基于GeoStudio边坡稳定性分析
滑坡稳定性分析中Geo-studio软件的应用
32科技创新导报 Science and Technology Innovation HeraldI T 技 术1 引言滑坡作为边坡失稳最为常见的地质灾害,它的发生通常会对人的生命财产和经济建设造成严重的损失,边坡的稳定性分析为滑坡的防治提供了重要的理论依据。
目前,我们主要依靠极限平衡法和有限元法来进行滑坡的稳定性分析。
极限平衡法通常根据作用于岩土体中潜在破坏面上块体沿破坏面的抗剪力与该块体沿破坏面的剪切力之比,求该块体的稳定性系数;有限元法是一种将连续体离散化为若干个有限大小的单元体的集合,以求解连续体力学问题的数值方法。
Geo-Studio是一套专业、高效而且功能强大的适用于岩土工程和岩土环境模拟计算的仿真软件,其SL OPE/W模块更是全球岩土工程界首选的稳定性分析软件,可以利用它对简单或者复杂的滑移面形状改变、孔隙水压力状况、土体性质、不同的加载方式等岩土工程问题经行分析,本文主要研究Geo-Studio软件中SLOPE/W模块在滑坡稳定性分析中的应用。
2 工程实例概况2.1滑坡概况水布垭水库坝址区台子淌滑坡为基岩微顺层滑坡,距水布垭大坝轴线1.3km。
滑坡前缘高程205m ,后缘最高高程488m ,滑体厚35～40m ,最厚处可达53m,滑坡东西宽250～305m,前后缘坡长约800m,滑坡面积0.21km 2,,体积780万m 3。
滑坡形成后,后期由于受流水冲蚀及地层风化崩解的影响,其边界多为第四系覆盖。
滑坡体基本上夹持于东侧丛家湾冲沟和西侧昌达湾冲沟之间。
滑坡后部较为宽缓,呈凹槽型。
滑体中间凸起,两侧低缓,前缘受洪水冲刷,岸坡后退约5～10m,剪出口形态特征较为清楚,呈不规则状弧形突出。
2.2地层岩性滑体中下部表层多分布为碎石、碎屑夹黄褐色粘土,结构松散,厚1～3m;滑体中后部由石英砂岩大块石、块石夹碎石、碎屑土组成,浅层大块石多属于泥盆系上统黄家磴与云台观组砂岩与石英砂岩,一般厚0.5～1.5m,局部较厚,为3～5m;滑体中上层为黄色粘土夹块石,碎屑石,块、碎石多为黄绿色细砂岩、粉砂岩、结构紧密,厚8～15m;滑体中下层多为似基岩半解体大块体夹块石、碎土石,块体成份以细砂岩,粉砂岩为主,结构较紧密,厚10～40m;其滑带土以分布于滑体底部为主,多为黄绿色、灰绿色、灰白色粘土夹碎石、碎屑,结构紧密。
GeoStudio软件Slope-W模块在堆浸场边坡稳定性分析中的应用
GeoStudio软件Slope-W模块在堆浸场边坡稳定性分析中的应用孙文杰【摘要】堆浸场边坡稳定性对于矿山堆浸场的经济性和安全环保性方面具有重要意义.基于极限平衡条分法原理开发的GeoStudio软件,其中的Slope-W模块作为一种岩土结构稳定性分析通用软件,能通过建立有限元模型,施加荷载和边界条件,有效模拟土条受力以及土条间作用力,建立力平衡和力矩平衡方程,求解堆浸场最危险滑弧以及最小安全系数,从而全面掌握堆浸场边坡抗滑稳定性.本文通过该软件在工程实例中的应用,为今后堆浸场的稳定性安全设计和评价提供了一定的参考依据.【期刊名称】《矿冶》【年(卷),期】2019(028)001【总页数】3页(P1-3)【关键词】堆浸场;边坡稳定;GeoStudio;极限平衡法【作者】孙文杰【作者单位】北京矿冶科技集团有限公司,北京100160【正文语种】中文【中图分类】TD854.6自20世纪60年代美国出现有效试验堆浸法提金工艺后，堆浸法在全世界范围内得到了迅速发展。
我国也于1981年进行试验成功并对该项技术进行了广泛推广应用[1]。
堆浸法相较于传统的提金技术，具有提取工艺简单、生产技术易操作、所需机械设备和能源动力少、投资少成本低、收益快等优点，尤其是在处理低品位矿石方面，积累了丰富的技术经验和成功案例，有力促进了低品位黄金资源的开发和利用[2]。
影响堆浸场安全的最重要的一个因素就是矿堆边坡的稳定性安全，一旦堆浸场边坡发生滑移、坍塌、失稳，便会造成严重的安全事故。
不仅会对矿山企业造成巨大的经济损失，而且会对社会造成安全环保方面的不良影响，因此，对堆浸场边坡稳定性方面的研究具有十分重要的实践意义[3]。
1 Morgenstern-Price极限平衡条分法原理GeoStudio软件中的Slope-W模块是专门针对岩土边坡稳定性而开发的一款软件，在大坝、堤防、挡土墙等岩土工程领域已经有较为广泛的应用，而针对堆浸场边坡稳定性方面的应用，还很少有这方面专门的分析研究。
川藏公路波林段某边坡稳定性以及滑动深度的分析
川藏公路波林段某边坡稳定性以及滑动深度的分析陶㊀伟１ꎬ孙明露１ꎬ曹㊀亮１ꎬ刘丛丛２(１.西藏大学工学院ꎬ西藏㊀拉萨㊀８５００００ꎻ２.西藏自然科学博物馆ꎬ西藏㊀拉萨㊀８５００００)收稿日期:２０２１－１２－１０作者简介:陶伟(１９９４ )ꎬ男ꎬ河南驻马店人ꎬ硕士ꎬ主要研究方向:高原地质灾害ꎮ基金项目:西藏大学研究生高水平人才培养计划项目:Ｇ３１８波林段沿线典型砂土边坡稳定性与降雨阈值研究(２０１９－ＧＳＰ－Ｓ０５６)摘㊀要:为了研究降雨入渗对川藏公路波密至林芝段某边坡的稳定性及降雨入渗深度ꎬ本文采用Ｇｅｏ－ｓｔｕｄｉｏ数值模拟和简布条分法ꎬ结合实际工程对边坡进行稳定性分析ꎬ并通过降雨入渗公式计算降雨入渗深度ꎮ研究表明:Ｇｅｏ－ｓｔｕｄｉｏ数值模拟计算得出的边坡稳定性系数为０.９６９ꎬ简布条分法计算得出的边坡稳定性系数为０.９４３５ꎬ二者差异较小ꎬ验证了计算结果的准确性ꎻ二者计算结果表明边坡处于不稳定状态ꎬ与实际相符ꎻ边坡最大降雨入渗深度计算结果为０.４６０３３ｍꎬ与实际滑动深度约０.４４ｍ相差较小ꎬ基本与实际滑动深度一致ꎬ计算结果准确性高达９６％ꎮ其研究结果可为类似边坡稳定性研究与治理提供参考ꎮ关键词:Ｇｅｏ－ｓｔｕｄｉｏ数值模拟ꎻ简布条分法ꎻ降雨入渗深度ꎻ边坡稳定性中图分类号:ＴＵ４５７文献标志码:Ａ文章编号:１６７２－４０１１(２０２２)０２－０２４９－０３ＤＯＩ:１０ ３９６９/ｊ ｉｓｓｎ １６７２－４０１１ ２０２２ ０２ １２６０㊀前㊀言川藏公路波密至林芝段沿线地质环境复杂㊁地形起伏大㊁构造运动强烈以及气象条件恶劣ꎬ滑坡㊁泥石流等山地灾害较发育ꎬ其具有规模大㊁破坏力强㊁灾害发生频繁且难于治理等特点[１－２]ꎬ该路段降雨丰富且雨季较长ꎬ导致滑坡等地质灾害频发ꎬ堪比地质灾害博物馆ꎬ严重威胁人民生命财产安全[３]ꎮ目前ꎬ众多学者针对边坡稳定性的研究较多ꎬ田洪宁㊁孙兆涛等[４－８]采用Ｇｅｏｓｔｕｄｉｏ数值模拟对边坡进行了稳定性分析ꎮ汤志鹏等[９]通过Ｍｉｄａｓ/ＧＴＳ数值模拟和传递系数法对边坡稳定性进行分析ꎬ验证了边坡处于不稳定状态ꎮ代雪等[１０]采用Ｇｅｏｓｔｕｄｉｏ软件㊁理正软件以及ＡＮＳＹＳ软件ꎬ结合Ｍ－Ｐ法㊁Ｂｉｓｈｏｐ法和强度折减法进行边坡稳定分析ꎬ并对三种方法计算的安全系数相互对比ꎮ束思源等[１１]通过ＭｉｄａｓＧＴＳ/ＮＸ软件ꎬ分析了降雨入渗深度和土体强度衰减比对湿陷性黄土边坡稳定性的影响ꎮ综上所述ꎬ针对边坡稳定性研究方法较多ꎬ但对多种方法验证边坡稳定性后ꎬ并对边坡降雨入渗深度进行研究较少ꎮ因此ꎬ本文采用Ｇｅｏ－ｓｔｕｄｉｏ数值模拟和简布条分法进行边坡稳定性计算ꎬ并采用降雨入渗深度计算该边坡滑动深度ꎬ最后结合野外勘察进行验证ꎮ１㊀工程概况研究边坡位于川藏公路波密县区域内ꎬ地理坐标为９５ʎ３１ᶄ５４ᵡᶄＥꎬ２９ʎ５３ᶄ５６ᵡＮꎬ海拔高程为２６６５ｍꎬ区域是高山峡谷地貌ꎬ构造活动发育ꎬ地处嘉黎断裂带ꎬ地震烈度为９ʎꎮ边坡区域为典型的大陆高原性气候ꎬ年内降雨时间分布不均匀ꎬ有明显的雨季和旱季ꎬ雨季集中在５~１０月份ꎬ这一时期集中了全年９０％以上的降雨ꎬ年平均降雨量９７７ｍｍꎬ地下水主要为第四系孔隙水与入渗雨水ꎮ该边坡坡高２４ｍꎬ坡长１３ｍꎬ坡宽１５８ｍꎬ坡度７０ʎꎬ坡向２３２ʎꎬ坡体中上部有局部滑动ꎬ右侧存在６~７ｍ张拉裂缝ꎬ顶部有不稳定层ꎬ坡面及平台位置的植物主要为灌木从ꎬ如图１(ａ)所示ꎬ雨季回访现场发现边坡已滑动ꎬ如图１(ｂ)所示ꎮ(ａ)初次调查图(ｂ)雨季复核图图１㊀野外调查斜坡图２㊀降雨入渗对边坡稳定的影响２.１㊀Ｇｅｏ－ｓｔｕｄｉｏ模拟计算采用ＳＥＥＰ/Ｗ和ＳＬＯＰ/Ｗ两个模块耦合对降雨条件下的边坡进行稳定性分析ꎬ其主要包括选择属性分析㊁根据野外边坡数据绘制边坡模型㊁分配材料㊁输入相关参数㊁渗流分析㊁耦合ＳＬＯＰ/Ｗ模块并输入相关参数㊁确定最小安全系数即最可能滑动的滑动面ꎮ模型边界条件为:边坡坡顶及边坡前后缘水平面为入渗边界(降雨流量边界)ꎬ模型两侧ꎬ地下水位线以上设为零流量边界ꎬ水位线以下设为固定总水头边界ꎬ边坡下部为不透水基岩ꎬ设为零流量边界ꎮ根据室内试验和大量文献资料ꎬ可知边坡的各种岩土参数ꎬ见表１ꎮ其次ꎬ利用Ｇｅｏ－ｓｔｕｄｉｏ软件ＳＥＥＰ/Ｗ模块中ＶＧ模型计算ꎬ可得出边坡土的土水特征曲线和渗透系数曲线如图２所示ꎬ室内测试的边坡土样颗粒级配如图３所示ꎮ表１㊀边坡岩土参数土体密度/(ｇ ｃｍ－３)天然含水率/％饱和含水率/％粘聚力/ｋＰａ内摩擦角/(ʎ)泊松比弹性模量/ＭＰａ边坡土２.０５１５.５８３８.３７６３２０.３３４(ａ)土水特征曲线(ｂ)渗透系数曲线图２㊀边坡土渗透曲线及土水特征曲线９４２图３㊀边坡土样颗粒级配图根据当地实际降雨资料可知ꎬ边坡失稳前总降雨量为２０２ｍｍꎬ连续降雨１０ｄꎬ其平均日降雨强度为１０ｍｍ/ｄꎮ降雨期间边坡的安全系数变化如图４所示ꎮ图４㊀边坡最小安全系数模拟图用Ｇｅｏ－ｓｔｕｄｉｏ有限元软件模拟计算时获得边坡在持续降雨第１０ｄ时的稳定性系数ꎬ得出安全系数为０.９６９ꎬ小于规范值ꎬ说明边坡处于极不稳定状态ꎮ２.２㊀稳定性理论计算在土质边坡的稳定性计算中ꎬ土体颗粒之间的咬合力和摩擦力均较大ꎬ将土体条分后ꎬ条块侧面的作用力不可忽略ꎬ而Ｎ.Ｊａｎｂｕ(１９５４)提出著名的简布条分法考虑了条块间的相互作用力ꎬ且该方法适合分析任意滑动面滑坡的稳定性ꎮ它是在一定假设前提条件下ꎬ将土体进行条分ꎬ随后对土条进行受力分析ꎬ最后经过多次迭代算法计算出边坡的稳定性系数Ｋꎮ取第ｉ条块受力分析如图５所示ꎬ根据滑动面上极限平衡条件受力分析ꎬ得到稳定性计算公式ꎮ图５㊀土条受力分析图根据土的竖向方向力学平衡ðＦｙ＝０ꎬ有:Ｎｉｃｏｓαｉ＝Δｘｉ＋Ｇｙｉ＋Ｗｉ－Ｔｉｓｉｎαｉ＃(１)根据土的水平方向力学平衡ðＦｘ＝０ꎬ有:ΔＥｉ＝Ｎｉｓｉｎαｉ＋Ｇｘｉ－Ｔｉｃｏｓαｉ－ΔＵｘｉ＃(２)滑动面上切向力Ｔｉ等于滑动面上土所发挥的抗剪强度τｉｆꎬ即:Ｔｉ＝Ｃｉｌｉ＋ＮｉｔａｎφｉＫ＃(３)将式(１)~(３)联立求解ꎬ化简可得:Ｔｉ＝１ＫＣｉｌｉｃｏｓαｉ＋Δｘｉ＋Ｇｙｉ＋Ｗｉ()[]ｔａｎφｉｃｏｓαｉ＋ｓｉｎαｉｔａｎφｉＫ＃(４)令ｍαｉ＝ｃｏｓαｉ＋ｓｉｎαｉｔａｎφｉＫ则:Ｔｉ＝Ｃｉｌｉｃｏｓαｉ＋Δｘｉ＋Ｇｙｉ＋Ｗｉ()[]ｔａｎφｉＫｍαｉ＃(５)将式(５)带入式(２)ꎬ得:ΔＥｉ＝Δｘｉ＋Ｇｙｉ＋Ｗｉ()ｔａｎαｉ＋Ｇｘｉ－Ｃｉｌｉｃｏｓαｉ＋Δｘｉ＋Ｇｙｉ＋Ｗｉ－Ｕｉｃｏｓαｉ()ｔａｎφｉＫｍαｉｃｏｓαｉ－ΔＵｘｉ＃(６)对于整个土坡而言ꎬ所有的ΔＥｉ均为内力ꎬ则ðｎｉ＝１ΔＥｉ＝０ꎬ即得土坡稳定安全系数Ｋ为:Ｋ＝ðｎｉ＝１Ｃｉｌｉｃｏｓαｉ＋Δｘｉ＋Ｇｙｉ＋Ｗｉ()ｔａｎφｉ[]１ｍαｉｃｏｓαｉ－ΔＵｘｉ{}ðｎｉ＝１Δｘｉ＋Ｇｙｉ＋Ｗｉ()ｔａｎαｉ＋Ｇｘｉ[]＃(７)㊀㊀式中ꎬＷｉ为第ｉ条块自重ꎻΔｘｉ为第ｉ条块上下侧侧向竖直力差值ꎻαｉ为第ｉ条块滑面的倾角ꎻＧｘｉ㊁Ｇｙｉ为ｘ㊁ｙ方向的渗透力分量ꎻΔＵｘｉ为第ｉ条块前后侧水压力差值ꎻφｉ为第ｉ条块滑面的摩擦角ꎻＣｉ为第ｉ条块滑面的粘聚力ꎻｌｉ为第ｉ条块滑面长度ꎮ根据迭代法ꎬ将条块各参数编制到Ｅｘｃｅｌ表中进行迭代计算ꎬ根据编制的Ｅｘｃｅｌ表进行两次迭代计算出该边坡在降雨第１０ｄ时的稳定性系数为０.９４３５ꎮ其简布条分法计算的降雨期间边坡的安全系数变化如表２所示ꎮ通过有限元软件和简布条分法计算该边坡稳定性时发现该边坡在降雨第１０ｄ时都处于极不稳定状态ꎮ通过二者计算出的边坡失稳前的边坡安全系数变化如图６所示ꎮ图６㊀边坡安全系数变化图０５２表２㊀简布条分发迭代计算表条块号条块宽度/ｍ条块倾角/(ʎ)水上厚度/ｍ天然重度/(ｋＮ ｍ－３)粘聚力/ｋＰａ摩擦角/(ʎ)稳定性系数０稳定性系数１稳定性系数２稳定性系数３１０.２３８１.９２７０.７９０４５１９.５６３２０.９０.６４９４４０２９３０.９６３４５４３７０.９９９２０.２３７２.５０３１.９２３８１９.５６３２０.９０.６４９４４０２９３０.９６３４５４３７０.９９９３０.２３６７.１８３２.５１８１９.５６３２０.９０.６４９４４０２９３０.９６３４５４３７０.９９９４０.２３６２.８８３２.９７１４１９.５６３２０.９０.６４９４４０２９３０.９６３４５４３７０.９９９５０.２３５９.１５３.３４３７１９.５６３２０.９０.６４９４４０２９３０.９６３４５４３７０.９９９６０.２３５５.７９１３.６６０５１９.５６３２０.９０.６４９４４０２９３０.９６３４５４３７０.９９９７０.２３５２.７０３３.９３５６１９.５６３２０.９０.６４９４４０２９３０.９６３４５４３７０.９９９８０.２３４９.８２４.１７７５１９.５６３２０.９０.６４９４４０２９３０.９６３４５４３７０.９９９９０.２３４７.１０１４.３９２２１９.５６３２０.９０.６４９４４０２９３０.９６３４５４３７０.９９９１００.２３４４.５１４４.５８３６１９.５６３２０.９０.６４９４４０２９３０.９６３４５４３７０.９９９１１０.２３４２.０３８４.７５５１９.５６３２０.９０.６４９４４０２９３０.９６３４５４３７０.９９９１２０.２３３９.６５６４.９０８５１９.５６３２０.９０.６４９４４０２９３０.９６３４５４３７０.９９９１３０.２３３７.３５３５.０４６１９.５６３２０.９０.６４９４４０２９３０.９６３４５４３７０.９９９１４０.２３３５.１２９４.７６２９１９.５６３２０.９０.６４９４４０２９３０.９６３４５４３７０.９９９１５０.２３３２.９７４４.０６０３１９.５６３２０.９０.６４９４４０２９３０.９６３４５４３７０.９９９１６０.２３３０.８７２３.３４５６１９.５６３２０.９０.６４９４４０２９３０.９６３４５４３７０.９９９１７０.２３２８.８１４２.６１９６１９.５６３２０.９０.６４９４４０２９３０.９６３４５４３７０.９９９１８０.２３２６.７９６１.８８３１１９.５６３２０.９０.６４９４４０２９３０.９６３４５４３７０.９９９１９０.２３２４.８１４１.１３６５１９.５６３２０.９０.６４９４４０２９３０.９６３４５４３７０.９９９２００.２３２２.８６３０.３８０３８１９.５６３２０.９０.６４９４４０２９３０.９６３４５４３７０.９９９０.６４９４４０２９３０.９６３０.９４３５０８㊀㊀注:稳定性系数１作为第一次迭代求得的Ｋ１ꎻ稳定性系数２作为根据第一次迭代结果ꎬ设第二次试算的Ｋꎮ㊀㊀从图６可以看出ꎬＧｅｏ－ｓｔｕｄｉｏ数值模拟和简布条分法计算随降雨时间持续的边坡安全系数基本一致ꎬ其相差较小ꎬ同时验证了该边坡处于不稳定状态ꎻ由二者计算边坡安全系数变化曲线可知ꎬ边坡稳定性随着降雨的持续逐渐降低ꎬ直至边坡失稳ꎮ２.３㊀入渗深度计算降雨入渗的深度与土质边坡的稳定性具有密切的关系ꎬ降雨的强度㊁降雨时长㊁初始含水率㊁饱和含水率以及土体的孔隙度等与降雨入渗深度密切相关ꎮ根据该地实际降雨量ꎬ其日平均降雨量１０ｍｍ/ｄꎬ均小于土体的饱和/非饱和渗透系数ꎬ此时渗透速率由降雨强度控制ꎬ土质边坡瞬时降雨入渗深度为[１２]:ｈ＝ｑｔｃｏｓαｎθｗ－θｓ()＃(８)式中ꎬｈ为降雨入渗深度ꎻα为坡度ꎻｎ为孔隙率ꎻθｗ㊁θｓ分别为土坡的饱和体积含水率和初始含水率ꎻｑ为降雨强度ꎻｔ为降雨持续时间ꎮ计算降雨第１０ｄ的入渗深度为:ｈ＝ｑｔｃｏｓαｎθｗ－θｓ()＝１０ｃｏｓ７０ʎ０.３２６０.３８３７－０.１５５８()１０＝４６０.３３ｍｍ＝０.４６０３３ｍ即根据降雨入渗公式计算得到降雨失稳时的最大降雨入渗深度为０.４６０３３ｍｍꎬ属于表层局部滑动ꎮ根据２０２０年８月回访核实ꎬ边坡实际滑动深度大约为０.４４ｍꎬ小于稳定性计算的滑动深度０.４６０３３ｍꎬ最大降雨入渗深度与实际滑动深度基本一致ꎬ误差为０.０２ｍꎬ基本合理ꎮ３㊀结㊀论本文利用Ｇｅｏ－ｓｔｕｄｉｏ有限元软件和简布条分法两种方法对降雨条件下边坡的稳定性进行分析ꎬ同时ꎬ对降雨入渗深度进行计算ꎬ并与该边坡实际滑动深度进行对比ꎬ具体结论如下ꎮ１)采取数值模拟与简布条分法两种方法进行分析边坡稳定性ꎬ通过对比边坡安全系数ꎬ使所得计算结果更准确可靠ꎮ使用Ｇｅｏ－ｓｔｕｄｉｏ有限元软件计算得出的边坡稳定性系数为０.９６９ꎬ简布条分法计算得出的边坡稳定性系数为０.９４３５ꎬ边坡均处于不稳定ꎮ２)通过降雨入渗深度公式计算该边坡最大入渗深度为０.４６０３３ｍꎬ与实际滑动深度约０.４４ｍ相差较小ꎬ说明最大降雨入渗深度与实际滑动深度基本一致ꎮ[ＩＤ:０１２７７６]参考文献:[１]㊀宋章ꎬ张广泽ꎬ蒋良文ꎬ等.川藏铁路主要地质灾害特征及地质选线探析[Ｊ].铁道标准设计ꎬ２０１６ꎬ６０(１):１４－１９.[２]㊀姚杰ꎬ李秀珍ꎬ徐瑞池.降雨条件下拟建川藏铁路典型段潜在滑坡三维稳定性动态识别研究[Ｊ].防灾减灾工程学报ꎬ２０２１ꎬ４１(３):４２－４３.[３]㊀叶唐进ꎬ谢强ꎬ王鹰.川藏公路藏东段边坡稳定性研究与治理评价[Ｊ].地质力学学报ꎬ２０１９ꎬ２５(２):２３３－２３９.[４]㊀田洪宁ꎬ牛彦博ꎬ罗刚.滑坡稳定性分析中Ｇｅｏ－ｓｔｕｄｉｏ软件的应用[Ｊ].科技创新导报ꎬ２０１２ꎬ９(１６):３２－３３.[５]㊀孙兆涛ꎬ张剑ꎬ杜研岩ꎬ等.基于Ｇｅｏ－Ｓｔｕｄｉｏ软件的某尾矿坝边坡稳定性分析[Ｊ].露天采矿技术ꎬ２０１３ꎬ２９(５):１３２－１３４.[６]㊀邬长福ꎬ姚贵佳ꎬ陈亮ꎬ等.基于Ｇｅｏ－Ｓｔｕｄｉｏ的离子型稀土矿边坡稳定性分析[Ｊ].中国地质灾害与防治学报ꎬ２０１６ꎬ２７(２):７２－７７.[７]㊀王伟兴ꎬ何文勇ꎬ高杨.基于Ｇｅｏ－Ｓｔｕｄｉｏ和Ｆｌａｃ２Ｄ的边坡流固耦合作用分析[Ｊ].公路工程ꎬ２０１６ꎬ４１(２):１７８－１８１ꎬ１９０[８]㊀刘林林ꎬ王孝哲ꎬ郭祥胜ꎬ等.不同降雨强度条件下黄土边坡稳定性分析[Ｊ].人民珠江ꎬ２０１９ꎬ４０(７):３７－４１ꎬ４７.[９]㊀汤志鹏ꎬ潘昌青.数值模拟在边坡稳定性分析中的应用[Ｊ].四川建材ꎬ２０１７ꎬ４３(１２):１１１－１１２.[１０]代雪ꎬ张家明.某场地边坡稳定分析方法的比较研究[Ｊ].中国安全生产科学技术ꎬ２０２１ꎬ１７(１１):１１９－１２４.[１１]束思源ꎬ张楠楠ꎬ汪可ꎬ等.降雨入渗对湿陷性黄土边坡稳定性影响[Ｊ].四川建材ꎬ２０２１ꎬ４７(２):８２－８３.[１２]胡庆国ꎬ袁宁ꎬ刘登生ꎬ等.多层结构土质边坡降雨入渗过程及稳定性影响分析[Ｊ].中国公路学报ꎬ２０１８ꎬ３１(２):６７－７４.１５２。
Geo-studio软件在滑坡稳定性分析中的应用研究
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基于Geo Studio弃土场稳定性评估
!岩土工程与地下工程基于Geo Studio弃土场稳定性评估郑鹤丹1，陈强#，王超'，周志鸿1（1.西大学地学与环境工程学院，四川成都610031；2.中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北430063）#摘要】为了评估某弃土场的稳定性，文章通过现场勘查，了解弃渣场的现状,进行地质类比法和参数反演法得出弃土的物理力学参数，运用Gee Studio文章软件对弃土体边坡稳定性进行了评估，分析正常工况和非常工况（暴雨工况、地震工况）条件下弃土体边坡稳定性。
结果表明：目前堆放状态下，该弃土场边坡在正常工况和非常工况条件下，计算安全系数均大于规范规定的安全系数标准，边坡均处于稳定状态#【关键词】弃土场；数值模拟；稳定性评估#中图分类号】P642.211弃土场概况弃土场省市阳东区大沟镇，深铁路DK259+420右侧路堑边坡外30m,弃土场向与线路近&场1~2级边坡，其中北侧边坡设计为二级边坡,一级边度为37。
，坡高7.5m,宽4~4.5 m;二级边坡坡度为30°，坡高4.5m。
该弃土场占地面积0.9723km2，量10A104m3，最大堆土高度约为16m&2弃土场工程地质条件2.1地形地貌场地区为丘陵地貌和丘间谷地，丘坡地形起伏大，5~25。
相对高差10~30m。
地表发，多木、樓树、树，谷地地势，多菜地及水&体堆鞍置，确定弃土场为坡谷型弃土场，，边高度较高。
2.2区域地层岩性用场现场料,评估区域分布的地层主要为人工填土（Q4m）、四系坡残积（Q4el+dl）粉质黏土、燕〕（；52）岗&人工填土（Q4ml）：色，稍湿，欠压，由质黏石组成，局量块石，层0~15.7m。
第四系坡残积（Q4e+dl）质黏土：色，硬，以粉粒为主，层厚约4.70m&燕（；2）全化花岗岩：色-褐黄色-褐灰色，层约10.10m&燕（；2）化花岗岩:褐红色-褐灰色，发育，岩芯，岩芯多呈碎块状，少呈块状。
土方回填施工边坡稳定性分析
土方回填施工边坡稳定性分析随着城市建设的不断发展，土方回填施工在工程中得到了广泛的应用。
然而，土方回填边坡的稳定性却是一个重要的问题，关乎到工程的安全性和持久性。
因此，对土方回填边坡的稳定性进行分析与评估，具有重要的现实意义。
一、土方回填施工的背景与意义土方回填是指在工程建设中，将挖掘或掘进的土方重新填充到土方回填区域内的工程施工方法。
它可以填平地表的坑洞或构筑物的垫层，填充建设用地，解决土方的综合利用等问题。
土方回填施工具有节约土地资源、降低工程造价、改善环境效益等优点，因此得到了广泛的应用。
然而，土方回填边坡的稳定性问题却屡屡被忽视。
土方回填边坡稳定性的不足往往导致边坡滑坡、坍塌等事故的发生，给工程造成巨大的经济损失，甚至威胁人员的安全。
因此，及时进行土方回填边坡稳定性的分析与评估，对于确保工程的安全、可靠和可持续发展具有重要的意义。
二、土方回填边坡稳定性分析的方法和步骤土方回填边坡稳定性分析是通过计算和评估边坡的稳定性指标，判断土方回填边坡是否处于稳定状态，同时预测其可能出现的破坏形式和破坏机理，并提出相应的治理措施。
下面，将介绍一种常用的土方回填边坡稳定性分析的方法和步骤。
1. 边坡的几何参数确定：首先，需要对土方回填边坡的几何参数进行精确测量或者根据工程设计文件确定。
包括边坡的高度、坡度、坡面形态等。
2. 边坡材料性质的实测与测试：根据实际情况，对边坡的土壤材料进行采样，并进行粒度分析、密度测量、含水量测试等实验室试验，以获取土壤的基本性质参数。
3. 边坡稳定性计算与评估：利用现代计算机软件（如GeoStudio）或其他稳定性分析方法（如常见的理论解析法、有限元法等），对土方回填边坡的稳定性进行计算和评估。
根据土壤参数、几何参数和荷载参数等，计算边坡的安全系数，评估边坡的稳定性。
4. 分析结果与安全性评价：根据边坡稳定性分析的结果，判断土方回填边坡的稳定性状况。
若边坡的安全系数大于1，说明边坡处于稳定状态；若小于1，说明边坡存在不稳定的风险。
第9章GeoSLOPE应用
CONTOUR 等值线
View——method 查看不同方法安全系数
几种特殊情况下的土坡稳定
教材P209 1、坡顶开裂的情况 2、成层土坡及有超载的情况 3、不同时期的稳定校核，施工期 稳定渗流期 水位降落期
如何从入门到精通?
1、完善的帮助文件 F1 2、详细的应用实例 3、中仿科技论坛网络资料
Anisotropic strength 各向不，滑裂 面不会切入该种材料
定义孔隙水压力条件
DEFINE, pwp condition
Parent analysis : 原始文件的渗透分析结果 Other GeoStudio Analysis ： 其他文件的孔隙水压力分析结果 Piezometric line： 绘制浸润线
定义分析方法
DEFINE, analysis type
定义分析方法
DEFINE, analysis type
定义分析方法
DEFINE, analysis type
1、圆弧滑动条分法：粘性土坡、均质粘性土坡 毕肖普法bishop、简化毕肖普Bishop’s simplified
2、复合滑动面：非均质土，存在软弱夹层，倾斜岩面上 的天然土坡，部分浸水 简布法Janbu’s simplified、摩根斯坦普赖斯 Morgensternprice （《碾压式土石坝设计规范》推荐）
谢谢大家
应用GeoStudio slope/w 模块 进行边坡稳定性分析
助教： 刘焦 苏洁
GeoStudio 有限元软件介绍 Slope/w 实例过程演示 应用Slope/w 进行边坡稳定计算 如何从入门到精通
软件简介
生产商：加拿大岩土软件开发商GEO-SLOPE公司 应用领域：岩土、采矿、交通、水利、地质等 版本： GeoStudio2004、V5、 GeoStudio2007 基本模块： SLOPE/W SEEP/W SIGMA/W QUAKE/W
基于GEOSTUDIO分析吸力对非饱和土边坡稳定的影响
基于GEOSTUDIO分析吸力对非饱和土边坡稳定的影响陈万雄;陈玉峰【摘要】基于非饱和土渗流和抗剪强度理论,分析了降雨条件下土体基质吸力对边坡稳定性的影响,探讨了考虑吸力和不考虑吸力条件下边坡的稳定安全系数,指出非饱和土坡稳定性与基质吸力有密切关系,基质吸力随含水量增大而减小,引起土体强度下降,土坡趋于不稳定.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2017(043)008【总页数】3页(P71-73)【关键词】非饱和土;抗剪强度;土坡;稳定性【作者】陈万雄;陈玉峰【作者单位】兰州交通大学土木工程学院,甘肃兰州730070;兰州交通大学土木工程学院,甘肃兰州730070【正文语种】中文【中图分类】TU413.62在我国南部、西南部、西北地区的膨胀土、黄土、残积土边坡，常在雨季发生滑坡。
降雨引发的土坡滑坡是一个常见的工程问题，也是亟待解决的复杂工程问题。
天然或人工边坡土体大多为非饱和土，降雨条件下随着土体含水率的增加,基质吸力逐渐消散，抗剪强度下降，从而引发边坡滑坡。
工程中大量的滑坡实例表明，滑坡的发生与降雨强度和降雨持续时长密切相关，降雨强度越大，持续时间越长，边坡越容易失稳。
降雨引起滑坡的机理很多，例如由降雨引起的渗流，增加了土体的下滑力，抗剪强度指标由有效应力指标变成了固结不排水指标等等，最后导致滑坡。
但基质吸力对抗剪强度的影响同样至关重要，究其原因为随着降雨的进行，土体含水量增大，基质吸力消散，土体抗剪强度降低，进而引发滑坡。
文章先通过GEOSTUDIO软件的SEEP/W模块分析降雨条件下边坡土体含水率的变化，获得土体各处的孔隙水压力，然后在其基础上再通过SLPOE/W模块分析边坡稳定性，研究基质吸力对土体抗剪强度的贡献，为滑坡的预测提供参考。
实际工程中，边坡土体大多为非饱和土，即土体是由固体颗粒、孔隙水和孔隙气三相组成。
前人研究表明，非饱和土中含水量的改变会引起渗透系数和基质吸力的改变，因此渗透系数函数、土—水特征曲线是解决非饱和土渗流问题的关键因素。
GeoStudio软件在边坡稳定分析中的应用
ＧｅｏＳｔｕｄｉｏ软件在边坡稳定分析中的应用
卢 茜 。刘 颖 （萍 乡学院 ，江西 萍 乡 ３４１０００）
摘 要 ：常 用的 瑞典 条分 法 、Ｂｉｓｈｏｐ法 、Ｊａｎｂｕ法 和 Ｍｏｒｇｅｎｓｔｅｒｎ—Ｐｒｉｃｅ法是 基 于 刚体 极 限平衡 法的 原理 对 土 边坡 稳 定的安 全性 进行 分析 而 ＧｅｏＳｔｕｄｉｏ软件 中 ＳＬＯＰＥ／Ｗ 模 块 可 同时对这 ４种 方法模 拟分 析土 坝体 的 安全 系数 和 临界 滑动 面。对 比这 ４种 不 同方 法的边 坡稳 定 系数 ．确 保 工程 的安全 。 关键 词 ：稳 定性 分析 ；极 限 平衡 法 ；安 全 系数 ；ＧｅｏＳｔｕｄｉｏ软 件
近几 年 ．随着 土 质边 坡 稳 定性 评 价 理论 的发 展 及 数值 软 件 的开 发 ．人 们 在对 土 边 坡 自身稳 定 性 进 行分 析 的 过程 中 ．在 一 定程 度 上 分 为 以下 几 种 方 法 ：一 是 刚 体 极 限 平 衡 法 ；二 是 极 限分 析 法 ； 三 是 数值 分 析方 法 ：四是 滑移 线 场法 ：五 是有 限元 法 等 。其 中 。刚体极 限平 衡法 在 现阶段 岩 土工程 中 得 到 了比较 广泛 的运用 ．它 以摩 尔一库 仑 准则 作 为 主要 基础 ．通 过 对 简单 破 坏 面进 行相 应 的假 想 。并 将 滑 动 面 以上 的滑 体划 分 为 若 干垂 直 土 条 ．建 立 静 力 平衡 方 程 ．计 算 每一 个 垂直 土 条 在 极 限平 衡
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ Ｓｗｅｄｉｓｈ ｓｌｉｃｅ ｍｅｔｈｏｄ， Ｂｉｓｈｏｐ ｍｅｔｈｏｄ，Ｊａｎｂｕ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｍｏｒｇｅｎｓｔｅｒｎ—Ｐｒｉｃｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ｃｏｍｍｏｎｌｙ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｓｏｉｌ ｓｌｏｐｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒ ｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒ ｉｇｉｄ ｌｉｍｉｔ ｅｑｕｉｌｉｂｒ ｉｕｍ ｍｅｔｈｏｄ．Ａｎｄ ｔｈｅ ＳＬ０ＰＥ ，Ｗ ｍｏｄｕｌｅ ｏｆ ＧｅｏＳｔｕｄｉｏ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｃａｎ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅｓｅ ｆｏｕｒ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ Ｄａｍ ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｓｌｉｐ ｓｕｒｆａｃｅ ｂｏｄｙ．Ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｆｏｕｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｓａｆｅｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｌｉｍｉｔ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｍｅｔｈｏｄ；ｓａｆｅｔｙ ｆａｃｔｏｒ；ＧｅｏＳｔｕｄｉｏ ｓｏｆｔｗａｒｅ
Geo-studio软件在大型水库边坡稳定性评价中的应用
Geo-studio软件在大型水库边坡稳定性评价中的应用李敏;娄绍撑【摘要】采用SLOPE/W程序对某工程水库边坡稳定性进行了分析计算,建立计算模型,采用M-P方法计算水库边坡在各种工况下的整体深层稳定的安全系数,并对地下水位对边坡稳定敏感性分析,进一步验证了该边坡整体深层稳定性,通过反演方法计算该边坡库岸段的稳定性并给出了加固措施,初步分析表明边坡若失稳后涌浪对大坝的安全影响较小.【期刊名称】《浙江水利水电学院学报》【年(卷),期】2015(027)002【总页数】5页(P27-31)【关键词】水库边坡摩根斯顿—普莱斯方法（Morgenstern-Price） SLOPE/W 模块【作者】李敏;娄绍撑【作者单位】浙江省水利水电勘测设计院,浙江杭州310002【正文语种】中文【中图分类】TV697.2Key words:reservoir slope; Morgenstern-Price; SLOPE/W Module西南地区是我国水力资源最丰富地区之一，但西南地区沿河两岸山高坡陡，河谷深切，地形平缓区域存在较多的古滑坡或崩塌堆积体，工程地质条件复杂，因而库岸边坡稳定性成为该地区兴建水电工程成败的关键问题之一，与一般边坡稳定问题相比,其特殊性在于它的稳定性与库水位变幅、蓄水深度有较强的关联性，并且需要考虑滑坡塌岸造成的涌浪对大坝的影响.因此，对库岸边坡的稳定性评价具有较大的难度和复杂性.石塔水电站工程位于贵州省六盘水市西南部的北盘江上游支流上，为Ⅲ等工程，为双曲抛物线拱坝，最大坝高94.0 m，正常蓄水位1 370.00 m，水库总库容约2 510万m3.距离坝址上游1.2 km处有一大型崩塌堆积体，堆积体分布高程1 300～1 800 m，在平面上呈不规则的椭圆形，其长轴方向为NE-SW向，纵向(NE-SW向)长约2 500 m，中上部最宽处约1 130 m.堆积体后缘地形较陡峻，坡度40°～60°，中部地形较平缓，坡度10°～15°，其中发育多级陡坎，局部陡坎处坡度大于35°，前缘地形较陡峻，坡度35°～45°，总体形态上呈上陡中缓下陡的折线状.北东侧高程1 810 m以上的陡崖为堆积体后缘，南东侧边缘为陡崖，陡崖下即为库区支流底拉河，北西侧边缘为陡崖，前缘止于可渡河河床高程1 300～1 320 m，分布面积为2.5 km2.表部覆盖层厚度11～102 m，高程1 600 m以下厚度大多在40～80 m，按其分布范围，估算总方量约1亿m3.因此该堆积体是成库条件的重大工程地质问题.根据《水电水利工程边坡设计规范》相关规定，该边坡工程安全等级为B类Ⅱ级边坡，持久状况设计安全系数为1.15～1.05，短暂状况设计安全系数为1.10～1.05.2.1 边坡稳定分析方法本文采用摩根斯顿—普莱斯[1](Morgenstern-Price)对边坡进行稳定分析，该方法是所有极限平衡方法中理论最严密的，全面考虑了力与力矩的平衡，且该方法适用于任意形状的滑动面，也是边坡设计规范[2]推荐的方法之一.GeoStudio是一套功能强大的适用于岩土工程和岩土环境模拟计算的仿真软件，它包括八种专业分析模块，其中SLOPE/W模块用于边坡稳定性分析，该模块应用极限平衡方法，能对复杂的土层和滑动面形状及多种孔隙水压力状况建立2D计算模型,对边坡进行稳定性分析.SLFDOPE/W模块[3]可以考虑地下水、土体裂缝、坡顶堆载等影响边坡稳定性的因素，SLOPE/W模块囊括现行绝大部分的极限平衡方法，而且同一计算模型可采用各类极限平衡方法进行计算和对比，既可采用总应力法也可采用采用有效应力法.本文采用了有效应力方法.2.2 分析思路(1)堆积体整体深层稳定正分析.根据相关地质参数，对各个典型剖面四种工况的整体深层安全系数进行计算，判定堆积体整体稳定性.(2)整体深层稳定敏感性及可靠度分析.对相对不利的典型剖面(I-I′剖面)整体深层稳定进行敏感性分析；对影响整体深层稳定的地下水位线进行可靠度分析，进一步复核边坡最不利剖面稳定性.(3)堆积体岸坡段的稳定性反演分析.根据堆积体岸坡段最不利剖面在建库前短暂工况下安全系数为1.05反算边坡岸坡段的综合强度指标[4]c′、φ′，然后根据反算而得的综合强度参数c′、φ′，计算堆积体岸坡段其余工况的安全系数及其余剖面各工况安全系数.2.3 边坡稳定分析工况工况1：建库前持久工况，该工况的地下水位线根据地质钻孔长时间观测资料确定的地下水位线确定；工况2：建库前短暂工况，该工况的地下水位线取建库前持续性降雨时的地下水位线；工况3：蓄水后持久工况，由于蓄水对边坡稳定有利，因而以蓄水至1 363.00m(发电死水位)的地下水位作为该工况的地下水位线；工况4：蓄水后短暂工况，该工况取库水位由1 370.00 m(正常蓄水位，坡内地下水位线取持续性降雨时的情况)的状态骤降至1 363.00 m(发电死水位)的状态.2.4 整体深层稳定正分析整体深层稳定计算中的地质参数采用表1中所列数值，地下水位线根据地质勘探资料确定，对各典型剖面建库前后的工况稳定性进行计算，成果(见表2).从上表数据可知，建库前边坡整体深层安全系数在1.20～1.49，可见该边坡在建库前整体稳定性较高.蓄水后持久工况安全系数为1.15～1.48，蓄水后短暂工况安全系数为1.10～1.39，可见蓄水对边坡持久、短暂工况的稳定性影响较小，蓄水后边坡安全系数满足规范要求.2.5 整体深层稳定敏感性分析(1)地质参数敏感性分析地质参数取值对边坡稳定分析有很大的影响，而且地质参数具有一定的不确定性，因而有必要对边坡稳定性进行敏感性分析，本文对深层稳定系数相对较小的Ⅰ-Ⅰ′剖面建库蓄水后的两种工况进行敏感性分析(见图1，图2).图中：■—表示滑面的有效抗剪强度指标c′；□—表示滑面的有效抗剪强度指标φ′；▲—表示层状灰岩的有效抗剪强度指标c′；△—表示层状灰岩的有效抗剪强度指标φ′；◆—蓄水后持久工况地下水位线变幅，上下变幅各5 m；从图2可知，层状灰岩的有效抗剪强度指标对Ⅰ-Ⅰ′剖面蓄水后的安全系数影响很小；滑面c′指标对Ⅰ-Ⅰ′剖面蓄水后的安全系数影响也很小，但滑面φ′指标对Ⅰ-Ⅰ′剖面蓄水后的安全系数影响较大，随着φ′的增大，Ⅰ-Ⅰ′剖面的安全系数也增大；蓄水后持久工况地下水位线对Ⅰ-Ⅰ′剖面的安全系数影响不大，随着地下水位线上升Ⅰ-Ⅰ′剖面的安全系数略有下降.蓄水后持久工况下，当滑面φ′指标降低20%，蓄水后短暂工况下，当滑面φ′指标降低10%，Ⅰ-Ⅰ′剖面仍然能到规范规定的边坡安全系数下限值1.05；而实际上滑面饱和状态下的φ′在12.4°～14.6°之间，可见Ⅰ-Ⅰ′剖面安全系数具有一定的裕度，此外Ⅰ-Ⅰ′剖面是所有剖面中相对不利的，因而可进一步说明蓄水对该边坡整体深层稳定影响较小.(2)地下水位线可靠度分析可靠度分析采用Mont Carlo(蒙特卡洛法)，对Ⅰ-Ⅰ′剖面建库蓄水后的地下水位线高程上下浮动5 m范围内进行5 000次的试算，安全系数分布(见图3，图4). 由计算成果可以看出，Ⅰ-Ⅰ′剖面持久工况下95%的概率安全系数为1.13；短暂工况下95%的概率安全系数为1.09，安全系数靠近规范要求的设计安全系数上限.可见蓄水后地下水位变幅对Ⅰ-Ⅰ′剖面稳定性影响比较小，这也同样可以说明蓄水后边坡的整体深层稳定安全系数具有一定的裕度.2.6 边坡库岸段稳定反演分析1-1′剖面岸坡段主要由块石及碎石土组成，取现状边坡建库前短暂工况的安全系数为1.05，根据地质提供的土层材料参数范围和反演分析，可知块石及碎石土的有效抗剪强度参数c′=16 kPa，φ′=28.8°，3-3′剖面、2-2′剖面、5-5′剖面中根据初步计算3-3′剖面最为不利，因而取Ⅲ-Ⅲ′剖面岸坡段建库前短暂工况下安全系数为1.05，反算Ⅲ-Ⅲ′剖面岸坡段的综合强度指标c′=30 kPa，φ′=28.4°，各典型剖面库岸段根据反算地质参数计算边坡稳定系数(见表3).从表3可知，建库蓄水后对该边坡库岸稳定有一定的影响，蓄水可能造成部分岸坡发生浅层滑动或塌方.考虑该边坡规模巨大，地质条件及成因复杂，在靠近B区Ⅰ段1 372 m高程附近设置纵横的排水平洞，排水平洞不仅可以降低地下水位，可提高堆积体整体深层稳定的安全系数裕度，而且利用平洞布置内部变形监测仪器.提高边坡安全系数的措施不主要有：边坡头部减载，坡脚锚固及堆载，坡面排水系统，深部排水系统，或多项措施联合处理.水库蓄水后，靠近库岸边坡1 370 m高程以下区域长期处于水下，排水平洞对提高库岸边坡稳定性的作用有限；该边坡地处喀斯特地区，而且边坡范围较大，坡面排水系统作用不大；根据分析计算表明坡脚锚固措施发挥的作用有限，而且施工难度大，造价高，也不宜采用；由于岸坡附近有居民和耕地，实施削坡减载方案政策处理难度较大.因而根据本工程的实际情况，库岸加固采用坡脚堆载加固(见图5).坡脚堆载采用护坡形式，堆载料来源于主体工程的弃渣、河床疏浚的卵石及料场开采的石料，护坡坡顶高程为1 370.00 m，坡顶宽度约25 m，坡度为1∶2，采用该加固措施后，库岸边坡蓄水后持久工况安全系数由原来的0.98提升至1.10，蓄水后短暂工况安全系数由0.93提升至1.06；此外该河段泥沙含量较高，水库蓄水后，泥沙淤积于库前死水位以下高程区域，这样相当于继续给库岸进行坡脚堆载，从而可进一步提高库岸边坡的稳定性.水库蓄水后，堆积体整体稳定，B区Ⅰ段库岸采用堆载加固措施，稳定安全系数也满足规范要求，但是边坡地质条件复杂性，库岸边坡局部存在滑塌的可能，此外该堆积体距离坝址较近，因而考虑库岸局部失稳后滑入水库产生的涌浪对大坝的影响也是必要的，工程上的滑坡涌浪计算采用“潘家铮方法”经验公式[5-8].影响水库滑坡涌浪计算的因素十分复杂，滑坡涌浪计算的边界条件及初始条件也难以准确取值，本文涌浪计算边界条件和初始条件参考类似工程涌浪计算的条件和对堆积体地质条件分析的基础上确定的，滑坡范围考虑L=300 m，平均厚度λ取26 m，河床宽度取B=220 m，滑坡中心至大坝距离x取1 800 m，滑坡下滑历时T取10 s，库水坡脚深度h取50 m，本堆积库岸滑坡的综合坡脚约27°，根据类似工程经验可以作为垂直变形类型滑坡来计算涌浪.滑坡产生涌浪与滑坡下滑速度有关，速度越快，产生的涌浪就越高，对下游大坝影响就越大，但是滑坡下滑速度难以估算，按照10 m/s、15 m/s、20 m/s、25m/s、30 m/s分别计算库岸滑坡对大坝涌浪影响，各滑坡速度对应的涌浪高度(见表4).通过前文的分析，本文可得出以下结论：(1)整体深层稳定分析表明堆积体蓄水后安全系数满足规范要求，而且具有一定的裕度，通过敏感性和可靠度分析可知，进一步验证蓄水后堆积体整体深层稳定安全是满足规范要求的，可见蓄水后堆积坡整体稳定，出现整体滑移的可能性很小. (2)库岸边坡稳定分析表明蓄水后堆积体库岸局部地段存在浅表层滑塌的可能性，库岸局部地段即使出现崩塌，滑塌产生涌浪对大坝安全影响很小.(3)水库蓄水后由于堆积体内部应力调整可能导致局部地表出现拉裂现象.[1] 陈祖煜.土质边坡稳定分析[M].北京:中国水利水电出版社,2003:23-235.[2] 中国电力企业联合会.DL/T5353-2006水利水电工程边坡设计规范[S].北京:中国电力出版社,2007.[3] 中仿科技(CnTech)公司.边坡稳定分析软件Slope/w用户指南[M].北京:冶金工业出版社,2011:12-61.[4] 中华人民共和国水利部.GB50487-2008水利水电工程地质勘察规范[S].北京:中国计划出版社,2009.[5] 潘家铮.水工建筑物的抗滑稳定及滑坡分析[M].北京:中国水利出版社,1980:133-154.[6] 王家成，王乐华，陈星.基于潘家铮滑速和涌浪算法的楞古水电站滑坡涌浪计算[J].水电能源科学，2010,28(9):95-97.[7] 曹克明,汪易森.天荒坪抽水蓄能电站大溪滑坡力学参数反演分析及稳定计算方法讨论[J].工程地质计算机应用，2010，21(2):1-9.[8] 李荣建，于玉贞，邓丽军,等.非饱和土边坡稳定分析方法探讨[J].岩土力学，2007，28(10):2060-2064.。
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基于GeoStudio边坡稳定性分析
作者：胡海陈玉明玉尖地
来源：《价值工程》2016年第16期
摘要：本文主要通过GeoStudio软件分析A排土场边坡稳定性，为该排土场在生产上提供理论上的技术基础，通过技术分析研究了该排土场的安全性，降低了安全事故发生的概率。
Abstract： This article mainly analyzes the slope stability of A refuse dump through GeoStudio， so as to provide theoretical basis for the production of the dump. Through technical analysis， the safety of the dump is analyzed and the probability of safety accidents is reduced.
关键词：排土场；边坡；GeoStudio；稳定系数
Key words： refuse dump；slope；GeoStudio；stability factor
中图分类号：U416.1+4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）16-0195-02
0 引言
据相关统计，近年来随着大规模的边坡工程建设，边坡灾害发生的越来越频繁，其中主要变现为边坡失稳、滑移等问题，造成了巨大的人员伤亡和财产损失。
对于露天边坡的稳定性研究已逐步成为很多工程项目需要解决的问题。
GeoStudio是基于极限平衡法和数值分析法为一体的边坡稳定性分析软件，该软件能够准确快速求解出边坡最小安全系数和最危险滑移面。
本文运用GeoStudio软件对云南A排土场的边坡稳定性进行分析研究[1-3]。
1 基本理论
1.1 安全系数的定义
其中F为安全系数，S为抗剪强度，f为实际剪应力。
边坡稳定安全系数即是F的最小值，代表着其稳定程度[4]。
1.2 极限平衡法
极限平衡法又是对边坡进行稳定性分析常用的理论方法。
极限平衡法是假设边坡处于即将破坏失稳临界状况下，导出其受外力作用和自身内部强度间的平衡力，分析在此二力作用下边坡的稳定性[5-6]。
目前极限平衡分析方法已呈现多样化，如：瑞典条分法、Bishop法、Janbu 普通条分法、Sarema法、Spencer法、Morgenstern-price法等。
极限平衡分析方法主要是依照静力学平衡理论，对受力体在各种破坏模式临界状态下进行受力分析，根据摩尔-库仑强度准
则计算出受力体在自身和F外荷载共同作用下的边坡稳定性，其稳定程度通常以安全系数来表示。
在边坡稳定性分析过程中极限平衡法主要有以下两个优点：①能够较为准确得出边坡稳定或失稳时的安全系数，该系数物理意义明确，给出可能的破坏面；②平面滑动。
楔体滑动、圆弧及非圆弧滑动等类型滑坡，其稳定性都可以用该方法来评价，因此该方法在各类型滑坡的稳定性评价中适用性强。
1.3 数值模拟法
数值分析法是以一定的几何模型和力学本构模型为基础，考虑岩土体的位移和变形特征，并依据研究对象的不同而有所差别。
非连续介质通常是以离散元为代表的相关数值分析方法；连续介质通常是以有限元、边界元为代表的一些数值分析方法。
其中，不同的介质面分析的作用也不相同，有的适用于小变形分析，有的专用于大变形分析。
目前，有限差分法、限元法及离散元法已经成为分析露天矿边坡稳定性主要方法，也是数值模拟方法中的主要方法，依据有限元法对边坡稳定性分析有两种：一种是有限元法，另一种是有限元强度折减法[7-8]。
做为数值计算法的代表有限元法主要有以下优点：①可以很好求解关于弹性、粘弹塑性、粘塑性、弹塑性等问题；②该方法部分地考虑了非匀质、不连续性；③可以给出岩土体应力、应变的大小与分布；分析边坡破坏的发生和发展过程等。
2 工程应用
2.1 基本资料
云南A采场排土场3#自2007年投入使用，采取低台阶及排土场周围修筑排水沟等措施，在雨季时由于长时间降雨及大暴雨，排土场边坡坡脚未采取支挡措施，雨水下渗到软弱结构面及局部排水不畅，排水沟被埋、排土过程中土体挤压及雨季雨水下渗，导致排土场产生潜在不稳定边坡Ⅰ，Ⅰ物质组成为采场剥离第四系松散坡残积含碎石粘性土、砂土，中风化角闪岩及角闪斜长岩碎块石、毛石。
2.2 计算模型
根据对该排土场地质勘察报告，图1为简单模拟Ⅰ边坡模型，坡面总高度25m，土层一高度11m，土层2高度14m。
土层的强度参数见表1。
2.3 软件模拟
运用GeoStudio软件中的SLOPE/W模块对图1所示的边坡进行稳定性分析，该模块由三部分组成：DIFINE、SOLVE和CONTOUR。
首先利用DIFINE对该边坡稳定问题进行创建，见图1。
运用SOLVE对已定义的问题进行求解。
见图2。
本例中最不稳定滑动面为Slip#75，其安全系数为0.715，对该滑动面进行具体分析受力情况，见图3。
图3显示了最危险滑移面上的受力信息，主要包括力矢量的大小、方向和平衡情况。
继续查看多个最小安全系数滑移面，见图4。
3 结论
本文通过GeoStudio软件中SLOPE/W模块对云南A采场排土场3#Ⅰ边坡进行稳定性分析得出了最危险滑移面的稳定系数，同时也考虑了孔隙水压力对边坡稳定性的影响，根据《滑坡防治工程勘查规范》可得出Ⅰ边坡为不稳定边坡，属于工程因素诱发的滑坡，主要因素为矿山排土场未采取抗滑、防护、防排水措施，在重力、降雨等因素共同作用下，诱发排土场滑坡。
可以采取以下措施加强边坡安全性：①采取对应形式的截、排水沟（明沟或暗沟）在永久边坡区的坡脚、分级平台和支护结构前都应设置排水沟。
②对现滑坡形成的后缘裂缝，宜进行填塞，防止雨季地表水进入滑带。
GeoStudio能够快速、准确进行边坡稳定性分析，可以为土坡工程进行技术分析服务，其基于极限平衡理论的方法已在国内外大量工程中已广为应用。
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