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。
边坡稳定性分析方法及其适用条件 摘要：边坡是一种自然地质体，在外力的作用下，边坡将沿其裂隙等一些不稳定结构面产生滑移，当土体内部某一面上的滑动力超过土体抗滑动的能力，将导致边坡的失稳。边坡稳定性分析是岩土工程的一个重要研究内容，并已经形成一个应用研究课题，本文对目前边坡稳定性分析中所采用的各种方法进行了归纳，并阐述了其适用条件。 关键词：边坡稳定性分析方法适用条件 正文： 一、工程地质类比法 工程地质类比法，又称工程地质比拟法，属于定性分析，其内容有历史分析法、因素类比法、类型比较法和边坡评比法等。该方法主要通过工程地质勘察，首先对工程地质条件进行分析，如对有关地层岩性、地质构造、地形地貌等因素进行综合调查和分类，对已有的边坡破坏现象进行广泛的调查研究，了解其成因、影响因素和发展规律等；并分析研究工程地质因素的相似性和差异性；然后结合所要研究的边坡进行对比，得出稳定性分析和评价。其优点是综合考虑各种影响边坡稳定的因素，迅速地对边坡稳定性及其发展趋势作出估计和预测；缺点是类比条件因地而异，经验性强，没有数量界限。 适用条件：在地质条件复杂地区，勘测工作初期缺乏资料时，都常使用工程地质类比法，对边坡稳定性进行分区并作出相应的定性评价，因此，需要有丰富实践经验的地质工作者，才能掌握好这种方法。
二、极限分析法 应用理想塑性体或刚塑性体处于极限状态的极小值原理和极大 值原理来求解理想塑性体的极限荷载的一种分析方法。它在土坡稳定分析时，假定土体为刚塑性体，且不必了解变形的全过程，当土体应力小于屈服应力时，它不产生变形，但达到屈服应力，即使应力不变，土体将产生无限制的变形，造成土坡失稳而发生破坏。其最大优点是考虑了材料应力—应变关系，以极限状态时自重和外荷载所做的功等于滑裂面上阻力所消耗的功为条件，结合塑性极限分析的上、下限定理求得边坡极限荷载与安全系数。 三、极限平衡法 该法将滑体作为刚体分析其沿滑动面的平衡状态,计算简单。但由于边坡体的复杂性,计算时模型的建立与参数的选取不可避免地使计算结果与实际结果不吻合。常用的方法有如下几种。 1瑞典条分法。基本假定:A边坡稳定为平面应变问题;B滑动面为圆弧;C计算圆弧面安全系数时,将条块重量向滑面法向分解来求法向力。该方法不考虑条间力的作用,仅能满足滑动体的力矩平衡条件,产生的误差使安全系数偏低。 优缺点：在不能给出应力作用下的结构图像的情况下，仍能对结构的稳定性给出较精确的结论，分析失稳边坡反算的强度参数与室内试验吻合度较好，使分析程序更加可信;但需要先知道滑动面的大致位置和形状，对于均质土坡可以通过搜索迭代确定其危险滑动面，但是对于岩质边坡，由于其结构和构造比较复杂，难以准确确定其滑动
路基边坡稳定性分析 本设计计算内容为广西梧州绕城高速公路东段k15+400～k16+800路段中出现的最大填方路段。该路堤边坡高22m，路基宽26m，需要进行边坡稳定性验算。 1.确定本设计计算的基本参数 本段路段路堤边坡的土为粘性土，根据《公路路基设计规范》，取土的容重γ=18.5kN/m3，粘聚力C=20kpa，内摩擦角C=24o，填土的内摩擦系数?=tan24o=0.445。 2.行车荷载当量高度换算 高度为: 2550 0.8446(m) 5.512.818.5 NQ h BLλ? === ?? h0—行车荷载换算高度； L—前后轮最大轴距，按《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）规定对于标准车辆荷载为12.8m； Q—一辆车的重力（标准车辆荷载为550kN）； N—并列车辆数，双车道N=2，单车道N=1； γ—路基填料的重度（kN/m3）； B—荷载横向分布宽度，表示如下： (N1)m d B Nb =+-+ 式中：b—后轮轮距，取1.8m； m—相邻两辆车后轮的中心间距，取1.3m； d—轮胎着地宽度，取0.6m。 3. Bishop法求稳定系数K 3.1 计算步骤： （1）按4.5H 法确定滑动圆心辅助线。由表查得β1=26°，β2 =35°及荷载换算为土柱高度h0 =0.8446(m),得G点。 a .由坡脚A 向下引竖线，在竖线上截取高度H=h+h0（h 为边坡高度，h0 为换算土层高） b.自G 点向右引水平线，在水平线上截取4.5H，得E 点。根据两角分别自坡角和左点作直线相交于F 点，EF 的延长线即为滑动圆心辅助线。
c.连接边坡坡脚A 和顶点B ，求得AB 的斜度i=1/1.5，据此查《路基路面工程》表4-1得β1,β2 。 图1(4.5H 法确定圆心) （2）在CAD 上绘出五条不同的位置的滑动曲线 （3）将圆弧范围土体分成若干段。 （4）利用CAD 功能读取滑动曲线每一分段中点与圆心竖曲线之间的偏角αi (圆心竖曲线左侧为负，右侧为正)以及每分段的面积S i 和弧长L i ； （5）计算稳定系数： 首先假定两个条件：a,忽略土条间的竖向剪切力X i 及X i+1 作用；b,对滑动面上的切向力T i 的大小做了规定。 根据土条i 的竖向平衡条件可得： 1cos 0 i i i i i i W X X T N α+-+--= 即 1cos sin i i i i i i i N W X X T αα+=-+- （1） 若土坡的稳定安全系数为K ，则土条i 的滑动面上的抗剪强度τfi 也只发挥了 一部分，毕肖普假设τ fi 与滑动面上的切向力T i 相平衡，即： 1(tan )i fi i i i i T N c l K τ ?= =+ （2） 将（1）代入式（2）得： 1sin tan sin cos i i i i i i i i i i c l W X X K N K α??α+-+- = + (3) 又已知土坡的稳定安全系数K 为：
第10卷 第10期 中 国 水 运 Vol.10 No.10 2010年 10月 China Water Transport October 2010 收稿日期：2010-06-11 作者简介：马玉岩（1987-），男，黑龙江绥化人，武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室水利水电工程施工与 管理专业硕士研究生，主要研究方向为岩土边坡工程研究以及结构设计。 两种边坡稳定性分析方法比较研究 马玉岩 （武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 430072） 摘 要：以某水电工程岩质高边坡做为实例，将强度折减理论与FLAC3D 软件相结合，通过有限差分程序FLAC3D 软件来模拟分析其稳定性。并与极限平衡方法的分析结果对比，探索两种方法的差异性与结果的可靠性，为确定适合工程建设实际的岩质边坡稳定分析方法提出了有益的参考。 关键词：强度折减法；极限平衡法；边坡稳定性 中图分类号：P642.1 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2010）10-0197-03 一、引言 目前，国内在建和待建的大型水电工程大多坐落在西南、西北高山峡谷地区。我国的水电建设面临着一系列高边坡稳定问题。在现代岩土工程和科学技术的新成就的支持下，确定适合工程建设实际的岩质边坡稳定分析方法，是摆在水利水电工程技术人员面前的任务[1]。 目前工程实践中岩质边坡稳定性定量分析主要有三种方法：解析法（最常用的是极限平衡法）、数值方法和概率法。极限平衡法是最常用的解析法，它是在边坡滑动面确定的情况下，根据滑裂面上抗滑力和滑动力比值直接计算安全系数，此外，关键块理论也属于这样的确定性分析方法。数值方法则是借助计算机进行数值分析（例如有限元、快速拉格朗日分析法、离散元、块体元和DDA 等）从而确定边坡的位移场和应力场，再用超载法、强度折减法等使边坡处于极限状态，从而间接得到安全系数。这种方法同时可以考虑位移协调条件和岩体本构关系等。概率法是将概率统计理论被引用到边坡岩体的稳定性分析中来，它通过现场调查，以获得影响边坡稳性影响因素的多个样本，然后进行统计分析，求出它们各自的概率分布及其特征参数，再利用某种可靠性分析方法，来求解边坡岩体的破坏概率即可靠度[2]。 文中选用某水电工程岩质高边坡做为实例，采用强度折减法和极限平衡法对岩质高边坡的稳定性进行对比分析。 二、边坡工程地质条件 模型宽约为700m，高约为700m。 基岩以中粒结构的灰白色、微红色黑云二长花岗岩为主，并有辉绿岩脉（β）、花岗细晶岩脉、闪长岩脉等各类脉岩穿插发育于花岗岩中，尤以辉绿岩脉分布较多。建模过程中考虑了岩体中对边坡稳定影响较大的几个岩脉。 根据岩体风化特点，岸坡岩体由表向内可划分为全风化带、强风化带、弱风化带、微风化—新鲜岩体。岩体风化的水平、垂直分带性明显。 边坡内无地下水分布。 边坡剖面如图1 所示。 图1 边坡剖面 三、强度折减法 强度折减系数法的基本原理是将坡体强度参数凝聚力c 和内摩擦角f 值同时除以一个安全系数K，得到一组新的c k 、f k 值，然后作为新的资料参数输入，再进行试算，当计算不收敛时，对应的K 被称为坡体的最小稳定安全系数，此时坡体达到极限状态，发生剪切破坏，同时可得到坡体的破坏滑动面。 FLAC3D （Three Dimensional Fast Lagrangian Analysis of Continua）是美国Itasca Consulting Goup lnc 开发的三维快速拉格朗日分析程序。该程序能较好地模拟地质材料在达到强度极限或屈服极限时发生的破坏的力学行为，特别适用于分析渐进破坏和失稳。 文中利用FLAC3D，采用“二分法”[3]实现强度折减法，求解安全系数。 所建计算模型节点为29,646个，单元为24,005个。模型的边界条件：模型四周法向约束，底部固定约束，顶部自由，仅受重力作用。 研究表明，随着剪胀角的增大，安全系数也逐渐增大[4]。不过，Vermeer 和de Borst（1984年）研究证明，一般土体、岩石和混凝土的剪胀角要比它们的摩擦角小得多，且通常在0°～20°内变化[5]。因此，剪胀角对强度折减法计算
边坡稳定性分析方法 目前，边坡稳定性的研究方法有很多，一般将其分为定性分析法、定量分析法与数值分析法等，其中，定性分析方法中主要有自然(成因)历史分析法、工程类比法、图解法等；定量分析方法中运用最为广泛的是极限平衡法；数值分析法中包括有限元法、离散元法、边界元法等；另外，随着各种新型理论的引入及对边坡认识的深入，不确定性分析方法也更多的运用到了边坡的稳定性研究当中，其中有代表性的研究方法有可靠性评价法、模糊理论评价法、灰色系统理论评价法、神经网络评价法、突变理论评价法及分形理论评价法等等。 由于不同的边坡工程所处具体情况的不同，使得目前对边坡进行稳定性分析、评价尚无统一的方法。众多方法的出现虽然可以使我们从不同侧面了解边坡的稳定性状况，但是这正也说明由于边坡岩体及其工程条件、环境的复杂性，不可能用简单的一种方法就把边坡的特性分析清楚，同时也没有任何一种方法可以解决所有的边坡稳定性评价问题。总的来说，目前进行边坡稳定性评价分析的方法很多，但是各自都有其一定的局限性，定性分析法：不论是类比法、自然历史分析法还是图解法，都是经验性的分析方法，没有实际的根据，所以人为因素影响较大，结论准确性差。极限平衡法：将滑体视为刚体来分析，边界条件过多的进行了简化，并加了许多假设条件，不能解决超静定问题。有限单元等数值分析法：虽然有限元计算方法具有不可比拟的优点，但所建立模型的可靠性、适用性以及分析当中所采用的各种参数的可靠性对边坡稳定性的最终判断有非常大的直接性影响；还有网格划分的不确定性、随意性大，只要能把上述问题解决好，该方法依然是目前对边坡稳定性进行数值分析中最有力的数值模拟工具。模糊理论法：该法当中不同指标的隶属函数、隶属度以及指标的权重值均难以准确确定，带有一定人为性、经验性的成分，且评价结果只能是定性的判断。神经网络法：网络不易收敛，容易陷入局部最小，计算和训练十分费时。由此可见，尽管目前边坡稳定性分析方法比较多，但由于边坡工程的复杂性，更合理的稳定性评价方法还有待进一步的探索、开发。 力学计算法和工程地质法是边坡稳定性分析和验算方法常用的两种方法。 1．力学计算法 (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计算，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，拟定出与边坡条件相类似的稳定值的参考数据，作为确定边坡值的依据。 一般土质边坡的设计常用力学计算法进行验算，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。 第一节力学计算法 一、力学计算法的基本假定 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。
基坑放坡稳定性验算 根据施工组织安排，10-03地块各楼栋基坑采用分块开挖，临时放坡的施工方案，我司对基坑临时放坡后的坑边坡顶堆载及车载道路进行边坡稳定性验算，验算过程如下： 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)：1.50； 基坑内侧水位到坑顶的距离(m)：8.00； 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 1 2.50 3.80 2.00 0.00 2 3.00 4.50 2.00 0.00 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。 计算公式: 式子中： --土坡稳定安全系数； F s c --土层的粘聚力； --第i条土条的圆弧长度； l i γ --土层的计算重度； θi --第i条土到滑动圆弧圆心与竖直方向的夹角； φ --土层的内摩擦角； --第i条土的宽度； b i --第i条土的平均高度； h i ――第i条土水位以上的高度； h 1i ――第i条土水位以下的高度； h 2i γ' ――第i条土的平均重度的浮重度；
文章编号:1001-831X(2004)02-0250-06 岩石边坡稳定性分析方法 贾东远1,2,阴 可1,李艳华3 (1.重庆大学土木工程学院,重庆 400045;2.秦皇岛市建筑设计院,河北秦皇岛 066001; 3.河北农经学院工业工程系,河北廊坊 065000) 摘 要:通过综述岩石边坡稳定性分析方法及其研究的一些新近展,并具体从极限平衡法、数值计算方法、流变分析、动力分析等方面进行详细论述,对岩石边坡稳定性分析中涉及到的岩体参数取值、计算模型、各种方法的优缺点等方面进行了探讨,最后提出对岩石边坡稳定性分析的建议。 关键词:岩石边坡;稳定性;极限平衡;数值计算 中图分类号:TU457 文献标识码:A 前言 岩石边坡稳定性分析一直是岩土工程中重要的研究内容。在我国基本建设中,特别是三峡工程及西部大开发,出现了许多岩石边坡工程,如三峡船闸高边坡、链子崖危岩体以及由于移民迁建用地、城市建设用地形成的边坡等等。在解决这些复杂的岩石边坡问题的过程中,大大促进了岩石边坡稳定性分析方法的发展。随着人们对岩石边坡认识的不断深入以及计算机技术的发展,岩石边坡稳定性分析方法近年来发展很快,取得了一系列研究成果,现分别对其中主要的研究方向和成果作简要介绍并分析各自特点和适用条件,为岩石边坡稳定性分析的工程应用和理论研究提供参考意见。 1 岩体参数及计算模型 极限平衡、数值计算等计算方法在岩石边坡稳定性分析中得到广泛应用,其中如何选择计算所需的工程岩体力学参数成为关键的问题。对于重大工程,可通过现场大型岩体原位试验取得岩体力学参数,但由于时间和资金限制,原位试验不可能大量进行,因而该方法仍有一定的局限性。另外,选取岩性特别均匀的试样几乎是不可能的,多数情况下,是用经验公式来确定岩体抗剪强度参数。但是,经验公式是以一定数量的室内和现场实验资料为依据,通过回归分析求出的,而未能把较多的地质描述引入其中。各个经验公式计算同一岩体的参数时,普遍存在因经验程度不同而确定出的抗剪强度相差较大。由于这些原因,许多文献提出了用其它方法来确定岩体的抗剪强度参数[1-4]。其中张全恒(1992)[1]讨论了确定岩体结构面抗剪强度参数常规方法存在的问题,提出了经验公式和实验相结合的试件法;何满潮(2001)[2]根据工程岩体的连续性理论,提出了根据室内完整岩块试验参数,结合野外工程岩体结构特点进行计算机数值模拟试验,从而确定工程岩体力学参数的方法;周维垣(1992)[3]提出确定节理岩体力学参数的计算机模拟试验法,该方法基于节理裂隙岩体的野外勘察资料,建立岩体损伤断裂模型,在计算机上模拟试验过程,获得所需数据;杨强等(2002)[4]在样本有限的情况下,采用可靠度理论,求出某保证率下的岩体抗剪强度值。 岩体作为复杂的地质体,其力学特性是多种因素共同作用的结果,如形成过程、地质环境和工程环境等。为了能将所有控制因素作为一个整体来考虑,而不仅局限于定量因素,许多文献利用人工 第24卷 第2期2004年6月 地 下 空 间 UNDERGROUND SPACE Vol.24 No.2 Jun.2004 收稿日期:2003-12-11(修改稿) 作者简介:贾东远(1975-),男,河北唐山人,硕士,主要从事岩土工程设计、检测方面的工作。
第七章 土坡稳定分析 第一节 概述 土坡就是具有倾斜坡面的土体（图7-l ）。由自然地质作用所形成的土坡称为天然土坡。由人工开挖或回填而形成的土坡则称为人工土坡。土体重量以及渗透力等在坡体内引起剪应力，如果剪应力大于土的抗剪强度，就要产生剪切破坏。如果靠坡面处剪切破坏的面积很大，则将产生一部分土体相对于另一部分土体滑动的现象，这一现象称为滑坡。 滑坡可分为半无限长滑坡和有限长滑坡。半无限长滑坡是指滑动坡面的长度比滑坡深度大很多，成大平板形状的滑动（图7-2a ），而有限长滑坡是指滑动面的长度与滑坡深度的尺度相当（图7-2b ）。粗粒土中的滑坡，一般为深度较浅而形状接近于平面或者由两个以上平面组成的折线形滑动面。粘性土中的滑坡深入坡体内，均质粘性土坡滑动面的形状为对数螺线曲面，在计算中通常以圆弧面代替（图7－3）。 土石坝是常见的大型人工土坡，它是近代坝工建筑中广泛应用的一种坝型。目前土石坝的坝高已达到300m 以上。 高土石坝的土石方量巨大，因此选择安全可靠而又经济合理的断面就是一个十分重要的问题。一座高100m 的土坝（图7－6），如果上、下游坝坡能从1：2.5减小到1：2.0，每一延米断面可节省土方量5000m 3。一公里坝长就可节省土方500万rn 3，这是一个巨大的工程量。然而能否节省取决于边坡是否能保持稳定。因此，土坝边坡稳定分析是土石坝设计中的一项重要的内容。 在边坡稳定分析中，目前工程实践中基本上都是采用极限平衡法。极限平衡法的一般步骤是先假定破坏是沿土体内某一确定的滑动面滑动，根据滑裂土体的静力平衡条件和摩尔-库伦破坏准则计算沿该滑裂面滑动的可能性，即安全系数的大小，然后系统地选取多个可能的滑动面，用同样方法计算稳定安全系数或破坏概率。安全系数最低或破坏概率最高的滑动面就是可能性最大的滑动面。 第二节 无粘性土坡的稳定分析 一、均质干坡和水下坡 均质干坡和水下坡指由一种土组成、完全在水位以上或完全在水位以下，没有渗透水流作用的无粘性土坡。这两种情况只要坡面上的土颗粒在重力作用下能够保持稳定，整个土坡就处于稳定状态。 从砂堆坡面上取一小块土体来分析它的稳定条件图（7－7a ）。设小土体的重量为W ，W 沿坡面的滑动力αsin W T =。垂直于坡面的正压力αcos W N =，正压力产生摩擦阻力，阻抗土体下滑，称抗滑力，其值为φαφtg W Ntg R ?==cos （库伦定理）。定义土体的稳定安全系数F s 为： 1)-(7 sin cos tga tg a W tg a W T R F s φφ=?===滑动力抗滑力 式中，φ—土的内摩擦角（0）； α—土的坡度角（0） 式（7－1）与土坡的高度无关，因此安全系数F s 代表整个边坡的安全度。 当Fs=1时，α=φ，α称为天然休止角，其值等于砂在松散状态时的内摩擦角。如是经过压密后的无粘性土，内摩擦角增大，稳定坡角也随之增大。 二、有渗透水流的均质土坡 挡水土堤内形成渗流场，如果浸润线在下游坡面逸出，这时在浸润线以下，下游坡内的土体除受重力作用外，还受渗透力的作用，因而会降低下游边坡的稳定性。先分析浸润线逸出点以下部分边坡的稳定性（图7－8）。如果水流的方向与水平面成夹角θ，则沿水流方向的渗透力i j w γ=。在坡面上取土体V 中的土骨架为隔离体，其有效重量为V 'γ。分析这块土骨架的稳定性，作用在土骨架上的总渗透力为iV jV J w γ==。沿坡内的全部滑动力，包括重力和渗透力，为 )cos(sin θαγαγ-+'=iV V T w 坡面的正压力为
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
坡工程结课论文—— 浅谈边坡稳定性及常用的处理方法 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。论文首先从岩土体变形破坏的机理出发准确分析边坡破坏类型，再者简要分析了影响边坡失稳的因素，并介绍了边坡工程稳定性分析的一些常用方法。 关键词：边坡岩土体变形机理稳定性分析边坡处理措施 前言：我国是一个多地质灾害的国家，在众多的地质灾害中，边坡失稳灾害以其分布广危害大，而对国民经济和人民生命财产造成巨大的损失。因此，研究边坡变形破坏的过程，分析其失稳的主要影响因素，对正确评价边坡的稳定性、采取相应有效的边坡加固治理措施具有重要的现实意义。 1、岩土体变形破坏机理 深入理解破坏机理才能准确有效的理解工程中常用的边坡处理方法。岩土体变形破坏机理可分为岩质边坡和土质斜坡。岩质边坡破坏类型可分为： 1.1滑移—压致拉裂，即在平缓层体坡中河谷下切或边坡开挖引起的坡体沿平缓结构面向坡前临空方向产生的蠕变滑移。 1.2滑移—拉裂，在中缓外层状坡或顺坡向结构面较发育的块状斜坡中，斜坡岩体沿下扶软弱面向坡前滑移动。 1.3滑移—弯曲，由于前缘滑移面未临空，使下滑受阻，以致坡脚附近顺层梁承受压应力，使之弯曲变形。此外还会有，弯曲-拉裂和拉裂—剪出的情况。而岩土体变形特点可以归为张裂变形、滑移变形、蠕动变形等。从岩土体最终破坏方式上讲，不外乎崩和滑。高度饱和土坡有事会出现石流破坏。 2、边坡稳定性的影响因素 边坡在形成的过程中，其内部原有的应力状态发生了变化，引起了应力集中和应力重分布等。为适应这种应力状态的变化，边坡出现了不同形式和不同规模的变形与破坏，这是推动边坡演变的内在原因；各种自然条件和人类的工程活动等也使边坡的内部结构出现了相应的变化，这些条件是推动边坡演变的外部因素。
注：本文档为手算计算书文档，包含公式、计算过程在内，可供老师教学，可供学生学习。下载本文档后请在作者个人中心中下载对应Excel计算过程。（若还需要相关cad 图纸或者有相关意见及建议，请私信作者！）团队成果，侵权必究！ 路基稳定性验算 对于地质与水文条件复杂、高填深挖、地面坡度陡于1：2.5的边坡，应进行边坡稳定验算。本路基设计中出现了较高路堤和深路堑，需要进行边坡稳定性验算；同时结合实际情况，选定合理的工程技术措施提高路基稳定性。 高路堤边坡稳定性计算
本路线中桩号K2+060处边坡填土高度最大为8.46m，填土高度较大，须进行路堤稳定性验算，验算采用圆弧滑动面条分法进行计算。 基本资料：土质路堤边坡高H=8.46m，设置边坡坡率为：边坡1：1.5；现拟定填土的粘聚力，内摩擦角,容重3，地基土的粘聚力，内摩擦角 = ，容重3。计算荷载为公路一I级汽车荷载。 计算过程如下： (1）行车荷载换算高度h0 按下式计算换算土柱高h0为： 0NQ h BLγ = 式中：L—前后轮最大轴距，按《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）规定对于标准车辆荷载为为12.8m； B—横向分布宽度： =(1) B Nb N m d +-+=2×1.8+（2-1）×1.3+0.6=5.5m 因此 由于行车荷载对较高路堤边坡稳定性影响较小，为简化计算，将换算高度分布于路基全宽上。 (2）确定圆弧辅助线位置 本例按4.5H法确定滑动圆心辅助线。
由上图可知，边坡坡比为1：1.5时， ，查规范得1β=26°， 2β=35°。根据4.5H 法确定圆心位置，如下图。 图5-1 4.5H 法确定圆心 （3）计算位置选取：①通过路基中线；②通过路基右边缘；③通过距路基右边缘1/4路基宽度处。 图5-2 滑动面经过距路基左边缘1/4路基宽度处
边坡稳定性定量评价 1 边坡岩土力学参数确定 根据野外鉴别和室内试验并结合地区经验，综合确定该边坡岩土力学参数如下： 已有素填土天然重度： 19.0KN/m3 抗剪强度：φ=15°，c=0KPa。 粉质粘土天然重度： 20.08KN/m3 天然抗剪强度：φ=15°，c=20KPa（经验折减值） 2 稳定性计算方法 根据该边坡实际情况，选取3-3′剖面作为计算剖面，计算简图见下图4.3.3。根据《岩土工程勘察 规范》（GB50021～2001），采用基于极限平衡理论的折线型滑动面的传递系数法进行该土质边坡现状稳定系数计算。 3 边坡稳定性定量计算 选取3-3′剖面作为计算剖面，采用传递系数法计算如下： 图 4.3.3 边坡稳定性验算条块划分示意图 表4.3.3 边坡稳定性验算表 上述计算表明，该边坡整体稳定性系数为1.06，目前处于极限稳定状态，这与现状调查基本一致。随
着时间推移、暴雨和上部继续回填加载，该土质边坡为欠稳定边坡，可能产生沿基岩面滑动破坏。 根据试验及前述分析计算，并结合经验，建议支护设计时按折线型滑动（暴雨饱水状态）考虑，填土重度取饱和重度20.0kN/m，粉质粘土重度取饱和重度20.35kN/m，粉质粘土抗剪强度取饱水时C=15kPa， Φ=13°。 此时,该边坡的稳定系数为0.834.可知，在长期下雨的情况下，边坡容易失稳，产生滑坡。 4.4 边坡整治措施建议 4.4.1 边坡整治方案 鉴于土质边坡高度较大，处于欠稳定状态，建议采用桩板挡墙支护。桩板挡墙应按要求设置泄水孔、 伸缩缝等构造措施。此外，还应作好墙顶和脚作好截、排水等工作。墙背回填土均应按要求回填并压实， 均应加强监测。 4.4.2 基础持力层选择 预计支挡结构处主要为素填土、粉质粘土和泥岩。素填土物理力学性质差，承载力低，不能直接作基 础持力层。粉质粘土埋深大，承载力也不大，也不能作基础持力层。强风化基岩分布不稳定，承载力不大，也不宜作基础持力层。中等风化基岩岩体较完整，岩石强度高，分布稳定，可作为基础持力层。 采用桩板挡墙时，建议桩嵌入中等风化基岩不小于三分之一的桩长，具体深度由设计确定。对强风化 层，由于岩体破碎，侧向抗变形能力差，建议不作为嵌岩深度。 4.4.3 地基承载力确定 1.岩石地基承载力特征值确定 根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002，岩石地基承载力特征值根据岩石饱和单轴抗压强度标 准值按f a=ψr .f rk 计算确定。 式中：f a—岩石地基承载力特征值(kPa) f r k —岩石饱和单轴抗压强度标准值(kPa) ψr —折减系数，本工程岩体为较完整岩体，取0.3。 中等风化泥岩地基承载力特征值：f a=ψr.f rk=0.30×3600=1080kPa 根据野外鉴别和地区经验，场区泥岩强风化层承载力特征值取300kPa。 2.单桩竖向极限承载力标准值确定 单桩竖向极限承载力标准值按照《建筑桩基技术规范》JGJ94—94 节5.2.11 条进行计算。其中，桩端 处采用中等风化泥岩作基础持力层，故桩端处岩石单轴抗压强度标准值f r c 取值：中等风化泥岩取天然单轴抗压强度标准值 5.7MPa。 8
龙泉驿区十陵片区（一、二期）、洪柳片区及金牛区互助村片区市政道排工程等基础设施配套项目施工二标段（洪柳片区） 深沟槽边坡设计验算书 一、说明 1、验算依据 ·龙泉洪柳片区百合东路（梧桐北段—冬青路）电力隧道工程施工图设计 ·龙泉洪柳片区百合东路（梧桐北段—冬青路）排水工程施工图设计·龙泉洪柳片区虞美人东街B段排水工程施工图设计 ·成都市洪柳片市政工程冬青北路道路工程施工图设计 ·成都市洪柳片市政工程银杉北路道路工程施工图设计 ·岩土工程勘察报告 ·《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99 ·《建筑边坡工程技术规程》GB50330-2002 2、计算软件 ·理光深基坑设计计算软件6.1 版 3、计算物理力学参数 依据中国建筑西南勘察设计研究院提交的“岩土工程勘察报告”边坡稳定性验算物理力学参数取值如下表：
土的工程特性参数表 中液限粘质土考虑到其胀缩裂隙发育，结合经验，c值降低到50KP选用。 4、验算地段 场地地形有一定起伏，后期又有工程弃土填筑，工程施工前场地要进行场平，场平后深沟槽段主要在百合东路（梧桐北段—冬青路）电力隧道工程的沟槽开挖，以场平后的路面作为沟槽深度的确定，根据“地质剖面图”上不同的岩土结构，选择4条断面计算： A断面：桩号：K28+80，沟槽深5m，钻孔：9#，土层结构：填土、中液限粘质土，坡率1:0.7。 B断面：桩号：K32+80，沟槽深6.6m，钻孔：14#，土层结构：填土，坡率1:1.25,放阶；二级。 C断面: 桩号：K35+00，沟槽深6.2m，钻孔：17#，土层结构：中液限粘质土，坡率1:0.7。 D断面: 桩号：K36+00，沟槽深6.6m，钻孔：18#，土层结构：全风化泥岩，坡率1:0.7。。 5、地下水位 据勘察报告 ,场地为上层滞水,可及时排除,沟槽边坡位于地下水位之
常用的边坡稳定性分析方法
第一节概述 (1) 一、无粘性土坡稳定分析 (1) 二、粘性土坡的稳定分析 (1) 三、边坡稳定分析的总应力法和有效应力法 (1) 四、土坡稳定分析讨论 (1) 第二节基本概念与基本原理 (1) 一、基本概念 (1) 二、基本规律与基本原理 (2) （一）土坡失稳原因分析 (2) （二）无粘性土坡稳定性分析 (3) （三）粘性土坡稳定性分析 (3) （四）边坡稳定分析的总应力法和有效应力法 (7) （五）土坡稳定分析的几个问题讨论 (8) 三、基本方法 (9) （一）确定最危险滑动面圆心的方法 (9) （二）复合滑动面土坡稳定分析方法 (9)
常用的边坡稳定性分析方法 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
第四章路基边坡稳定性分析 一、名词解释 1.工程地质法：经过长期的生产实践和大量的资料调查，拟定不同土的类别及其所处状态下的边坡稳定值参考数据；在实际工程边坡设计时，将影响边坡稳定的因素作比拟，采用类似条件下的稳定边坡值作为设计值的边坡稳定分析方法。 2.圆弧法：假定滑动面为一圆弧，将圆弧滑动面上的土体划分为若干竖向土条，依次计算每一土条沿滑动面的下滑力和抗滑力，然后叠加计算出整个滑动土体的稳定性性系数的边坡稳定分析方法。 3.力学法（数解）：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边坡稳定性分析，从中找出极限滑动面，按此极限滑动面的稳定程度来判断边坡稳定性的边坡稳定分析方法。 4.力学法（表解）：在计算机和图解分析的基础上，制定成待查的参考数据表格，用查找参考数据表的方法进行边坡稳定性分析的边坡稳定分析方法。 5.圆心辅助线：为了较快地找到极限滑动面，减少试算工作量，根据经验而确定的极限滑动圆心位置搜索直线。 二、简答题 1.简述边坡稳定分析的基本步骤。 答：（1）边坡破裂面力学分析，包括滑动力（或滑动力矩）和抗滑力（或抗滑力矩）；（2）通过公式推导给出滑动力和抗滑力的具体表达式； （3）分别给出滑动力和抗滑力代数和表达式，按照定义给出边坡稳定系数表达式； （4）通过破裂面试算法或极小值求解法获得最小稳定系数及其对应最危险破裂面； （5）依据最小稳定系数及其容许值，判定边坡稳定性。 2.简述圆弧法分析边坡稳定性的原理。 答：基本原理为静力矩平衡。 （1）假设条件：土质均匀，不计滑动面以外土体位移所产生作用力； （2）条分方法：计算考虑单位长度，滑动体划分为若干土条，分别计算各个土条对于滑动圆心的滑动力矩和抗滑力矩； （3）稳定系数：抗滑力矩与滑动力矩比值。 （4）判定方法：依据最小稳定系数判定边坡稳定性。 3.简述直线滑动面法和圆弧滑动面法各自适用条件？ 答：直线滑动面法适用于砂类土。砂类土边坡渗水性强，粘性差，边坡稳定主要靠内摩擦力支承，失稳土体滑动面近似直线形态。
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 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。 图9-1 砂性边坡受力示意图已知滑体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
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。 二圆弧条法 根据大量的观测表明，粘性土自然山坡、人工填筑或开挖的边坡在破坏时，破裂面的形状多呈近似的圆弧状。粘性土的抗剪强度包括摩擦强度和粘聚强度两个组成部分。由于粘聚力的存在，粘性土边坡不会像无粘性土坡一样沿坡面表面滑动。根据土体极限平衡理论，可以导出均质粘这坡的滑动面为对数螺线曲面，形状近似于圆柱面。因此，在工程设计中常假定滑动面为圆弧面。建立在这一假定上稳定分析方法称为圆弧滑动法和圆弧条分法。 1. 圆弧滑动法 1915 年瑞典彼得森（K.E.Petterson ）用圆弧滑动法分析边坡的稳定性，以后该法在各国得到广泛应用，称为瑞典圆弧法。 图9 －3 表示一均质的粘性土坡。AC 为可能的滑动面，O为圆心，R 为半径。 假定边坡破坏时，滑体ABC在自重W 作用下，沿AC绕O 点整体转动。滑动面AC 上的力系有：促使边坡滑动的滑动力矩M s =W · d ；抵抗边坡滑动的抗滑力矩，它应该 包括由粘聚力产生的抗滑力矩M r =c ·AC · R ，此外还应有由摩擦力所产生的抗滑力矩， 这里假定φ＝0 。边坡沿AC的安全系数F s 用作用在AC面上的抗滑力矩和下滑力 矩之比表示，因此有 这就是整体圆弧滑动计算边坡稳定的公式，它只适用于φ＝0 的情况。 图9-3 边坡整体滑动 2. 瑞典条分法
工程名称： 边 坡 稳 定 性 评 价 设计单位： 施工单位： 监理单位： 建设单位： 编制时间： 工程概况： 本次边坡稳定性评价是针对箱涵工程开挖放坡过程中，对于邻近建筑物住宅楼安全稳定性进行评价。边坡稳定性采用圆弧滑动法验算，并根据临近建筑物基础底面荷载标准值对土质边坡侧向压力影响范围进行计算。 设计依据 1、《建筑边坡工程技术规范》（GB50330—2002）； 2、《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）； 3、《建筑地基基础技术规范》（GB50007—2012）； 4、《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）； 5、《土层锚杆设计与施工规范》（CECS22:90）； 三、对于坡顶有重要建筑物的边坡工程设计应符合下列规定： 1、应根据基础方案、构造做法和基础到边坡的距离等因素，考虑建筑物基础与边坡支护结构的相互作用； 当坡顶建筑物基础位于边坡潜在塌滑区时，应考虑建筑物基础传递的垂直荷载、水平荷载和弯矩对边坡支护结构强度和变形的影响； 基础邻近边坡边缘时，应考虑边坡对地基承载力和基础变形的影响，并对建筑物基础稳定性进行验算； 应考虑建筑基础和施工过程引起地下水变化造成的影响。 四、边坡工程勘察 边坡工程勘察报告应包括下列内容： 在查明边坡工程地质和水温地质条件的基础上，确定边坡类别和可能的破坏形式； 提供验算边坡稳定性、变形和设计所需的计算参数值； 评价边坡的稳定性，并提出潜在的不稳定边坡的整治措施和监测方案的建议； 对需要进行抗震设防的边坡应根据区划提供设防烈度或地震动参数； 提出边坡整治设计、施工注意事项和建议； 对所勘察的边坡工程是否存在滑坡（或潜在滑坡）等不良地质现象，以及开挖或勾住的适宜性做出结论； 对安全等级为一、二级的边坡工程尚应提出沿边坡开挖的地质纵、横剖面图。 边坡工程勘察应查明下列内容：