基于断裂力学的黏性边坡稳定性分析
边坡稳定性分析方法
边坡稳定性分析方法边坡稳定性问题涉及矿山工程、道桥工程、水利工程、建筑工程等诸多工程领域。
岩土边坡是一种自然地质体，一般被多组断层、节理、裂隙、软弱带切割，使边坡存在削弱面，在边坡角变化、地下水、地震力、水库蓄水等外因作用下，使边坡沿削弱面产生相对滑移而产生失稳。
边坡稳定性分析过程一般步骤为：实际边坡→力学模型→数学模型→计算方法→结论[4]。
其核心内容是力学模型、数学模型、计算方法的研究，即边坡稳定性分析方法的研究。
边坡稳定分析方法研究一直是边坡稳定性问题的重要研究内容，也是边坡稳定研究的基础。
1 边坡稳定性研究发展状况边坡稳定性的分析研究始于本世纪二十年代，最早是对土质边坡的稳定性进行分析和计算，直到60年代初，岩体边坡的稳定性分析研究才开始进行。
早期对边坡稳定性的研究主要从两方面进行的：一是借用刚体极限平衡理论，根据三个静力平衡条件计算边坡极限平衡状态下的总稳定性。
二是从边坡所处的地质条件及滑坡现象上对滑坡发生的环境及机制进行分析，但基本上都是单因素的。
50年代，我国许多工程地质工作者，在研究中采用前苏联的“地质历史分析”法，也是偏重于描述和定性分析。
60年代初的意大利瓦依昂水库滑坡及我国一些水电工程及露天矿山遇到的大型滑坡和岩体失稳事件，使工程地质学家们认识到边坡是一个时效变形体，边坡的演变是一个时效过程或累进性破坏过程，每一类边坡都有其特定的时效变形形式或时效变形过程，这些过程所包含的力学机制只有用近代岩石力学理论才能解释，从而使边坡稳定性研究进入了模式机制研究或内部作用过程研究的新阶段。
进入80年代以来，边坡稳定研究进入了蓬勃发展的新时期。
一方面随着计算理论和计算机科学的迅猛发展，数值模拟技术已广泛应用于边坡稳定性研究。
边坡稳定性分析的研究也开始采用数值模拟手段定量或半定量地再现边坡变形破坏过程和内部机制作用过程，从岩石力学和数学计算的角度认识边坡变形破坏机制，认识边坡稳定性的发展变化。
第5章_路基边坡稳定性分析
（5－3）表示某个圆心位置已经确定的滑动面的稳定安全系数，但是 这一安全系数并不代表边坡的真正稳定性，因为滑动面是任意选取的。 稳定分析必须找出最危险的滑面位置。 怎 么 确 定 1、试算； 2、经验方法。 位置主要决定于路基 填料的性质、边坡形 式和坡度、地基土质 条件。
第5章
路基边坡稳定性分析
分 析 步 骤
1、假定破坏土体沿坡体内某一确定的滑裂面滑动； 2、根据滑裂土体的静力平衡条件和摩尔－库仑破坏准则计算沿 该滑裂面滑动的安全系数或破坏概率的高低；
3、系统选取多个可能的滑动面，用同样的方法计算稳定安全系 数，
4、确定最小稳定安全系数为最危险滑动面，并判断其稳定性 （1.15～1.25）。
第5章 路基边坡稳定性分析
第5章
路基边坡稳定性分析
Part Ⅰ
土力学土坡稳定分析回顾 ◇
第5章
路基边坡稳定性分析
Part Ⅱ
路基边坡的破坏形式
第5章
路基边坡稳定性分析
5.1 路基边坡的破坏形式
面： 平 面 滑 面 、 圆 弧 面 滑 面 、 折 线 形 滑
路 基 边 坡 的 破 坏 形 式
路基边坡：由路基填方或 挖方形成的具有斜坡坡面 的土体称为边坡
示例：若某种填料φ＝40°，拟采用1：m＝1：1.5的边坡坡率，问稳定 系数多大，能达到规范规定的要求吗？
K
tan tan 40 1.259 1 tan 1. 5
第5章
路基边坡稳定性分析
5.3 圆弧滑面的边坡稳定性分析
o R
C
B
大量的现场观察和调查资料表面，黏 性土坡失稳时，其滑裂面接近于一个 圆柱面，工程计算中常将它简化为圆 弧滑动面的平面应变问题。圆弧滑动 面主要适用黏性土坡。
路基边坡稳定性分析图文.pptx
BL
式中 n—横向分布车数，取车道数； G—车辆重力； —填料容重； L—车辆纵向分布长度（前后轮外侧）； B—车辆分布宽度。
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车辆纵向分布长度（前后轮外侧）
汽车-10、15级重车，G=150、200kN，L=4.2m，用于四级公路计算 汽车-20级重车，G=300kN，L=5.6m，用于一、二、三级公路计算 汽车超-20级重车，G=550kN，L=13m，用于高速公路计算 履带车-50，G=500kN，L=4.5m；挂车-80、100、120，L=6.6m。
到指向土体内部的动水压力作用，增加了路堤的稳定性。 当水位下降时，其动水压力方向指向土体外面，剧烈
地破坏边坡的稳定性，并可能产生边坡凸起或滑坡现象。
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一、动水压力的作用和计算
1 浸水路堤的特点 建筑在桥头引道，河滩及河流沿岸，受到季节性或
长期浸水的路堤，称为浸水路堤。 （1）稳定性受水位降落的影响 当水位上涨时，土体除承受向上的浮力外，土粒还受
E T R Q sin 1 (Q cos tan cL)
K
K
※当验算设得下滑力E为零或负值时，此路堤可认为 是稳定的即： E≤0路堤稳定
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2、折线滑动面稳定性验算 步骤： ①将折线划分为几个直线段路堤按各直线划分为若干块土体 ②从上侧山坡到下侧山坡，逐块计算每块沿滑动面的下滑力 ③最后一块土体下滑力大于零不稳定，小于或等于零稳
Si
Wi
xi R
Qi
zi R
Ks
(cili Ni fi ) Si
Ks
(cili Ni fi )
(wi
xi R
Q
zi ) R
边坡稳定性分析方法及其适用条件
边坡稳定性分析方法及其适用条件边坡稳定性是指边坡在外力作用下保持不倒塌或滑动的能力，边坡稳定性分析方法一般可以分为经验法、力学方法和数值模拟方法三类。
不同方法适用于不同类型的边坡，且各方法在分析准确性、工程实施条件、运算速度以及数据要求等方面有所不同。
1.经验法：经验法是基于大量实际工程经验和观测总结出的简化计算方法，适用于边坡规模较小、地质条件比较简单的情况。
根据边坡的高度、坡度、土质等因素，通过经验公式计算出边坡的稳定性系数，从而判断边坡的稳定性。
2.力学方法：力学方法是通过岩土力学原理和边坡土体的力学性质来分析边坡稳定性。
力学方法主要应用于边坡高度较大、复杂地质条件的情况。
常用的力学方法包括平衡法、极限平衡法、有限元法等。
-平衡法：平衡法是基于边坡的平衡条件进行分析的方法，通过计算剪力平衡方程来确定边坡的稳定性。
平衡法适用于坡度较小、土体不饱和、坡面无裂缝等条件下的边坡稳定性分析。
-极限平衡法：极限平衡法是在平衡法的基础上引入抗剪参数的概念，通过计算抗剪参数的极限值来判断边坡的稳定性。
极限平衡法适用于任意坡度、土体饱和或部分饱和的边坡稳定性分析。
-有限元法：有限元法是一种基于连续介质力学和离散化原理的数值分析方法，将边坡土体划分成网格，通过求解有限元方程来计算边坡的应力和变形，并进而判断边坡的稳定性。
有限元法适用于复杂地质条件和复杂边坡形状的稳定性分析。
3.数值模拟方法：数值模拟方法是通过数值计算和模拟来分析边坡稳定性，主要利用计算机和专业软件进行模拟计算。
数值模拟方法通常适用于复杂地质条件、复杂边坡形状、非线性、动力等问题的研究。
常用的数值模拟方法包括有限差分法、边界元法、粒子法等。
总体来说，经验法适用于边坡规模较小、较简单的情况；力学方法适用于边坡规模较大、地质条件复杂的情况；数值模拟方法适用于复杂的边坡形状和非线性、动力问题。
在实际工程中，边坡稳定性分析通常采用多种方法相结合的方式，综合考虑不同方法的分析结果，从而提高分析的准确性。
边坡稳定性计算方法
常用的边坡稳定性分析方法
常用的边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析是土木工程中的一个重要内容，用于评估边坡的稳定性，并确定边坡设计和防护措施。
下面列举了常用的边坡稳定性分析方法：1.切片平衡法：切片平衡法是一种基本的边坡稳定性分析方法，它假设边坡由一系列无限小的土体切片组成，并基于力平衡原理来确定各个切片的稳定条件。
该方法适用于简单边坡稳定性分析，但对复杂地质条件和荷载情况适用性有限。
2.极限平衡法：极限平衡法是一种常用的边坡稳定性分析方法，它假设边坡存在一个明确定义的滑动面，并基于达到平衡的最不利情况，即极限平衡状态来进行分析。
该方法包括切片法、极限平衡法、回缩平衡法等，可以考虑复杂地质条件和荷载情况，适用范围广。
3.数值模拟方法：数值模拟方法是一种基于计算机模拟的边坡稳定性分析方法，包括有限元法、边界元法、离散元法等。
这些方法能够模拟边坡的实际行为，并对多种复杂因素进行定量分析。
数值模拟方法可以更精确地预测边坡的稳定性，并对工程设计提供参考。
4.基于概率的方法：基于概率的方法将不确定因素考虑在内，通过概率分析来评估边坡的稳定性。
这些方法包括可靠度法、蒙特卡洛方法和贝叶斯法等。
基于概率的方法可以提供边坡发生滑移的概率，并在风险评估和安全设计中发挥重要作用。
5.特殊情况下的分析方法：在一些特殊情况下，常规的边坡稳定性分析方法可能不适用，需要采用一些特殊的分析方法。
例如，在边坡潜在失稳或发生滑坡时，可以使用临界状态平衡、能量平衡或地震动力学方法来分析边坡的稳定性。
总之，边坡稳定性分析是土木工程中的重要任务，通过使用上述方法中的一个或多个，可以评估边坡稳定性，从而制定出合理的边坡设计和防护措施，确保工程的安全可靠。
边坡稳定性分析方法和适用条件
边坡稳定性分析方法和适用条件一、经验法：经验法是指根据实际工程经验和历史数据，运用公式或经验关系对边坡稳定性进行初步评估和判断。
经验法主要适用于初步设计阶段，可以快速判断边坡的稳定性，但精度较低。
常见的经验法有切坡稳定系数法和地质力学分类法。
切坡稳定系数法是根据剪切强度理论，将边坡剪切强度与外力因素之比来进行稳定性评估的方法。
常用的切坡稳定系数有库仑切坡系数、比谢尔切坡系数和斜坡承载系数等。
地质力学分类法是将边坡划分为不同类别，根据边坡的形状、岩性、构造、地质断层等因素，选择相应的边坡稳定性参数，进行评估。
常用的分类法有英国地质力学分类法和日本地质力学分类法等。
二、解析法：解析法是指通过建立边坡稳定性的解析模型，运用解析解或解析关系对边坡进行稳定性分析。
解析法适用于边坡形状简单、边坡参数确定明确的情况。
常见的解析方法有切坡法、极限平衡法和承载力平衡法等。
切坡法是通过建立边坡剪切面的切平衡方程，求解边坡的稳定性系数。
切坡法适用于边坡形状不规则、变化较大的情况。
极限平衡法是根据极限平衡状态，建立边坡的稳定性方程，求解稳定性系数。
极限平衡法适用于边坡开挖、填筑以及高边坡等情况。
承载力平衡法是根据边坡土体的强度参数和边坡几何形状，建立力学平衡方程，求解边坡的稳定性系数。
承载力平衡法适用于复杂边坡、非均质边坡的稳定性分析。
三、数值模拟法：数值模拟法是指通过建立边坡的数值模型，利用计算机进行边坡的力学行为分析，求解边坡的稳定性。
数值模拟法适用于边坡形状复杂、地质条件复杂、边坡参数变化大的情况。
常用的数值模拟方法有有限元法、边坡稳定分析软件等。
有限元法是将边坡划分为有限个单元，建立边坡的离散模型，通过求解有限元方程，得到边坡的位移和应力分布，从而进行稳定性评估。
边坡稳定分析软件是基于数值模拟原理，将边坡稳定性分析过程进行自动化处理的软件工具。
常见的边坡稳定分析软件有GeoStudio和Plaxis等。
以上是边坡稳定性分析的几种常见方法，不同的方法适用于不同的情况，工程设计人员可以根据实际情况选择合适的方法进行分析和评估。
边坡稳定性分析方法简介
边坡稳定性分析方法简介介绍了边坡稳定性分析的极限平衡法：瑞典圆弧法、简化Bishop法、简化Janbu法、Morgenstern&Price法、Spencer法以及嚴格Janbu法；以及边坡稳定的可靠性分析方法：蒙特卡洛法、可靠指标法、统计矩法、模糊可靠度分析法以及随机有限元法。
标签：边坡稳定性滑坡极限平衡法可靠性分析方法一、引言滑坡是指人工或自然边坡在外界因素的诱发下丧失自身稳定性而发生滑移的地质现象，是一种严重的地质灾害，长期以来给人类造成了巨大的财产损失和人生伤害，是人类面临的三大自然灾害之一。
我国是滑坡多发国家之一，据《中国地质环境公报》有关数据显示，我国2012年全国共发生各类地质灾害18751起，全年共造成人员伤亡1021人，其中发生滑坡灾害8971起，造成人员伤亡379人，分别占地质灾害总数的47.8%和37.1%。
因此研究边坡稳定的影响因素及滑坡的发生机理，探索滑坡的防治技术具有极高的社会价值。
鉴于此，人类对边坡稳定的研究已有将近百年的历史，这使得边坡稳定性分析的方法也极大的丰富了起来。
二、边坡稳定的极限平衡分析方法极限平衡法假定边坡出现滑动面且处于极限平衡状态，然后将边坡离散成有垂直边界的土条，假设土条为刚体（即不考虑土条的变形），建立土条的静力平衡方程，通过求解静力平衡方程得到边坡的安全系数。
1776年法国工程师库仑提出了计算挡土墙土压力的方法，标志着土力学雏型的产生；1857年朗肯在假设墙后土体各点处于极限平衡状态的基础上，建立了计算主动和被动土压力的方法；库仑和朗肯在分析土压力时采用的方法后来被推广到边坡稳定分析中，形成了一个边坡稳定性评价体系，这就是极限平衡法。
在过去将近一个世纪中，这一方法逐步从一种经验性的简化方法发展成一个具有完整理论体系、较为成熟的分析方法。
（1）瑞典圆弧法。
瑞典人Fellenius提出了边坡稳定分析的圆弧滑动分析方法，即瑞典圆弧法，它是边坡稳定分析领域中最早的一种方法。
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效 的描述 脆性 材料 ，特别 是 坚硬 土和超 固结 土 的破坏 问题 ．由于岩 土工 程 的的复 杂性 ，黏性 土坡 的失 稳破
Ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ Ａｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｓ ｔ ｉ ｃ ｋｙ Ｓ ｌ ｏ ｐｅ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ
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Ｖ ｂ Ｉ ． ２ ６ Ｎ０ ． １
Ｍａ ｒ ． ２ ０ １ ３
基 于 断 裂 力 学 的黏 性 边 坡 稳 定 性 分 析
顾 芹，肖盛燮
（ 重 庆 交 通 大 学 土木 建 筑 学 院 ， 重庆 ４ ０ ０ ０ ７ ４ ）
摘 要 ：随着断裂力学在工程应 用 中的高速 发展 ，断裂力 学理论 已经逐 渐渗透到 了工程各 个领域．而对 于土坡稳 定性 的研 究一般 情况下 目前大 多采用的是连续介质力 学进行分析研 究，然而这些方 法基本都是在 滑动 面 已知 的情 况下进行 的分 析研 究，并没有考虑 裂缝 对土坡稳定性 的影 响．本 文对在 考虑裂缝 因素影 响的情况下分析 了边坡 的安全 系数，得 出有 裂缝
ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｌ ｏ ｐ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｙ． ｔ Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ， ｓ ａ ｆ ｅ ｙ ｔ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｏ ｆ ｓ ｌ ｏ ｐ ｅ ｉ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｕｒ ｔ ｅ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ， ａ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ａ ｓ ｔ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ
Ａ ｂｓ ｔ ｒ ａｃ ｔ ：Ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈｅ ｒ ａ ｐｉ ｄ ｄ ｅ ｖｅ ｌ ｏ ｐｍ ｅ ｎｔ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎｇｉ ｎ ｅｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｐｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｏ ｆ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ｍｅ ｃ ｈａ ｎｉ ｃ ｓ ，ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ｍｅ ｃ ｈａ ｎｉ ｃ ｓ ｔ ｈ ｅｏ ｒ ｙ ｈ ａｓ
边坡 与 无 裂缝 边坡 的 安全 系数 的对 比．证 明 了边 坡 会 延 最 初 裂 缝 向下 开 裂 延 伸 ．
关键词 ：裂缝 ； 黏性边坡；断裂力学；稳 定性分析
中 图分 类号 ： Ｔ Ｕ４ ３ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章编号： １ ６ ７ ２ — ５ ２ ９ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ７ ５ — ０ ３
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ ： ｃ ｒ ａ ｃ ｋ；ｓ ｔ ｉ ｃ ｋ ｙ ｓ ｌ ｏ ｐｅ ；ｆ ｒ ａ ｃ ｕｒ ｔ ｅ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎｉ ｃ ｓ ；ｓ ｔ ａ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ａ用 的准则 有 Ｔ ｒ ｅ ｓ ｃ ａ准则 、Ｍｉ ｓ ｅ ｓ 准则 、Ｃ ｏ ｕ ｌ ｏ ｍｂ准则 等，但这 些 准则不 能有
第２ ６卷 第 １ 期 ２ ０ １ ３ 年 ３月
湖南理工学院学报（ 自然科学版）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｈｕ ｎ ａ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ（ Ｎ ａ ｕｒ ｔ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ）
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ＆Ａｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ， Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ Ｊ ｉ ａ ｏ ｔ ｏ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ ４ ０ ０ ０ ７ ４ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）