第4卷 第4期
2006年12月
中国水利水电科学研究院学报
Journal of China Institute of Water Res ources and Hydropower Research
V ol 14 N o 14December ,2006
收稿日期:2006208201
基金项目:国家自然科学基金资助项目(40472138)
作者简介:赵洪岭(1963-),男,河南延津人,高级工程师,主要从事水利工程设计工作。E 2mail :zhaohongling @https://www.doczj.com/doc/0215572276.html,
文章编号:167223031(2006)0420271206
边坡稳定性计算中锚固力计入方式的讨论
赵洪岭1
,台佳佳2
,朱大勇
3
(11黄河勘测规划设计有限公司,河南郑州 450003;21四川大学水利水电学院,四川成都 610065;
31合肥工业大学土木建筑学院,安徽合肥 230009)
摘要:分别采用M orgenstern 2Price 法和不平衡推力法计算在锚固力作用下边坡的稳定性,分3种方式计入锚固力的作用,即锚固力施加在锚杆的内端,位于条块的底部;锚固力施加在锚杆的外端,位于条块的顶部;锚固力均匀施加在锚杆穿越的条块内。研究表明,3种锚固力作用计入方式计算出的加固边坡安全系数相差在11%左右;而第3种锚固力计入方式的边坡安全系数介于第1和第2种方式的安全系数之间,且加固后的边坡条间力与滑面正应力分布最为合理。因此,建议在工程中采用第3种锚固力计入方式。关键词:边坡;M orgenstern 2Price 法;不平衡推力法;锚固力中图分类号:T U432
文献标识码:A
1 问题的提出
预应力锚杆或锚索是边坡加固工程普遍应用的方法之一。锚杆或锚索提供的锚固力对滑体直接提供了抵抗滑动的力和力矩,同时增加了滑面上的法向应力,从而提高了滑动面的抗剪应力[1,2]
。在实际工程中,可对传统的极限平衡法加以改进,将锚固力作为条块上的集中荷载,计算在锚固力作用下的边坡的稳定。考虑到大部分极限平衡法都是针对滑动面建立力平衡方程,目前通常是将锚固力P i 施加于锚杆穿过的滑动面所在的条块底部,其他条块上P i 为零。然而这种方法会导致滑面正应力分布的不合理,滑面个别地方正应力急剧反常增加,因此计算过程在理论上不够合理[3]
,计算结果也不能保证在任何情况下都是可靠的。本文假设3种锚固力计入方式:(1)假设锚固力施加在锚杆的内端,即位于条块的底部;(2)假设锚固力施加在锚杆的外端,即位于条块的顶部;(3)假设锚固力均匀施加在锚杆穿越的
条块内,作用点为条块中心线与锚杆的交点。使用M orgenstem 2Price 法[4]和不平衡推力法[5]
计算锚固力作用下的安全系数K 和满足一定安全系数条件所需的锚固力的大小,并对上述3种计入方式所得计算结果进行分析和比较。
2 基本公式
图1为一个具有任意滑面的边坡,作用于滑坡体上的力有:自重、地震力、孔隙水压力和锚固力。将滑体划分成若干垂直条块,其中的第i 土条如图1(b )所示,其高度为h i ,宽度为b i ,底面倾角为αi 。该土条上作用的力有重力W i ,地震力K c W i (K c 为地震影响系数),土条底面的法向反力N i 及阻力T i (T i =(N i tan φi +c i b i sec αi )ΠF s ,φi 和c i 分别为摩擦角和滑面的黏聚力,K 为安全系数),条块间法向力E i
和E i +1,条块间切向力X i 和X i +1,孔隙水压力的合力U i ,锚固力P i (锚固力作用点与底面的垂直距离为
H i )。
M orgenstern 2Price 法假设条块间法向力与切向力的比值用条间力函数f (x )和比例系数λ的乘积表
示,即X i =λf i E i 。
安全系数的计算公式为
[6]
K =
∑n -1
i =1
R i
7n -1
j =1Ψ
j
+R n
∑n -1
i =1
T i 7n -1
j =1
Ψ
j
+T n
(1)
式中:R i =[W i cos αi -K c W i sin αi +P i cos (ωi -αi )-U i ]tan φi +c i b i sec αi ;T i =W i sin αi +K c W i -P i sin (ωi -αi );Ψi -1=
(sin αi -λf i -1cos αi )tan φi +(cos αi +λf i -1sin αi
)K
Φi -1
;Φi =(sin αi -λf i cos αi )tan φi +(cos αi +
λf i sin αi )K 。
图1 滑体与条块示意
比例系数λ的计算公式为
λ=
∑
n -1i =1
[b i
(E i
+E i -1)+K c W i h i -2P i H i ]
∑
n -1
i =1
[b i
(f i
E i
+f i -1E i -1)]
(2)
式(2)中条块间法向力由下式计算
E i Φi =Ψi -1E i -1Φi -1+KT i -R i
(3)
按照锚固力计入方式的不同,在式(1)和式(2)中选用不同的P i 和H i 。对于计入方式1,在锚杆穿越滑面之点所在条块底面上P i 为集中荷载,H i =0,其他P i =0;计入方式2的P i 为锚杆穿越坡面之点所在条块顶面的集中荷载,H i 分别为锚杆穿越坡面之点所在条块的高度,其他P i =0;计入方式3将集中荷载均匀分布在锚杆穿越滑体过程中的若干条块上,在锚杆与条块中心线交点上沿锚杆对条块施加荷载,P i =P /n (n 为锚杆所穿越滑体条块数量),H i 分别为锚杆与这些条块中心线交点到底面的垂直距离,其他P i =0。
不平衡推力法假定条间推力的作用方向与上一条块的滑面方向平行,安全系数的计算公式为
K =
∑n -1i =1R i
7n -1
j =1Ψ
j
+R n
∑n -1
i =1
T i 7n -1
j =1
Ψ
j
+T n
(4)
式中:R i =[W i cos αi -(K c W i +U si -U si -1)sin αi +P i sin (ωi -αi )-U i ]?tan φi +c i b i sec αi ;T i =[W i sin αi -(K c W i +U si -U si -1)cos αi +P i cos (ωi -αi )-U i ];Ψi =cos (αi -1-αi )-sin (αi -1-αi )tan
φi ΠK ;U si -1和U si 分别为条块左、右侧面的孔隙水压力。
式(4)中P i 的选用与上述M orgenstern 2Price 法相同
y —
272—边坡稳定性计算中锚固力计入方式的讨论 赵洪岭 台佳佳 朱大勇
3 算例分析
取如图2所示边坡,地震影响系数为011
。
图2 土坡剖面示意
表1为采用M orgenstem 2Price 法计算一定锚固力作用下的安全系数K 。由表1可知,在本算例中,以计入方式1所得安全系数K 1在3种计入方式中是最保守的,这是因为计入方式1忽略了锚固力对滑体提供抵抗滑动的力矩作用,后两种计入方式所得安全系数K 2、K 3与K 1的差值在11%和4%以内,同时随锚固力的增大,上述差值也逐渐增大,但计入方式3增大的幅度小于计入方式2。此外采用计入方式1在锚固力P =400kN 时锚固力作用点以下的条块间就出现了小于零的水平条间力-21976kN ,但采用计入方式
3直至P =600kN 时滑体内最小水平条间力14152kN ,此时采用前两种计入方式所得的条块间最小水平
条间力则达-0184和-40164kN ,可见采用计入方式3更为符合实际情况。
表1 不同计入方式安全系数比较(M orgenstern 2Price 法)
P ΠkN
K 1
K 2
K 3
(K 2-K 1)ΠK 1(%)
(K 3-K 1)ΠK 1(%)
0 1.059 1.059 1.0590.000.0050 1.098 1.121 1.100 2.110.13100 1.138 1.181 1.141 3.740.26150 1.179 1.239 1.184 5.020.41200 1.221 1.296 1.229 6.090.61250 1.265 1.
353 1.275 6.900.77300 1.310 1.410 1.3237.620.98350 1.356 1.468 1.3738.26 1.23400 1.4033
1.527 1.4258.83 1.52450 1.4523
1.588 1.4799.37 1.84500 1.5023
1.650 1.5359.89
2.20550 1.5533
1.714 1.59310.40
2.59600
1.606
3
1.781
3
1.654
10.91
3.03
注:(1)K 1、K 2和K 3分别为上述3种加载方式所得安全系数;(2)3表示体内出现了小于零的水平条间力。
图3～图5是P =300kN 时,由M orgenstem 2Price 法3种计入方式所得到的条间力和滑面正应力分布
特征。由图可知,单纯地将锚固力作为集中荷载施加在条块的顶部或底部,都会在所施加的条块底部引起滑面正应力的急剧增大,水平条间力E 和垂直条间力X 也发生了急速的变化,与此同时计入方式3则可以很好地避免滑面正应力和条间力分布出现这种不合理的情况。尽管不合理的条间力分布对应的
安全系数与合理的条间力分布对应的安全系数之间只有很小的差别[7]
,但前两种计入方式造成的这种明显的不合理性将难以保证计算总是合理有效的。
图3 条间力和滑面正应力分布特征(计入方式1)
表2为采用不平衡推力法计算一定锚固力作用下的安全系数K 。由表2可知,在本算例中,由不平
衡推力法也可以得到与M orgenstern 2Price 法所得相类似的结论,但后两种计入方式所得安全系数K 2、K 3
边坡稳定性计算中锚固力计入方式的讨论 赵洪岭 台佳佳 朱大勇
与K 1的差值大于M orgenstem 2Price 法所得的差值,分别在51%和16%以内,尤其是采用计入方式2在锚固力较大时,所得安全系数远远超过了另外两种计入方式所得,这在工程中显然是难以接受的
。
图4 条间力和滑面正应力分布特征(计入方式2
)
图5
条间力和滑面正应力分布特征(计入方式3)
图6 三种计入方法条块间推力分布比较(不平衡推力法)
表2
不同计入方式安全系数比较(不平衡推力法
)
P ΠkN
K 1
K 2
K 3
(K 2-K 1)ΠK 1(%)(K 3-K 1)ΠK 1
(%)0 1.016 1.016 1.0160100010050 1.053 1.092 1.065 3.752 1.156100 1.091 1.172 1.1167.425 2.232150 1.129 1.257 1.16911.332 3.512200 1.170 1.347 1.22515.192 4.719250 1.211
1.443
1.28319.124 5.950300 1.2543 1.545 1.34523.1477.207350 1.2983 1.653 1.40927.2828.496400 1.3443 1.768
1.476
31.5539.820450 1.3913 1.8923 1.54735.98511.186500 1.4403 2.0253 1.62140.60712.595550 1.4903 2.1673 1.70045.45214.056
600
1.5423
2.3213 1.7823
50.555
15.
572
注:(1)K 1、K 2和K 3分别为上述3种加载方式所得安全系数;(2)3表示体内出现了小于零的水平条间力。
图7 不同安全系数所需锚固力比较
(M orgenstern 2Price 法)
图8 不同安全系数所需锚固力比较
(不平衡推力法)
图6是P =300kN 和P =600kN 时,3种计入方式所得到的条间推力条间分布。由图6可知,对于上—
4
72—边坡稳定性计算中锚固力计入方式的讨论 赵洪岭 台佳佳 朱大勇
边坡稳定性计算中锚固力计入方式的讨论 赵洪岭 台佳佳 朱大勇
述两种情况,采用计入方式3时,条间推力虽然也在锚杆的两端出现拐点,但在所穿越的条块内基本上是连续变化的,而另外两种计入方式则在在锚固力施加的位置出现了较大的变化。此外,P=600kN时,采用计入方式3在锚固力作用点以下的条块间的最小推力为-0157kN,而另外两种计入方式的最小推力则分别为-100184和-44195kN。
对于不稳定或是不满足稳定性要求的边坡,需要施加一定的锚固力使其安全系数达到要求。图7、图8分别为采用M orgenstem2Price法和不平衡推力法计算满足一定安全系数要求所需的锚固力大小。对于M orgenstem2Price法,在本算例中,以计入方式1所需的锚固力为准,当安全系数K≤118时,另外两种计入方式所需的锚固力与前者的差值分别在38%和8%以内,由此可见,虽然采用3种计入方法计算得到的安全系数差别不大,但计算满足一定安全系数要求所需的锚固力时,计入方式2与其他两种计入方式之间就有了明显的差异,使用不平衡推力法计算时这种差异更加明显。
4 结论
(1)采用M orgenstem2Price法计算锚固力作用下边坡的安全系数K时,3种计入方式所得安全系数的差别不大,与目前通常将锚固力作为集中荷载施加在条块底部的计入方式1相比较,文中提及的另外两种计入方式所得安全系数的差值在11%和4%以内,但计入方式3所得条间力和滑面正应力分布更为合理;(2)采用不平衡推力法计算锚固力作用下边坡的安全系数K时,3种计入方式所得安全系数有一定的差别,与目前通常将锚固力作为集中荷载施加在条块底部的计入方式1相比较,文中提及的另外两种计入方式所得安全系数的差值在51%和16%以内,但第3种计入方式的条间推力更为合理;(3)计算满足一定安全系数要求所需的锚固力大小时,M orgenstem2Price法采用第1和第3种计入方式所得锚固力较为接近,第2种计入方式的差别是最大的;不平衡推力法采用3种计入方式计算时所得锚固力的差别则较大。
参 考 文 献:
[1] H obest L,Z ajic J.Anchoring in rock and s oil.2ed edition[M].E lsevier Scientific Publishing C ompany,1983.
[2] Bromhead E N.The stability of slopes.2ed edition[M].Surrey University Press,1994.
[3] K rahn J.The2001R.M.Hardy Lecture:The limit of limit equilibrium analysis[J].Canadian G eotechnical Journal,
2003,40(3):643-660.
[4] M orgenstern N R,Price V E.The analysis of the stability of general slip surfaces[J].G eotechnique,1965,15(2):79-
93.
[5] G B50021-2001,岩土工程勘察设计规范[S].
[6] 朱大勇,李焯芬,黄茂松,等.对三种著名边坡稳定性计算方法的改进[J].岩石力学与工程学报,2005,24(2):
183-194.
[7] Sarma S K.S tability analysis of embankments and slopes[J].Journal of G eotechnical Engineering,1979,105(2):1511-
1524.
[8] 杨延毅.岩质边坡卸荷裂隙加固锚杆的增韧止裂机制与效果分析[J].水利学报,1994,(6):1-9.
[9] 高浪,谢康和.土钉支护中土钉应力的监测与预测[J].水利学报,2000,(10):61-65.
Discussion on the method of computing anchoring force in slope stability analysis
ZH AO H ong 2ling 1
,T AI Jia 2jia 2
,ZH U Da 2y ong
3
(11Yellow River Engineering Consulting Co .Ltd .,Zhengzhou 450003,China ;21School o f Hydropower ,Sichuan University ,Chengdu 610065,China ;31College o f Civil Engineering ,H e fei University o f Technology ,H e fei 230009,China )
Abstract :In this paper ,the stability of anchored slope is com puted by using the M orgenstern 2Price method and the unbalanced thrust force method respectively.The action of anchoring force is com puted in three ways :(1)the anchoring force is applied at the inner end of anchors ,i.e.,at the slice base ;(2)the anchoring force is applied at the outer end of anchors ,i.e.,at the slice top ;(3)the anchoring force is uniformly distributed along anchors which g o across the slice.The results show that the difference in safety values am ong the three ways of considering anchoring force is not larger than 11%,and the safety factor of anchored slope com puted by the third way falls between those of the other tw o ways.The inter 2slice force distribution and normal stress distribution over the slip surface in the third way are m ost reas onable.Thus ,the third way of considering the anchoring force action is recommended for practical use.
K ey w ords :slope ;M orgenstern 2Price method ;unbalanced thrust force method ;anchoring force
(责任编辑:韩昆)
(上接第245页)
The research status and directions of schistosomiasis prevention in China
M A Wei 1
,K UANG Shang 2fu 1
,LI AO Wen 2gen 1
,TI AN X iang 2rong
2
(1.Dept .o f Water Environment ,IWHR ,Beijing 100038,China ;
2.International Economy and Technology Cooperation and Exchange Center ,MWR ,Beijing 100053,China )
Abstract :Due to com plicated natural and s ocial in fluencing factors ,in Y angtze River ,the schistos omiasis epidemic situation has been getting w orse ,such as enlargement of oncomelania hupensis G redler areas ,increasing of schistos omiasis patients ,arising of acute in fection and extension of epidemic districts.The situation of schistos omiasis prevention in China is very severe in recent years.This paper reviews and summarizes the targets ,strategies ,experiences and main countermeasures of schistos omiasis prevention in the past 50years in China.It analyzes the epidemic reas ons of schistos omiasis and the major existing problems in schistos omiasis prevention undertaking.The authors put forward s ome further research topics for schistos omiasis prevention.
K ey w ords :schistos omiasis ;oncomelania hupensis G redler ;epidemic situation ;prevention target ;prevention strategy ;research direction
(责任编辑:吕斌秀)
—
672—边坡稳定性计算中锚固力计入方式的讨论 赵洪岭 台佳佳 朱大勇
边坡工程计算例题1. Consider the infinite slope shown in figure. (1) Determine the factor of safety against sliding along the soil-rock interface given H = 2.4m. H, will give a factor of safety, F, of 2 against sliding along (2) What height, s the soil-rock interface?． ??25?1k k1H Soil Rock Solution ⑴Equation is ?naCt?F?, s2???natna?r?H?cost?? Given ,,,r,HC We have 24?F1.s(2) Equation is C, ?H?nat2??n??cotsa?r?(F) s?nta??,,F,C,r Given s We have m11?1.H32??. 2. A cut is to be made in a soil that has,, and mkN/16.5?m?29kN/c?15?The side of the cut slope will make an angle of 45°with the horizontal. What FS, of 3?depth of the cut slope will have a factor of safety,S2?.If, and then Solution We are given 3FS?mkN/c?29??15C FSFS andshould both be equal to 3. We have?C c?FS c c d Or cc292mkN/??c??9.67d FSFS3SC Similarly, ?tan?FS??tan d??tan15tantan???tan?d3FSFS?s Or tan15???1?tan5.1?????d3?? ?into equation givesand Substituting the preceding values of c dd??????cos4csin45cos5.19.67sin?4dd m?H?7.1????? ???????5.1??1cos1?16.5cos45?????d 某滑坡的滑面为折线，其断面和力学参数如图和表所示，拟设计抗滑结构物，3.。，
边坡稳定性计算方法 目前的边坡的侧压力理论，得出的计算结果，显然与实际情形不符。边坡稳定性计算，有直线法和圆弧法，当然也有抛物线计算方法，这些不同的计算方法，都做了不同的假设条件。 当然这些先辈拿出这些计算方法之前，也曾经困惑，不做假设简化，基本无法计算。而根据各种假设条件，是会得出理论上的结果，但与实际情况又不符。倒是有些后人不管这些假设条件，直接应用其计算结果，把这些和实际不符的公式应用到现有的规范和理论中。 瑞典条分法，其中的一个假设条件破裂面为圆弧，另一个条件为假设的条间土之间，没有相互作用力，这样的话，对每一个土条在滑裂面上进行力学分解，然后求和叠加，最后选取系数最小的滑裂面。从而得出判断结果。其实，那两个假设条件对吗？都不对！ 第一、土体的实际滑动破裂面，不是圆弧。第二、假设的条状土之间，会存在粘聚力与摩擦力。边坡的问题看似比较简单，只有少数的几个参数，但是，这几个参数之间，并不是线性相关。对于实际的边坡来讲，虽然用内摩擦角①和粘聚力C来表示，但对于不同的破裂面，破裂面上的作用力，摩擦力和粘聚力，都是破裂面的函数，并不能用线性的方法分别求解叠加，如果是那样，计算就简单多了。 边坡的破裂面不能用简单函数表达，但是，如果不对破裂面作假设，那又无从计算，直线和圆弧，是最简单的曲线，所以基于这两种曲线的假设，是计算的第一步，但由于这种假设与实际不符，结果肯定与实际相差甚远。
条分法的计算，是来源于微积分的数值计算方法，如果条间土之间，存在相互作用力，那对条状土的力学分解，又无法进行下去。 所以才有了圆弧破裂面的假设与忽略条间土的相互作用的假设。 其实先辈拿出这样与实际不符的理论，内心是充满着矛盾的。 实际看到的边坡的滑裂，大多是上部几乎是直线，下部是曲线形状，不能用简单函数表示，所以说，要放弃求解函数表达式的想法。计算还是可以用条分法，但要考虑到条间土的相互作用。 用微分迭代的方法求解，能够得出近似破裂面，如果每次迭代，都趋于收敛，那收敛的曲线，就是最终的破裂面。 参照图3，下面将介绍这种方法的求解步骤。
运用《理正岩土边坡稳定性分析》 作定量计算 （整理人：朱冬林，2012-2-21） 1、我目前手上理正岩土的版本为5.11版，有新版本的请踊跃报名，大家共同进步！ 2、为什么要用理正岩土边坡稳定性分析？ 现在山区公路项目地形条件越来越复杂，对于一些斜坡（指一般自然坡）或边坡（指开挖后的坡体）的稳定性评价是不可避免，比如桥位区沿斜坡布线，桥轴线与坡向大角度相交，自然坡度20～40°，覆盖层比较厚，到底是稳定还是不稳定？会不会有隐患和危险？必将困扰每个勘察技术人员，说它稳定吧，又怕将来出问题，说不稳定，目前又没有出现开裂变形滑动迹象，那在报告中如何评价桥址的安全性？再比如，路线从大型堆积体上经过，究竟稳定性如何评价？仅靠钻探或地质调查无法对其稳定性进行合理评价。这时候，就要辅以定量分析计算来提供证据了。 还有，我们在报告中提路堑边坡的岩土经验参数，常常遭设计诟病，按报告
中提的参数，自然坡都垮得一塌糊涂了，更不要说开挖了。我们在正式报告中提出“问题参数”会大大降低了勘察在设计心目中的光辉（灰）形象。如果我们事先对自然斜坡的横断面进行过初步计算，提出的参数就不会太离谱，必将给设计留下“很专业”的印象。 3、是否好用？ 很好用。在保宜项目我一天计算几十个断面，既有效又快。 4、断面图能不能直接从CAD图读入？ 可以。只需事先转化为dxf即可（用dxfout命令保存）。对图形的条件是所有的线段都是直线段组成（对于多段线需要炸开，对于样条曲线可以用多段线描一下再炸开即可），另外图形边界要封闭（事先可以用填充命令试一下，看各个区域是否封闭）。注意，图中只能有直线段，不能有其它图元（记得按上面操作完后，全选（Ctrl+A）,看“属性”（Ctrl+1），全部为直线，则OK）。 5、下面结合实例讲解计算过程，保证学一遍就上手。 以土质边坡计算为例（最常用） 进入土质边坡稳定性分析程序
科技信息 1.引言 条分法是一种基于极限平衡原理的稳定性分析方法，其可分为非严格条分法与严格条分法两种。目前大多数常用的极限平衡条分法均 采用垂直条分法计算安全系数……， 较为完备的是M orgenstern 和Price 提出的方法以及陈祖煜在此基础上发展的通用条分法。早期的一些方 法，如Bishop 法、 Spencer 法等，可以看作是它在一定假设条件下的简化。在众多的条分法中，其核心问题就是如何对条间力进行假设，从而使问题封闭可解。由于垂直条分法仅考虑了力(和力矩)的平衡，不涉及材料的变形，因而，要得到封闭的解答须对滑体的受力特征进行一定的 假设。 一般是从力和力矩平衡条件出发，以一种新的方式给出一般情况下安全系数所应满足的关系。 2.平衡方程 严格法要求土条满足所有的静力平衡条件，即2个力平衡条件及1个力矩平衡条件。以土条为隔离体，其受力分析如图所示。 图1土条受力图 图中符号含义： F 为安全系数；S a 为条底可获得的抗剪力，S a =c l i +N i tg φ，c,φ,l 分别为条底粘聚力、摩擦角、长度；S m 为条底已发挥的抗剪力，U αi 为孔隙水压力；W i 为土条重力；N i 为条底有效法向力；α为 条底倾角； P 左i ,P 右i 分别为土条左、右端条间力；h i ，h i+1分别表征条间力的作用位置；θ2i ,θ1i 分别为土条左、右条间力的水平倾角。 （1）由图可以分别建立水平竖直两个方向的平衡方程：水平方向合力为零，即： P 左i cos θ2i +S m cos αi -(N i +U αi )sin αi -P 右i cos θ1i =0（1）竖直方向合力为零，即： P 右i sin θ1i -S m sin αi -(N i +U αi )cos αi -P 左i sin θ2i +W i =0（2）又由M ohr ———Coulom b 强度准则：S a =c l i +(N i +U αi )tg φ，S m =S a F =c l i +(N i +U αi )tg φF （3） 通常我们易知P 左i 和P 右i 之间存在一定的关系，即：P 右i -P 左i =ΔP i 现以P 右i >P 左i 为例P 右i =P 左i +ΔP i （4） 将（4 ）式分别代入（1）（2）式可得P 左i cos θ2i +S m cos αi -(N i +U αi )sin αi -(P 左i +ΔP i )cos θ1i =0（5）(P 左i +ΔP i )sin θ1i -S m sin αi -(N i +U αi )cos αi -P 左i sin θ2i +W i =0（6） 由式（5 ）（6）分别可求得ΔP i =P 左i cos θ2i +S m cos αi -(N i +U αi )sin αi 1i -P 左i （7） ΔP i =P 左i sin θ2i +S m sin αi +(N i +U αi )cos αi -W i 1i -P 左i （8） 二者相等可得： P 左i cos θ2i +S m cos αi -(N i +U αi )sin αi cos θ1i -P 左i =P 左i sin θ2i +S m sin αi +(N i +U αi )cos αi -W i sin θ1i -P 左i 即： tg θ1i =P 左i sin θ2i +S m sin αi +(N i +U αi )cos αi -W i i 2i m i i αi i （9） 从而得到θ1i 与θ2i 的关系，即θ1i 可以用θ2i 表示出来。又因为所有的土条满足整体的力平衡状态，即有：∑ΔP i =0 即：∑[P 左i cos θ2i +S m cos αi -(N i +U αi )sin αi ]∑cos θ1i -∑P 左i =0（10）从而可得： ∑S m =∑[P 左i cos θ1i +(N i +U αi )sin αi -P 左i cos θ2i ]i =c l i +(N i +U αi )tg φ（11） 故F= ∑[c l i +(N i +U αi )tg φ]cos αi 左i 1i i αi i 左i 2i （12）其中P 左i ，θ1i ，θ2i 为未知。（2）土条的力矩平衡方程： P 左i cos θ2i (h i '-b tg α)+P 左i b sin θ2i -P 右i cos θ1i (h i +b tg α)+P 右i b sin θ1i =0 （13）h i =P 左i (P 左i +ΔP i )cos θ1i h i 'cos θ2i -b 2(cos θ2i tg α-sin θ2i ∑∑ )+b 2 (tg θ1i -tg α)（14） 将（7）中的ΔP i 代入上式 h i = P 左i cos θ1i P 左i cos θ2i +S m cos αi -(N i +U αi )sin αi h i 'cos θ2i -b 2(cos θ2i tg α-sin θ2i ∑∑ )+b 2 (tg θ1i -tg α)（15）其中P 左i ，θ1i ，θ2i ，S m 中的F 为未知，又由式（9）可以得到θ1i ，θ2i 的关 系，即θ1i 可以用θ2i 表示出来，故h i 是关于h i ' ，P 左i ，θ2i ，F 的函数。 我们可以假设初始植h i ' ，P 左i 均为0则可以通过（7）和（15）假设不 同的θ2i ，F 迭代求h i 直到满足其最后的边界值为零为止。3.结论（1）本文在理论推导过程中采用了与经典公式不同的方法，即将条 间合力的大小，方向P 左i ， θ1i ，θ2i ，S m 作为未知数。（2）此方法在计算过程中不需要对方程进行求导，因而通过编程求得其安全系数。 （3）在通用条分法中，不同条块界面上剪切强度和滑动面上剪切强度应该具有不同的折减系数，这有待于今后进一步研究 （4）影响边坡稳定的条件有很多，仅仅通过条间的剪切力确定是远远不够的，比如说条块的形状，大小等都会对滑动趋势产生很大的影响，因此在实际的工程运用中应该充分予以考虑。 参考文献［1］Lee W A ，Lee T ，Sharma S ，et a1．Slope Stability an d Stabilization Methods ［M ］.New York ：Wiley —Interscience Publication ，1996 ［2］Fmdlund D C State of the art ：analytical methods for slope stability analysis ［A ］.In ：Proceedings of the 4International Symposium on Landslides ［C ］.Toronto ：Ont ，1984.229-250 ［3］张鲁渝.一个用于边坡稳定分析的通用条分法.岩石力学与工程学报，2005.2 ［4］丁桦，张均锋，郑哲敏.关于边坡稳定分析的通用条分法的探讨.岩石力学与工程学报，2004.11 ［5］朱大勇，钱七虎.严格极限平衡条分法框架下的边坡临界滑动 场.土木工程学报， 2000，33［6］杨明成.基于力平衡求解安全系数的一般条分法.岩石力学与工程学报，2005.4 以通用条分法进行边坡稳定分析 山东交通学院 曹丽娜 王日升 ［摘要］本文首先介绍了通用条分法的基本方程。它直接将条间力合力的大小和方向作为未知数，并通过一系列的转化求得土条间合力方向间的关系，从而易通过编程求得其安全系数。［关键词］通用条分法边坡稳定 极限平衡 高校理科研究 526——
第一章功能概述 边坡失稳破坏是岩土工程中常遇到的工程问题之一。造成的危害及治理费用均非常可观。因此，客观的、正确的评估边坡稳定状况，是摆在工程技术人员面前的一道难题。为满足工程技术人员的需要，编制了“理正边坡稳定分析”软件。 该软件具有下列功能： ⑴本软件具有通用标准、堤防规范、碾压土石坝规范三种标准，以满足不同行业的要求； ⑵本软件提供三种地层分布模式（匀质地层、倾斜地层、复杂地层），可满足各种地层条件的要求； ⑶本软件可计算边坡的稳定安全系数、及剩余下滑力； ⑷本软件提供多种方式计算边坡的稳定安全系数； ⑸本软件提供的自动搜索最小稳定安全系数的方法，是理正技术人员研制、开发、应用到软件中，并取得良好的效果。一般情况下，都可以得到最优解。但是对于较复杂的地质条件，建议先指定区域搜索、分不同精度进行分析，逐步逼近最优解，这样才能既快、又准； ⑹对于圆弧稳定计算，本软件提供三种方法：瑞典条分法、简化Bishop法、及Janbu 法。集三种方法于一体，用户可以根据不同的要求采用不同的方法。用户需要注意的是采用后两种方法计算时，有时不收敛，也是正常的。需要用户调整相关的参数再计算或用第一种方法； ⑺软件可同时考虑地震作用、外加荷载、及锚杆、锚索、土工布等对稳定的影响； ⑻特别是针对水利行业做了大量工作，除按水利的堤防、碾压土石坝规范外，还参照了海堤等规范；提供按不同工况—施工期、稳定渗流期、水位降落期计算堤坝的稳定性（具有总应力法及有效应力法）； 详细的分析、考虑水的作用，包括堤坝内部的水（渗流水）及堤坝外部的水（静水压力）的作用；尤其方便的是可以将渗流软件分析的流场数据直接应用到稳定分析，使计算结果更逼近真实状况。 ⑼具有图文并茂的交互界面、计算书。并有及时的提示指导、帮助用户使用软件。 本软件可应用于水利行业、公路行业、铁路行业和其它行业在岩土工程建设中遇到的边坡（主要是土质边坡、岩石边坡可参考）稳定分析。
边坡稳定性计算 一、编制依据 为保证挖方施工安全，施工现场做到“安全、文明”，满足施工进度要求，以下列法律、法规、标准、规范、规程、相关文件为强制性前提，进行边坡稳定性计算。 1、现有施工图设计； 2、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）； 3、《路桥施工计算手册》（人民交通出版社）； 4、《土力学与地基基础》； 二、工程概况及地质情况 岢岚至临县高速公路是《山西省高速公路网规划》“3纵11横11环”中西纵高速公路的重要组成部分，也是山西省西部把第四横（保德-五台长城岭）和第五横（平定杨树庄—佳县）高速公路窜连起来的重要路段。 项目区路线走廊带地形起伏极大，总体地势为东北高西南低，地貌主体为隆起的基岩中山与黄土梁峁，部分区域为海拔较低的河流沟谷及冲沟，。受构造活动和水流侵蚀作用的影响，本区地形切割剧烈，河谷发育，沟壑纵横，依据地貌成因类型及其显示特征，将本区划分为黄土丘陵区、侵蚀堆积河川宽谷区、山岭区、黄土覆盖中低山区四个地貌单元，岩性主要为第四系冲、坡积及风积粉土及粉质粘土等。 三、计算 本项目地形复杂，涵洞、桩基及路基施工作业面比较多。根据挖方路段在全线的分布情，选择有代表性路段进行分析计算。由于项目地质挖方为风积粉土及粉质粘土，是典型的黄土地貌。根据施工图纸给出的计算参数，对于黄土挖方路段，拟定边坡参数γ=19g/cm3，C=40 Kpa，φ=29°，采用瑞典条分法进行计算，稳定安全系数达到1.2以上。 3.1 瑞典条分法原理 如图所示边坡，瑞典条分法假定可能滑动面是一圆弧AD，不考虑条块两侧的作用力，即假设Ei和Xi的合力等于Ei+1和Xi+1的合力，同时它们的作用线
第九章土坡稳定分析 土坡就是具有倾斜坡面的土体。土坡有天然土坡，也有人工土坡。天然土坡是由于地质作用自然形成的土坡，如山坡、江河的岸坡等；人工土坡是经过人工挖、填的土工建筑物，如基坑、渠道、土坝、路堤等的边坡。本章主要学习目前常用的边坡稳定分析方法，学习要点也是与土的抗剪强度有关的问题。 第一节概述 学习土坡的类型及常见的滑坡现象。 一、无粘性土坡稳定分析 学习两种情况下(全干或全淹没情况、有渗透情况)无粘性土坡稳定分析方法。要求掌握无粘性土坡稳定安全系数的定义及推导过程，坡面有顺坡渗流作用下与全干或全淹没情况相比无粘性土土坡的稳定安全系数有何联系。 二、粘性土坡的稳定分析 学习其整体圆弧法、瑞典条分法、毕肖甫法、普遍条分法、有限元法等方法在粘性土稳定分析中的应用。要求掌握圆弧法进行土坡稳定分析及几种特殊条件下土坡稳定分析计算。 三、边坡稳定分析的总应力法和有效应力法 学习稳定渗流期、施工期、地震期边坡稳定分析方法。 四、土坡稳定分析讨论 学习讨论三个问题：土坡稳定分析中计算方法问题、强度指标的选用问题和容许安全系数问题。 第二节基本概念与基本原理 一、基本概念 1．天然土坡(naturalsoilslope)：由长期自然地质营力作用形成的土坡，称为天然土坡。2．人工土坡(artificialsoilslope)：人工挖方或填方形成的土坡，称为人工土坡。 3．滑坡(landslide)：土坡中一部分土体对另一部分土体产生相对位移，以至丧失原有稳 定性的现象。 4．圆弧滑动法(circleslipmethod)：在工程设计中常假定土坡滑动面为圆弧面，建立这一 假定的稳定分析方法，称为圆弧滑动法。它是极限平衡法的一种常用分析方法。 二、基本规律与基本原理 （一）土坡失稳原因分析 土坡的失稳受内部和外部因素制约，当超过土体平衡条件时，土坡便发生失稳现象。1．产生滑动的内部因素主要有： （1）斜坡的土质：各种土质的抗剪强度、抗水能力是不一样的，如钙质或石膏质胶结的土、湿陷性黄土等，遇水后软化，使原来的强度降低很多。 （2）斜坡的土层结构：如在斜坡上堆有较厚的土层，特别是当下伏土层(或岩层)不透水时，容易在交界上发生滑动。 （3）斜坡的外形：突肚形的斜坡由于重力作用，比上陡下缓的凹形坡易于下滑；由于粘性土有粘聚力，当土坡不高时尚可直立，但随时间和气候的变化，也会逐渐塌落。 2．促使滑动的外部因素 （1）降水或地下水的作用：持续的降雨或地下水渗入土层中，使土中含水量增高，土中易溶盐溶解，土质变软，强度降低；还可使土的重度增加，以及孔隙水压力的产生，使土体作用有动、静水压力，促使土体失稳，故设计斜坡应针对这些原因，采用相应的排水措施。（2）振动的作用：如地震的反复作用下，砂土极易发生液化；粘性土，振动时易使土的结
附件四：边坡稳定性计算书 1、汽机房区域边坡稳定性计算书（适用于基坑基底标高为-7.00m~-9.00m）H=8.5m 天然放坡支护 ---------------------------------------------------------------------- [ 基本信息 ] ---------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------- [ 放坡信息 ] ---------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------- [ 超载信息 ] ----------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------- [ 土层信息 ] ---------------------------------------------------------------------- [ 土层参数 ] ---------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------- [ 整体稳定验算 ] ---------------------------------------------------------------------- 天然放坡计算条件: 计算方法：瑞典条分法 应力状态：总应力法 基坑底面以下的截止计算深度: 0.00m 基坑底面以下滑裂面搜索步长: 5.00m 条分法中的土条宽度: 1.00m 天然放坡计算结果:
第二节边坡稳定性分析方法 力学验算法和工程地质法是路基边坡稳定性分析和验算方法常用的两种方法。 1．力学验算法 (1)数解法假定几个不同的滑动面，按力学平衡原理对每个滑动面进行验算，从中找出最危险滑动面，按此最危险滑动面的稳定程度来判断边坡的稳定性。此方法计算较精确，但计算繁琐。(2)图解或表解法在图解和计算的基础上，经过分析研究，制定图表，供边坡稳定性验算时采用。以简化计算工作。 2．工程地质法 根据稳定的自然山坡或已有的人工边坡进行土类及其状态的分析研究，通过工程地质条件相对比，拟定出与路基边坡条件相类似的稳定值的参考数据，作为确定路基边坡值的依据。 一般土质边坡的设计常用力学验算法进行验算，用工程地质法进行校核；岩石或碎石土类边坡则主要采用工程地质法进行设计。 3．力学验算法的基本假定 滑动土楔体是均质各向同性、滑动面通过坡脚、不考虑滑动土体内部的应力分布及各土条(指条分法)之间相互作用力的影响。 一、直线滑动面法 松散的砂类土路基边坡，渗水性强，粘性差，边坡稳定主要靠其内摩擦力。失稳土体的滑动面近似直线状态，故直线滑动面法适用于砂类土：
如图2-2-4所示，验算时，先通过坡脚或变坡点假设一直线滑动面，将路提斜上方分割出下滑土楔体ABD，沿假设的滑动面AD滑动，其稳定系数K按下式计算(按边坡纵向单位长度计)： 验算的边坡是否稳定，取决于最小稳定系数Kmin的值。当Kmin＝时，边坡处于极限平 衡状态。由于计算的假定，计算参数(r，Ψ，c)的取值都与实际情况存在一定的差异，为了保证边坡有足够的稳定性，通常以最小稳定系数Kmin≥来判别边坡的稳定性。但Kmin过大，则设计偏于保守，在工程上不经济。 当路堤填料为纯净的粗砂、中砂、砾石、碎石时，其粘聚力很小，可忽略不计，则式（2-2-3）变为： 式(2-2-3)也适用于均质砂类土路堑边坡的稳定性验算。
v1.0 可编辑可修改 156 第4章 ANSYS边坡工程应用实例分析 本章重点 边坡工程概述 ANSYS边坡稳定性分析步骤 ANSYS边坡稳定性实例分析 本章典型效果图
v1.0 可编辑可修改 157 边坡工程概述 边坡工程 边坡指地壳表部一切具有侧向临空面的地质体，是坡面、坡顶及其下部一定深度坡体的总 称。坡面与坡顶面下部至坡脚高程的岩体称为坡体。 倾斜的地面称为斜坡，铁路、公路建筑施工中，所形成的路堤斜坡称为路堤边坡；开挖路堑所形成的斜坡称为路堑边坡；水利、市政或露天煤矿等工程开挖施工所形成的斜坡也称为边坡；这些对应工程就称为边坡工程 对边坡工程进行地质分类时，考虑了下述各点。首先，按其物质组成，即按组成边坡的地层和岩性，可以分为岩质边坡和土质边坡(后者包括黄土边坡、砂土边坡、土石混合边坡)。地层和岩性是决定边坡工程地质特征的基本因素之一，也是研究区域性边坡稳定问题的主要依据.其次，再按边坡的结构状况进行分类。因为在岩性相同的条件下，坡体结构是决定边坡稳定状况的主要因素，它直接关系到边坡稳定性的评价和处理方法。最后，如果边坡已经变形，再按其主要变形形式进行划分。即边坡类属的称谓顺序是:岩性—结构—变形。 边坡工程对国民经济建设有重要的影响：在铁路、公路与水利建设中，边坡修建是不可避免的，边坡的稳定性严重影响到铁路、公路与水利工程的施工安全、运营安全以及建设成本。在路堤施工中，在路堤高度一定条件下，坡角越大，路基所占面积就越小，反之越大。在山区，坡角越大，则路堤所需填方量越少。因此，很有必要对边坡稳定性进行分析，
v1.0 可编辑可修改边坡变形破坏基本原理 应力分布状态 边坡从其形成开始，就处于各种应力作用(自重应力、构造应力、热应力等)之下。在边坡的发展变化过程中，由于边坡形态和结构的不断改变以及自然和人为营力的作用，边坡的应力状态也随之调整改变。根据资料及有限元法计算，应力主要发生以下变化： （1)岩体中的主应力迹线发生明显偏转，边坡坡面附近最大主应力方向和坡而平行，而最小主应力方向则与坡面近于垂直，并开始出现水平方向的剪应力，其总趋势是由内向 外增多，愈近坡脚愈高，向坡内逐渐恢复到原始应力状态。 (2) 在坡脚逐渐形成明显的应力集中带。边坡愈陡，应力集中愈严重，最大最小主应力的 差值也愈大。此外，在边坡下边分别形成切向应力减弱带和水平应力紧缩带，而在靠 近边坡的表部所测得的应力值均大于按上覆岩体重量计算的数值。 (3) 边坡坡面岩体由于侧向应力近于零，实际上变为两向受力。在较陡边坡的坡面和顶面， 出现拉应力，形成拉应力带.拉应力带的分布位置与边坡的形状和坡面的角度有关。边 坡应力的调整和拉应力带的出现，是边坡变形破坏最初始的征兆。例如，由于坡脚应 力的集中，常是坡脚出现挤压破碎带的原因；由于坡面及坡顶出现拉应力带，常是表 层岩体松动变形的原因。 边坡岩体变形破坏基本形式 边坡在复杂的内外地质营力作用下形成，又在各种因素作用下变化发展。所有边坡都在不断变形过程中，通过变形逐步发展至破坏。其基本变形破坏形式主要有:松弛张裂、滑动、崩塌、158
一、边坡稳定性计算方法 在边坡稳定计算方法中，通常采用整体的极限平衡方法来进行分析。根据边坡不同破裂面形状而有不同的分析模式。边坡失稳的破裂面形状按土质和成因不同而不同，粗粒土或砂性土的破裂面多呈直线形；细粒土或粘性土的破裂面多为圆弧形；滑坡的滑动面为不规则的折线或圆弧状。这里将主要介绍边坡稳定性分析的基本原理以及在某些边界条件下边坡稳定的计算理论和方法。 （一）直线破裂面法 所谓直线破裂面是指边坡破坏时其破裂面近似平面，在断面近似直线。为了简化计 算这类边坡稳定性分析采用直线破裂面法。能形成直线破裂面的土类包括：均质砂性土 坡；透水的砂、砾、碎石土；主要由内摩擦角控制强度的填土。 图 9 － 1 为一砂性边坡示意图，坡高 H ，坡角β，土的容重为γ，抗剪度指 标为c、φ。如果倾角α的平面AC面为土坡破坏时的滑动面，则可分析该滑动体 的稳定性。 沿边坡长度方向截取一个单位长度作为平面问题分析。 已知滑体ABC重 W，滑面的倾角为α，显然，滑面 AC上由滑体的重量W= γ（ΔABC）产生的下滑力T和由土的抗剪强度产生的抗滑力Tˊ分别为： T=W · sina 和 则此时边坡的稳定程度或安全系数 可用抗滑力与下滑力来表示，即 为了保证土坡的稳定性，安全系数F s 值一般不小于 1.25 ，特殊情况下可允许减小到 1.15 。对于C=0 的砂性土坡或是指边坡，其安全系数表达式则变为 从上式可以看出，当α =β时，F s 值最小，说明边坡表面一层土最容易滑动，这时 图9-1 砂性边坡受力示意图
当 F s =1时，β=φ，表明边坡处于极限平衡状态。此时β角称为休止角，也称安息角。 此外，山区顺层滑坡或坡积层沿着基岩面滑动现象一般也属于平面滑动类型。这类滑坡滑动面的深度与长度之比往往很小。当深长比小于 0.1时，可以把它当作一个无限边坡进行分析。 图 9-2表示一无限边坡示意图，滑动面位置在坡面下H深度处。取一单位长度的滑动土条进 行分析，作用在滑动面上的剪应力为,在极限平衡状态时，破坏面上的剪应 力等于土的抗剪强度，即 得 式中N s =c/ γ H 称为稳定系数。通过稳定因数可以确定α和φ关系。当c=0 时，即无 粘性土。α =φ，与前述分析相同。
边坡稳定性分析方法综述及案例研究 摘要：本文首先介绍实际工程中边坡稳定性分析及处治技术研究的意义，其次介绍边坡破坏的形式及影响因素，并系统地介绍边坡稳定性分析的三大类方法及其原理。最后结合工程实际案例，采用赤平投影方法和FLAC3D软件数值模拟对案例中涉及的边坡进行了稳定性评价，并提出合理的加固措施。 关键词：边坡稳定性，稳定性分析方法，赤平投影法，数值模拟，边坡加固 ABSTRACT: This article firstly introduces the meaning of slope stability analysis in practical projects and study on treatment technology, then demonstrates the forms of slope failure and the influence factors. The article also introduces the three main methods on slope stability analysis and their theories systematically. In the end, according to a practical project, stereographic projection and numerical simulation through FLAC3D software are employed to conduct estimation of stability of a slope involved in the project, and thus the reasonable reinforcement measures. Key Words:slope stability analysis, stability analysis methods, stereographic projection, numerical simulation, slope reinforcement
... . . 土坡稳定性计算书 本计算书参照《建筑施工计算手册》江正荣编著中国建筑工业、《实用土木工程手册》第三版文渊编著人民教同、《地基与基础》第三版中国建筑工业、《土力学》等相关文献进行编制。 计算土坡稳定性采用圆弧条分法进行分析计算，由于该计算过程是大量的重复计算，故本计算书只列出相应的计算公式和计算结果，省略了重复计算过程。 本计算书采用瑞典条分法进行分析计算，假定滑动面为圆柱面及滑动土体为不变形刚体，还假定不考虑土条两侧上的作用力。 一、参数信息: 条分方法：瑞典条分法； 考虑地下水位影响； 基坑外侧水位到坑顶的距离(m)：1.56； 基坑侧水位到坑顶的距离(m)：14.000； 放坡参数： 序号放坡高度(m) 放坡宽度(m) 平台宽度(m) 条分块数 0 3.50 3.50 2.00 0.00 1 4.50 4.50 3.00 0.00 2 6.20 6.20 3.00 0.00 荷载参数： 土层参数：
序号土名称 土厚 度 （m） 坑壁土的重 度γ(kN/m3) 坑壁土的摩 擦角φ(°) 粘聚力 （kPa） 饱容重 (kN/m3) 1 粉质粘土15 20.5 10 10 20.5 二、计算原理: 根据土坡极限平衡稳定进行计算。自然界匀质土坡失去稳定，滑动面呈曲面，通常滑动面接近圆弧，可将滑裂面近似成圆弧计算。将土坡的土体沿竖直方向分成若干个土条，从土条中任意取出第i条，不考虑其侧面上的作用力时，该土条上存在着： 1、土条自重， 2、作用于土条弧面上的法向反力， 3、作用于土条圆弧面上的切向阻力。 将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，按照《规》要求，安全系数要满足>=1.3的要求。 将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，按照《规》要求，安全系数要满足>=1.3的要求。 三、计算公式:
平面、折线滑动法边坡稳定性计算书计算依据： 1、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012 2、《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002 3、《建筑施工计算手册》江正荣编著 一、基本参数 边坡稳定计算方式折线滑动法边坡工程安全等级三级边坡边坡土体类型填土土的重度γ(KN/m3) 20 土的内摩擦角φ(°)15 土的粘聚力c(kPa) 12 边坡高度H(m) 11.862 边坡斜面倾角α(°)40 坡顶均布荷载q(kPa) 0.2 二、边坡稳定性计算 计算简图 滑动面参数 滑动面序号滑动面倾角θi(°)滑动面对应竖向土条宽度bi(m) 1 35 5.67 2 35 5.6 3 35 5.67 土条面积计算：
R1=(G1+qb1)cosθ1×tanφ+c×l1=(156.213+0.2×2.803)×cos(35°)×tg(15°)+12×6.922=117.474 kN/m T1=(G1+ qb1)sinθ1 =(156.213+0.2×2.803)×sin(35°)=89.922 kN/m R2=(G2+qb2)cosθ2×tanφ+c×l2=(131.759+0.2×0)×cos(35°)×tg(15°)+12×6.836=110.952 kN/m T2=(G2+ qb2)sinθ2 =(131.759+0.2×0)×sin(35°)=75.574 kN/m R3=(G3+qb3)cosθ3×tanφ+c×l3=(44.652+0.2×0)×cos(35°)×tg(15°)+12×6.922=92.865 kN/m T3=(G3+ qb3)sinθ3 =(44.652+0.2×0)×sin(35°)=25.611 kN/m K s=(∑R iψiψi+1...ψn-1+R n)/(∑T iψiψi+1...ψn-1+T n)，(i=1,2,3,...,n-1) 第i块计算条块剩余下滑推力向第i+1计算条块的传递系数为： ψi=cos(θi-θi+1)-sin(θi-θi+1)×tanφi K s=(∑R iψiψi+1...ψn-1+R n)/(∑T iψiψi+1...ψn-1+T n)=(117.474×1×1+110.952×1+92.865)/(89.922×1×1+75.574×1+25.611)=1.681≥1.25 满足要求！
用理正岩土计算边坡稳定性66816
运用《理正岩土边坡稳定性分析》 作定量计算 （整理人：朱冬林，2012-2-21） 1、我目前手上理正岩土的版本为5.11版，有新版本的请踊跃报名，大家共同进步！ 2、为什么要用理正岩土边坡稳定性分析？ 现在山区公路项目地形条件越来越复杂，对于一些斜坡（指一般自然坡）或边坡（指开挖后的坡体）的稳定性评价是不可避免，比如桥位区沿斜坡布线，桥轴线与坡向大角度相交，自然坡度20～40°，覆盖层比较厚，到底是稳定还是不稳定？会不会有隐患和危险？必将困扰每个勘察技术人员，说它稳定吧，又怕将来出问题，说不稳定，目前又没有出现开裂变形滑动迹象，那在报告中如何评价桥址的安全性？再比如，路线从大型堆积体上经过，究竟稳定性如何评价？仅靠钻探或地质调查无法对其稳定性进行合理评价。这时候，就要辅以定量分析计算来提供证据了。
还有，我们在报告中提路堑边坡的岩土经验参数，常常遭设计诟病，按报告中提的参数，自然坡都垮得一塌糊涂了，更不要说开挖了。我们在正式报告中提出“问题参数”会大大降低了勘察在设计心目中的光辉（灰）形象。如果我们事先对自然斜坡的横断面进行过初步计算，提出的参数就不会太离谱，必将给设计留下“很专业”的印象。 3、是否好用？ 很好用。在保宜项目我一天计算几十个断面，既有效又快。 4、断面图能不能直接从CAD图读入？ 可以。只需事先转化为dxf即可（用dxfout命令保存）。对图形的条件是所有的线段都是直线段组成（对于多段线需要炸开，对于样条曲线可以用多段线描一下再炸开即可），另外图形边界要封闭（事先可以用填充命令试一下，看各个区域是否封闭）。注意，图中只能有直线段，不能有其它图元（记得按上面操作完后，全选（Ctrl+A）,看“属性”（Ctrl+1），全部为直线，则OK）。 5、下面结合实例讲解计算过程，保证学一遍就上手。 以土质边坡计算为例（最常用） 进入土质边坡稳定性分析程序
土坡稳定性计算书 本计算书参照《建筑施工计算手册》江正荣编著中国建筑工业出版社、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著人民教同出版社、《地基与基础》第三版中国建筑工业出版社、《土力学》等相关文献进行编制。 计算土坡稳定性采用圆弧条分法进行分析计算，由于该计算过程是大量的重复计算，故本计算书只列出相应的计算公式和计算结果，省略了重复计算过程。 本计算书采用瑞典条分法进行分析计算，假定滑动面为圆柱面及滑动土体为不变形刚体，还假定不考虑土条两侧上的作用力。 一、参数信息: 条分方法：瑞典条分法； 考虑地下水位影响； 基坑外侧水位到坑顶的距离(m)：1.56； 基坑内侧水位到坑顶的距离(m)：14.000； 放坡参数： 序号放坡高度(m) 放坡宽度(m) 平台宽度(m) 条分块数 0 3.50 3.50 2.00 0.00 1 4.50 4.50 3.00 0.00 2 6.20 6.20 3.00 0.00 荷载参数： 土层参数：
序号土名称 土厚 度（m） 坑壁土的重 度γ(kN/m3) 坑壁土的内 摩擦角φ(°) 粘聚力 （kPa） 饱容重 (kN/m3) 1 粉质粘土15 20.5 10 10 20.5 二、计算原理: 根据土坡极限平衡稳定进行计算。自然界匀质土坡失去稳定，滑动面呈曲面，通常滑动面接近圆弧，可将滑裂面近似成圆弧计算。将土坡的土体沿竖直方向分成若干个土条，从土条中任意取出第i条，不考虑其侧面上的作用力时，该土条上存在着： 1、土条自重， 2、作用于土条弧面上的法向反力， 3、作用于土条圆弧面上的切向阻力。 将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，按照《规范》要求，安全系数要满足>=1.3的要求。 将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，按照《规范》要求，安全系数要满足>=1.3的要求。 三、计算公式:
作业题1：简单平面滑动稳定分析 边坡高度40.000m，结构面倾角30.0°，结构面粘聚力30.0kPa，结构面内摩擦角30.0°，张裂隙离坡顶点的距离10.000m，裂隙水的埋深5.000m。边坡分4级，每级设2m宽平台，坡率分别为1:0.5，1:0.75，1:1，1:1。 岩层层数4层，各层参数如下： 序号控制点Y坐标容重锚杆和岩石粘结强度 (m) (kN/m3) frb(kPa) 1 32.000 18.0 80.0 2 18.000 16.8 100.0 3 4.800 17.0 150.0 4 -10.400 20.0 200.0 试求该人工边坡安全系数，如不稳定（<1.2），则请根据边坡锚固设置原则，设计适当的加固措施。
作业题2：二广高速某楔形体边坡稳定性验算 根据现场边坡开挖情况，地层揭露岩性主要由亚粘土及白垩系砾岩组成。第一、二级边坡为强~弱风化砾岩，褐红色，巨厚层状，强度较高；第三、四级边坡亚粘土~全风化砾岩，残坡积，红褐色。节理裂隙较发育，有多条X形节理，产状分别为（1）213°∠38°、（2）305°∠52°。裂隙（1）局部岩屑与泥质充填，胶结程度一般；贯通裂隙（2）岩屑与泥质充填，胶结程度较差。两组裂隙延伸长度不等，长者达30m左右，裂隙水沿楔形体底部渗出。X节理相互切割，极易发生楔形体滑动破坏。 根据地质调查结果，初步根据砾岩结构面结合程度和夹岩屑与泥的情况，取结构面粘结强度25kPa，内摩擦角28°。坡面倾向250°，倾角55°，破顶面倾向250°，倾角18°，岩体容重取为22 kN/m3。请计算安全系数与楔形体高度之间的关系，求临界的楔形体高度。
一、土岩混合边坡分析 土岩混合边坡稳定性分析一般有四种: 1、上部土层及风化层内部的破坏（圆弧或折线，受土体强度控制，软件自动搜索最危险滑面）； 2、沿土岩交界面滑动破坏（土与风化层面或土、风化层与基岩面，受交界面强度控制，软件指定交界面进行计算稳定性，采用圆滑滑动（均质土体时）和折线滑动（覆盖层与基岩面时）两种计算）； 3、下部岩体结构面破坏（受结构面控制，平面或楔形体破坏，倾倒破坏也可能。先用赤平投影定性分析（龙海涛和理正结合使用），根据定性情况，若不稳定，则用理正进行定量稳定性计算（平面滑动和楔形体滑动））。 4、上部土体圆弧滑动，下部岩体沿结构面滑动破坏（分析了1和3后，二者都不稳定时，则对边坡整体进行计算，采用1的最危险滑动面与3的平面滑动面组合成上部圆弧，下部直线（层面、某节理裂隙或结构面组合的交线）的整体滑动面，采用传递系数法进行稳定性计算），则1.2.3.4得到四种稳定系数，根据稳定系数进行综合评价。 5、极软岩边坡可能受岩土体强度控制，也可能受结构面控制，故也应对边坡整体进行稳定性计算，采用圆弧滑动（简化毕肖普法）和折线滑动（传递系数隐式解法）分别进行计算。 6、若1.2稳定，3不稳定，则会发生下部岩体沿结构面滑动破坏，从而带动上部土体一起滑动破坏。故下部岩体稳定性很重要。 综合內摩擦角是对平面滑动的，若提粘聚力很小，甚至为零，只有內摩擦角，则破坏模式为平面滑动，如砂砾石层，岩层等。若判断破坏模式为圆弧滑动，则必须提粘聚力与內摩擦角，如破碎岩层、强风化层与上部土层可能发生圆弧滑动破坏。故，提不提粘聚力，可否换算成综合內摩擦角，取决于判断其破坏模式是圆弧还是平面滑动。 下部为极软岩的土岩混合边坡除按岩质边坡分析外，还需计算五种滑动面稳定系数，如下：（下部为硬质的边坡，可不计算整体圆弧滑动，整体折现滑动视基岩内部裂隙及破碎带