第三章边坡稳定性分析
边坡稳定性分析方法
(2) 条分法中的和求解条件
第 i 条 土 的 作 用 力
Hi+1 Wi Pi hi Hi Ti Ni Pi+1 hi+1
边坡稳定性分析方法
共n条土的未知量数目
(2)条分法中的力和求解条件
Pi o Wi是已知的 o 作用在土条体底部的力与作用点： h i Hi n Ni Ti ti 共3n个 o 作用在边界上的力及作用点： Ti o Pi Hi hi 共3(n-1)个 o （两端边界是已知的） o 假设总体安全系数为Fs (且每条Fs都相等) o Fs 共1个 o 未知数合计=3n+3(n-1)+1=6n-2
3) 假设 Hi=0（不计条间切向力） — (n-1)
(2)．安全系数公式
1 m (Cibi Witgi ) i Fs Wi sin i
sin i tg i mi cos i Fs
其中
边坡稳定性分析方法
圆心O，半径R
(3) 毕 肖 甫 法 计 算 步 骤
讨论
o 由于未知数为6n-2个 o 求解条件为4n个 o 二者相差(2n-2)
•因而出现了不同的假设条件，对应不同计算方法
§整体圆弧法：n=1, 6n-2=4个未知数，4个方程 §简单(瑞典)条分法：Pi=Hi=hi=0, ti=li/2 共2（n+1）个未知数 §其他方法： 大多是假设力作用点位置或忽略一些条间力
边坡稳定性分析方法
影响边坡稳定性主要因素及其表征参数
因 素 序号 大类 中类 组数 岩 体 结 构 结构面发育 程度 间距 结合程度 形状及大小 结构体特征 咬合程度 岩性 Ⅱ 岩石 强度 风化程度 坚硬程度 成分（胶结物） 结构（胶结程度） 构造（层厚） 岩体 完整 程度 岩体结 构类型、 完整性 指数 小类 综合 反映 表征 参数 备注
边坡稳定性分析报告.doc
边坡稳定性分析报告.doc边坡稳定性分析报告斜（边）坡稳定性分析方法综述摘要斜坡稳定性分析方法目前主要分为定性类方法、定量类方法和非确定性方法。
定性类方法和定量类方法都比较成熟，尤其以定量类方法（刚体极限平衡法和有限单元法等数值计算方法）运用较多；而非确定性方法虽然方法较多，但目前使用相对较少。
本文主要介绍三类分析方法中的一些具体方法及其原理，并对三类方法的特征及优缺点进行简单评价。
关键词斜坡稳定性分析,定性类方法,定量类方法,非确定性方法ABSTRACT Nowadays, the methods evaluating slope stability are mainly divided into qualitative methods, quantitative methods and nondeterministic methods. Qualitative methods and quantitative methods are both comparatively mature, and especially quantitative methods rigid equilibrium limit method and numerical computation methods such as finite element method are widely employed; while although there are many kinds of nondeterministic methods, they are comparatively less employed. The paper mainly introduces some specific methods and their theories of the three evaluating methods, and short comments are made on the characteristics, merits and demerits of the three evaluating methods. Key Words。
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。
岩土边坡稳定性分析
土条ef上的抗剪力为：
Si (ci' i' tan i' ) li ci' li [Wi Qi cosi ui li ] tan i'
c , ——土的有效粘聚力和有效内摩擦角，
, u i——有效应力和孔上的隙水压力，
' i i ui
28
1、土的抗剪强度莫尔—库伦强度理论 1910年莫尔(Mohr)提出材料的破坏是剪切破坏，当任一平 面上的剪应力等于材料的抗剪强度时该点就发生破坏，并提出 在破坏面上的剪应力f，是该面上法向应力，的函数，即
Hale Waihona Puke f f 当土体中任意一点在某一平面上的剪应力达到土的抗剪 强度时，就发生剪切破坏，该 点即处于极限平衡状态，根据 莫尔—库伦理论，可得到土体中—点的剪切破坏条件，即土的 极限平衡条件． 土中某点的应力状态（在压剪状态下）
• 事实上，任何斜坡和开挖边坡都会在原来长期平衡的岩土体中产生新的 应力自由面，它使得新的表层土体受到的压应力变小，进入拉张或开裂 变形状态，且不断向这个方向移动，由此造成土体增大孔隙，土体渗透 和蓄水能力增大，从而土体各项强度参数降低，压应力降低，拉应力增 大。因此，随着时间的增长和降雨次数的增加，斜坡土体的强度发生恶 性循环，土体强度降低至破坏极限点或直至零点，从而滑坡灾害产生， 这也就是斜坡工程安全设计理论的土体抗剪强度理论的参数变零的缺陷 34 性。
T W sin
分力T将使土颗粒M向下滑动，是滑动力， 而阻止土颗 粒下滑的抗滑力则是由垂直于坡面上的分力N引起的摩 16 擦力 T
T ' N tan W cos tan
抗滑力和滑动力的比值称为稳定安全系数，用K表示，亦 即 T ' W cos tan tan
3_土质边坡稳定分析原理方法70页PPT
关于稳定分析中考虑渗透力的问题
N [W (1 r u)tan c x ]/[ s(1 e tc a tnan /F )]
F n 1
N [W si n Q d]R
n 1
任意形状滑裂面的简化方法
Corps’ of Engineers Method
a
Lowe & Karafiath Method
()
2
Solutions abp(x)s(x)0
Solutions to the Force and Moment Equilibrium Equations
Chen & Morgenstern, 1983
abp(x)s(x)0
a bp (x)s(x)t(x)d x M e0
s ( x ) se e c ( )e x a x tp a e [ n ( )d dd] t( x ) a x (s c in o ta s ) e n x a ta p e n ( ) d dd ] d
Spencer 法
基本假定
d/dx0
力平衡
tan
b p(x)s
ee c()dx0
a
力矩平衡
b p ( x )se e c ( )x s (i n y co ) d x s 0 a
Example: The Clay Deposit of the Zipingpu Reservoir
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
浸 润 线
n
n
[ (W ico is uiLi Q sin i)tainciL i] j
Fi1
ji
n
n
( W isin i Q ico i)s j
i1
ji
边坡岩体稳定性分析ppt课件
V
h
边坡面附近的主应力迹线发生偏转。最大主应力与 坡面近于平行，最小主应力与坡面近于正交，向坡 体内逐渐恢复初始应力状态。 坡面上径向应力为零，为双向应力状态，向坡内逐 渐转为三向应力状态。
坡面附近产生应力集中带。在坡脚附近，最大 剪应力增高，最易发生剪切破坏。在坡肩附近， 常形成拉应力带。边坡愈陡，则此带范围愈大， 因此，坡肩附近最易拉裂破坏。 最大剪应力迹线为凹向坡面的弧线。
二、影响边坡应力分布的因素
(1)天然应力 水平天然应力使 坡体应力重分布作用加剧。 (2)坡形、坡高、坡角及坡底宽度 坡高不改变应力等值线的形状， 但改变主应力的大小。 坡角影响边坡岩体应力分布图象。 坡底宽度对坡脚岩体应力有较大 的影响。 坡面形状对重分布应力也有明显 的影响。
一、边坡岩体变形的基本类型
1、卸荷回弹 •在成坡过程中，由于荷重 不断减少，边坡岩体在减 荷方向(临空面) 产生伸长 变形，即卸荷回弹。
2、蠕变变形
边坡岩体自重应力作用 下，边坡岩体的变形将 会随时间不断增加，蠕 变变形。
当边坡内的应力未超过岩体的长期强度时，则这种变 形所引起的破坏是局部的。反之，这种变形将导致边 坡岩体的整体失稳。 几乎所有的岩体边坡失稳都要经历这种逐渐变形破坏 过程。
三、影响岩体边坡变形破坏的因素
5、地形地貌
直接影响边坡内的应 力分布特征，进而影响边坡的变形 破坏形式及边坡的稳定性。
6、地震
产生地震惯性力 7、天然应力 8、人为因素
§8.4 边坡岩体稳定性分析的步骤
定性分析是在工程地质勘察基础上，对边坡岩 体破坏的可能性及破坏形式进行初步判断。 定量分析是在定性分析的基础上，用一定的计 算方法对边坡岩体进行稳定性计算分析。
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
边坡安全稳定性分析
边坡安全稳定性分析边坡是指山体或灰土山体边缘的倾斜地形，通常处于河流、海岸线、公路、铁路等陡峭的地形上。
在自然界或人工工程中，边坡易受到地震、滑坡、风化等自然灾害和人为开挖等因素的影响，在长期的行程中也会发生变化。
因此，对边坡的安全稳定性进行分析非常重要。
边坡的稳定性分析方法边坡的稳定性分析是指通过计算边坡的抗力和权重，确定边坡的自然稳定性和力学稳定性的分析方法。
边坡稳定性分析方法主要有以下几种：1. 极限平衡法极限平衡法是结合坡面原始状态和当前破坏状态的假设，采用力学平衡原理和边坡稳定条件，确定边坡在承受荷载下的最不安全条件。
它利用静力法的平衡条件来研究边坡稳定性，主要包括相对平衡法、无积力平衡法和极限末次法等几种。
这种方法适用于边坡网络简单、土质单一的边坡分析。
2. 数值分析法数值分析法是利用数学模型进行边坡稳定性分析，包括有限元法、有限差分法等，通过数值模拟得出土体的位移、应变状态、稳定性系数等，并计算塌陷和滑坡面等关键点的位置以及作用力的大小，进而分析边坡的稳定性。
这种方法适用于复杂数学模型的边坡分析。
3. 土工测试法土工测试法是直接对地层进行试验和观测，通过实测得到土壤的性质参数，包括强度参数、变形参数等，从而分析土体的性质、本构关系和稳定性。
土工测试法主要包括室内力学试验、现场力学试验、标准贯入试验和静负荷试验等种类，适用于模型试验和现场试验，可以充分测定有关实际的参数。
影响边坡稳定性的因素边坡的稳定性受到许多因素的影响，其中最重要的影响因素是坡面的倾斜度、地质情况、土层结构、气象因素和人为开挖等。
1. 坡面的倾斜度坡面的倾斜度决定了地表受力的大小和趋势，对于较陡峭的边坡，土质容易悬挂和滑动，从而导致边坡的破坏。
2. 地质情况地质情况包括岩性、构造、土壤成分、地质构造等因素，不同的地质条件具有不同的物理机制，直接影响着地层的稳定性。
3. 土层结构土层结构包括土层厚度、土体的类型和填充物的类型等因素，不同的土层结构对边坡稳定性的影响也有所不同。
【Midas】06_3D 边坡稳定性分析
Basic Tutorials三维边坡稳定分析1.1 学习目的边坡稳定分析可以利用数值分析方法模拟接近实际的破坏形状，并能够更好地反映真实现场条件。
但是，只是进行边坡某一断面的二维分析，对三维边坡属性的分析上具有局限性。
二维分析和三维分析的最大差别在于是否能够反映滑动面形状、地层材料分布、、滑动面的强度等对边坡稳定性有影响的因素。
因为在二维分析上几乎可以忽略的单元，在三维分析上反映后分析，所以可以得到更现实的分析结果。
即，通过三维边坡稳定分析可考虑边坡滑动面范围，掌握活动集中的位置，并可以以此为中心建立施工计划等。
通过本例题，可以学习如下主要功能及分析方法：• 利用栅格面功能生成地表面、地层面 • 划分网格 • 边坡稳定分析• 分析结果–安全系数及最大剪应变•分析结果–使用剪切面功能检查某一指定断面的结果本模型是由风化土和基岩组成的三维模型。
通过分析旱季和雨季下的边坡稳定性，识别可能出现破坏的部分，消除隐患。
第1部分学习目的及概要▶模型示意图▶剖面图Chapter 8.三维边坡稳定分析Basic Tutorials[打开附件中的开始模型(08_3DSlope_start)]*: 分析>分析工况>设置 (Analysis > Analysis Case > Setting)•设置模型类型、重力方向、初始参数及分析用的单位制。
单位制可以在建模过程及确认分析结果时修改，根据设置的单位制将自动换算参数。
•本例题是把 Z 轴作为三维模型的重力方向，单位制使用SI 单位制(kN,m) 。
第2部分分析设置▶分析设置Basic Tutorials3.1 定义岩土及结构材料定义岩土材料模型为 Mohr-Coulomb 模型，各地层使用的材料如下表。
[单位 : kN, m]名称 基岩 风化土 模型类型 Mohr-CoulombMohr-Coulomb一般 弹性模量(E) 5.0E+06 1.0E+05 泊松比(v) 0.25 0.30 容重(r) 23 18 Ko 1.00.5渗透性 容重(饱和) 23 18 初始孔隙比(e0) 0.5 0.5 排水参数 排水排水非线性 粘聚力(C) 500 10 摩擦角4219第3部分定义材料及属性▶ 表. 岩土材料▶定义岩土材料-一般 ▶▶定义岩土材料-渗透性▶▶▶定义岩土材料-非Chapter 8.三维边坡稳定分析Basic Tutorials3.2 定义属性属性体现网格的物理属性。
第三章--露天矿合理帮坡角的确定
第三章露天矿合理帮坡角的确定第一节组成露天边坡岩石赋存情况(1)地层矿区及周边区域所见地层主要有：古生界的石炭系、二迭系，中生界的侏罗系、白垩系，新生界的第三系、第四系。
(2)构造矿区位于北山煤矿向斜东北角的边缘一带，区内的侏罗系地层呈向南倾的单斜构造，地层产状南倾，倾角3°～5°不等。
矿田内没有发现断层，构造属简单类型。
(3)煤层顶、底板岩性煤层底板为灰～灰白色中厚层状，块状构造粉砂质泥岩、细砂岩夹薄层泥质粉砂岩、泥岩。
煤层顶板为灰～灰白色、灰黄色泥岩、泥质粉砂岩、细砂岩、中厚层状、块状构造、质较坚硬、含铁锰质结核，含大量植物叶片化石及硅化木碎片，第二节岩石、结构面、岩石物理力学性质说明煤层顶、板岩性特征，结构面岩性发育情况，附表说明岩石物理力学性质。
表3-1 岩石物理力学实验成果第三节影响边坡稳定性因素采场边坡稳定1、计算指标的选取由于煤层顶板岩层软化系数小，虽然本地区大气降雨稀少、风沙大，但在冬季有一定的降雪，背阳边坡的积雪可以保留到来年的三月底，冰雪融化时也可形成积水，从而软化岩层、降低力学强度指标。
岩石物理力学性质指标见表6—2—1根据剥离岩层的岩性和物理力学性质，剥离物为第二类中硬一型，露天边坡为第二类半坚硬岩石类一型。
根据岩石物理力学性质，经综合加权后的平均值如下：天然容重 2.16t／m3比重 2.46t／m3内摩擦角32.17°凝聚力 2.40Mpa2、边坡稳定性分析对露天边坡的稳定性的定性分析：采场南帮、西帮、东帮为稳定性边帮。
由于北帮是顺层边坡，相对于其它边帮而言，为稳定性较薄弱边帮；3、最终边坡角的确定根据煤矿的岩石物理力学指标，矿山最终边坡角确定见表6—2—2。
表6—2—2 最终边坡角4、边帮稳定性验算凯源煤矿采场各帮的稳定性，经过验算，各帮的稳定系数都在1．3以上。
可行性研究报告所依据的工程地质资料较少，建议在生产中补充工程地质勘探，有针对性的查明各个帮的工程地质情况。