑动面应力分布均匀； 不考虑滑体两侧的抗滑力。
（2）假设分析
① 首先将结构面和开挖临空面看成空间平面 , 将结
构体看成凸体 , 将各种作用荷载看成空间向量, 进 而应用几何方法研究在己知各空间平面的条件下 ,岩体内将构成多少种块体类型及其可动性,并给 予严格的数学证明。
三、 边坡岩体稳定性计算
1 单平面滑动
1.1 仅有重力作用时 滑动面上的抗滑力 Fs G cos tg j C j L 滑动力 Fr＝G sin 稳定性系数
2C j sin Fs G cos tg j C j L tg j = Fr G sin tg gH sin sin( )
（6）相关参数 稳定系数F：沿假定滑裂面的最大抗滑力与下 滑力的比值;
边坡稳定性定量分析
微风化岩质边坡的坡率允许值为 1：0.5～1:0.75，按 1:0.5 的高值比 较，对应的坡率为 63°，按 1:0.75 的低值比较，对应的坡率为 53°， 可研设计的终了台阶坡面角均为 55°，接近规范规定的允许值的低值， 远小于规范规定允许值的高值。该边坡的坡率允许值理应按规定的低值 确定，故可研设计的终了台阶坡面角接近正常值，即边坡处于稳定状态。
图 1-1 1-1'线开采终了剖面图
对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关，通系电1，力过根保管据护线生高0不产中仅工资2艺料22高试2可中卷以资配解料置决试技吊卷术顶要是层求指配，机置对组不电在规气进范设行高备继中进电资行保料空护试载高卷与中问带资题负料2荷试2，下卷而高总且中体可资配保料置障试时2卷，32调需3各控要类试在管验最路；大习对限题设度到备内位进来。行确在调保管整机路使组敷其高设在中过正资程常料1工试中况卷，下安要与全加过，强度并看工且25作尽52下可22都能护可地1关以缩于正小管常故路工障高作高中；中资对资料于料试继试卷电卷连保破接护坏管进范口行围处整，理核或高对者中定对资值某料，些试审异卷核常弯与高扁校中度对资固图料定纸试盒，卷位编工置写况.复进保杂行护设自层备动防与处腐装理跨置，接高尤地中其线资要弯料避曲试免半卷错径调误标试高方中等案资，，料要编试求5写、卷技重电保术要气护交设设装底备备置。4高调、动管中试电作线资高气，敷料中课并设3试资件且、技卷料中拒管术试试调绝路中验卷试动敷包方技作设含案术，技线以来术槽及避、系免管统不架启必等动要多方高项案中方；资式对料，整试为套卷解启突决动然高过停中程机语中。文高因电中此气资，课料电件试力中卷高管电中壁气资薄设料、备试接进卷口行保不调护严试装等工置问作调题并试，且技合进术理行，利过要用关求管运电线行力敷高保设中护技资装术料置。试做线卷到缆技准敷术确设指灵原导活则。。：对对在于于分调差线试动盒过保处程护，中装当高置不中高同资中电料资压试料回卷试路技卷交术调叉问试时题技，，术应作是采为指用调发金试电属人机隔员一板，变进需压行要器隔在组开事在处前发理掌生；握内同图部一纸故线资障槽料时内、，设需强备要电制进回造行路厂外须家部同出电时具源切高高断中中习资资题料料电试试源卷卷，试切线验除缆报从敷告而设与采完相用毕关高，技中要术资进资料行料试检，卷查并主和且要检了保测解护处现装理场置。设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。
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。
岩质边坡-加固岩质边坡稳定性分析
据Tresca破坏准则，抗剪力取抗拉力
2
的50%。
3
4 5
MIDAS IT Co., Ltd.
加固岩质边坡稳定性分析
8
Step
07 极限平衡法 > 加固材料布置(栅格方式)
操作流程
使用自动布置功能布置锚杆，自动
布置可使用栅格和线的方法，在指
1
定的位置沿水平和竖向布置锚杆。
首先在边坡1上布置锚杆。
2
Step
01 项目管理器 > 岩质边坡 > 极限平衡法
操作流程
在桌面上点击SoilWorks 程序图标，
运行程序。
1
1 在项目管理器中选择岩质边坡
2 点击主菜单 > 新项目
3 定义名称并指定保存路径后点击[确
认]
2
4 在分析方法中选择[极限平衡法]
勾选了下端不再显示对话框选项时, 将按最近建立的模型分析方法建立 新文件。可以在工具 > 环境设置中 解除勾选项。
示意图
MIDAS IT Co., Ltd.
加固岩质边坡稳定性分析
13
Step
09 强化课程
锚索抗拉计算时的参考摩擦阻力
岩石 砂砾
砂
土层类型
硬岩 软岩 风化岩
泥岩
10
20
N值
30
40
50
10
20
N值
30
40
50 粘土
周面摩擦阻力(kgf/cm2)(x102kN/m2) 15~25 10~15 6~10 6~12 1.0~2.0 1.7~2.5 2.5~3.5 3.5~4.5 4.5~7.0 1.0~1.4 1.8~2.2 2.3~2.7 2.9~3.5 3.0~4.0
岩石边坡工程之二-边坡稳定分析与评价
ci li N i tg i
Fs
条件有 (1)
Pi hi hi Hi
i
Hi+1
Pi+1
hi+1
Oi
Ti
i Wi
Ni
i Wi
Nii
Hi=Hi+1-Hi
Pi=Pi+1-Pi
将(2代 ) 入(1并 ) 整理得
根据静力平衡条件
Fzi 0，则 N i cos i Wi H i Ti sin i
2.求解方法：
由于不考虑条块间的用作力，条
块i仅受Wi、Ti、Ni的作用。
根据径向力的平衡条件Fxi 0
有 Ni Wi cosi
(1)
根据径向力的平F衡 xi 条 0,有 件
Ni Wi cosi
(1)
根据滑弧面上极限平衡 条件有
抗剪强度 Ti 安全系数
T fi ci li N i tg i
A
3)条块-2侧面切向力Hi、Hi+1
b
a
Hi+1
Wi
Pi+1
Pi
hi Hi c Ti
hi+1 d
Ni
4)土条底部的法向力Nｉ、切向力Tｉ， 条块弧 段长为li
O
R
4. 土条i平衡方程：
bB
C 7
6
5
4
3
力的平A 衡方-1程O： 1 2
Fxi Fzi
0 0
-2
Mi 0
b
a
Hi+1
Wi
Pi+1
Pi
Fs
Fs
ci li Wi cos i tg i
(2)
Fs
根据整体力矩平衡条件 ，外力对圆心的力矩 M i 0，法向
岩土工程稳定性--边坡稳定性分析方法综述
③优势面理论分析法及其发展应用
采用优势面理论分析法可确定岩坡的控稳优势面，并进行优势面 组合分析 ，找出其试算安全系数最小的优势分离体，确定边坡破坏模 型，并采用极限平衡分析法分析计算优势分离体的安全度及边坡稳定 安全系数，以此判断边坡整体稳定状况 ，从而克服和弥补经典极限分 析法中要假定滑动面、反复计算 比选最小的安全系数及相应的滑动面 的不足，提高了最小安全系数的可靠性。 在采用优势面理论分析法时，在确定控稳优势面时，一般首先要 通过野外地质调查来对研究体内的结构面加以分类，确定各候选优势 面的综合权重值，还需进一步确定优势面的力学参数，所有这些过程 都或多或少的带有经验性，都要不同程度的受到主观性的影响，但恰 恰这两方面是确定其分析结果可靠程度的关键问题，因而优势面理论 分析法存在一定的缺陷性 。因此，优势面理论分析法中引入了层次分 析法，在一定程度上提高了控稳优势面的选定客观性。
弹塑性极限平衡法从分析边坡体的应力和变形入手，由边 坡体的应力和变形特征来确定边坡体的极限平衡状态，从而避 免对边坡体最小安全系数的反复计算及比选，达到减少工作量 和提高准确率的目的。 弹塑性极限平衡法中采用强度折减法，即逐渐降低材料强 度(即降低材料抗剪强度参数c和 的方法来逼近系统的极限平 衡状态，并以屈服区的贯通来表征极限平衡状态的到达，把材 料强度折减系数(Zi)定义为系统的整体稳定安全系数(Fs)。在 地质条件、材料参数、屈服准则和本构关系正确的前提下，能 够保证由此得到的稳定安全系数为真实稳定安全系数的下限。 弹塑性极限平衡法不必假设土条间的作用力和破坏面的位 置和形状，因此，该方法能处理复杂几何轮廓和边界条件，有 广泛的适用性和良好的应用前景。
岩质边坡稳定计算
引水发电洞进口及出口高边坡稳定分析计算一、进口边坡的稳定分析计算进口边坡为斜向结构，一、二期开挖底线均在强松动岩体下限以上，主要破坏形式为圆弧面滑动，故只需按圆弧破坏面寻找最危险滑弧，并求出稳定系数。
对三期及四期开挖，除可能在强松动岩体内发生圆弧面滑动破坏外，边坡还可能沿层面、层间挤压带或裂隙面发生平面滑动破坏，计算时先按圆弧面滑动破坏在三期和四期的开挖范围内找出最危险滑弧，并结合实际裂隙面的位置，确定出三期、四期开挖的直线和折线滑动破坏面，再对同一滑面取不同的强度参数（层面参数和岩体参数）分别计算出相应的稳定系数。
1、计算方法对圆弧滑动面，稳定计算采用瑞典条分法，设计安全系数取K=1.2。
瑞典条分法法的基本假定是：（1）剪切面是个圆弧，所以安全系数K可根据绕圆心的抵抗力矩与滑动力矩的比来确定；（2）计算中不考虑分条之间的相互作用力，所以每个分条底部的反力可以直接由该分条上的荷载算出。
对直线或折线滑动面，稳定计算采用传递系数法，并用Sarma 法进行较核，设计安全系数根据不同的计算工况取不同的值。
传递系数法是极限平衡条分法中的一种，也叫剩余推力法，其基本假设为条块间的相互作用力的方向平行于上一条块的底滑面，各条块的剩余下滑力计算公式如下：F i=(W i sinαi+Q i cosαi)-(c i l i/k+(W i cosαi-U i-Q i sinαi)f i/k)+F i-1.ψi-1式中：ψi-1=cos（αi-1-αi）-f i sin（αi-1-αi）/k上式中第一项表示本条的下滑力，第二项表示本条的抗滑力，第三项表示上一条块传下来的不平衡下滑力，ψi-1称为传递系数，k为安全系数。
2、计算参数取值边坡的滑动破坏形式可分为沿层面或裂隙面的破坏和在岩体内的破坏，前者计算时，滑动面按层面参数计算，抗剪强度指标见表1。
后者滑动面按岩体参数计算，抗剪强度指标见表2。
表1 层面或裂隙面的强度参数表2 岩体的结构面强度参数3、不同工程阶段的计算工况及荷载组合进口边坡的开挖分为一期、二期、三期、四期，四期以后为水库的运行期，根据现状及水库蓄水后的运行特点，稳定分析包括现状天然条件，不同库水位，考虑地震力时的不同库水位及水库水位变化（渗透压力）等不同工况。
《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）。
第8章边坡岩体稳定性分析
第8章边坡岩体稳定性分析边坡岩体稳定性分析是边坡工程设计的关键环节之一、在建设工程中，边坡是指地质构造变化明显而形成的山坡或斜坡，而岩体是指由岩石组成的固体颗粒集合体。
在边坡岩体稳定性分析中，需要考虑边坡的土壤、岩石和水等因素对边坡稳定性的影响，以确定边坡的合理设计和安全性。
边坡岩体稳定性分析的基本原理是力学原理。
通常采用经验法、力学分析法和数值计算法等方法进行边坡稳定性分析。
其中，经验法是基于大量实际工程经验总结出来的计算方法，主要适用于简单边坡情况。
力学分析法则基于力学原理，通过分析岩体的剪切强度和荷载作用，来判断边坡的稳定性。
而数值计算法则通过有限元分析等方法，将边坡划分为若干个小单元，利用数值计算模拟岩体的应力应变分布，进行稳定性判断。
在边坡岩体稳定性分析中，常用的参数包括岩石的抗剪强度、岩石的内摩擦角、岩石的弹性模量等。
这些参数可以通过现场调查、室内试验和文献资料等方式获取。
在进行力学分析时，需要根据实际情况确定边坡的几何形状、岩体的分层结构和布设方式等信息，以便进行准确的力学计算。
同时，需要考虑边坡所受的各种荷载，包括永久荷载、活载、地震荷载和水荷载等。
在进行边坡岩体稳定性分析时，需要首先建立边坡的地质模型。
通过对边坡的地质情况进行详细调查，确定边坡的地质构造、岩层的倾角和岩层的岩性等信息。
然后，需要根据边坡的土壤和岩石特性进行实验室试验，获取各种参数，如内摩擦角、剪切强度和弹性模量等。
接下来，可以利用力学原理进行边坡的稳定性分析。
可以使用数值计算软件进行有限元分析，得到边坡各个部位的应力应变分布情况，并进行稳定性判断。
也可以通过手工计算，利用力学公式和图表进行稳定性分析。
边坡岩体稳定性分析的结果可以为工程设计提供指导。
通过分析边坡岩体的稳定性，可以确定边坡的坡度和坡向，以及采取的加固措施。
同时，还可以预测边坡未来可能发生的变形和破坏情况，以便进行风险评估和应对措施的制定。
此外，边坡岩体稳定性分析还可以指导施工过程中的安全操作，减少事故的发生。
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3.某岩体边坡如图所示，由于暴雨使其后缘垂直张裂缝瞬间 充满水，滑坡处于极限平衡状态，假定滑面长度L=50m，张 裂缝深度为10m，每延米滑体自重为G=15000KN/m，滑面 倾角为30度，滑动带岩体的内摩擦角为25度，试计算滑动带 岩体的粘聚力。
4.顺层岩质边坡内有一软弱夹层AFHB，层面CD与软弱夹层 平行，在沿CD顺层清方后，设计了两个开挖方案，方案1： 开挖坡面AEFB，坡面AE的坡率为1:0.5；方案2：开挖坡面
AGHB，坡面AG的坡率为1:0.75。试比较两个方案的优劣。
5.某洞室轴线走向为南北向,其中某工程段岩体实测岩体纵波波速为3800m/ s, 主要软弱结构面产状为倾向NE68度,倾角59度,岩石单轴饱和抗压强度为 Rc=72MPa,岩块测得纵波波速为4500m/ s,垂直洞室轴线方向的最大初始应力
为12MPa,洞室地下水呈淋雨状,水量为8L/ min,该工程岩体质量等级?
边坡稳定性计算及案例
边坡力学参数的取值
5.2边坡稳定性分析
5.3边坡稳定性评价标准
17 工程滑坡防治
《建筑基础工程设计规范》 GB50007-2011
1.陡坡上岩体被一组平行坡面、垂直层面的张裂缝切割长方 形岩块，岩块的重度为25Kn/m3，试计算在暴雨水充满裂隙 时，靠近坡面的岩块最小安全系数（含抗滑动和抗倾覆）
（注不考虑岩块两阻力和层面水压力）。
2.某很长的岩质边坡受一组节理控制，节理走向与边坡走向平行，地表 出露线距边坡顶边缘线20m，坡顶水平，节理与坡面交线盒坡顶的高差 为40m，与坡顶的水平距离10m，节理面内摩擦角35度，黏聚力c为
70kpa，岩体重度为23KN/m3，计算其抗滑稳定安全系数。