第20卷 第3期 重 庆 交 通 学 院 学 报2001年9月Vol.20 No.3 JOURNA L OF CH ONG QI NGJ I AOT ONG UNI VERSITY Sep.,2001
文章编号:10012716X(2001)0320083206
地震边坡稳定分析方法综述Ξ
刘立平1, 雷尊宇1, 周富春2
(11重庆大学建筑工程学院,重庆400045;21重庆交通学院河海建筑工程系,重庆400074)
摘要:根据地震对边坡的作用不同,地震边坡失稳分为:惯性失稳和衰减失稳.惯性失稳的分析方法有拟静力法、Newmark滑块分析法、有限元方法及概率分析法等.而衰减失稳的分析方法有流动破坏分析法和变形破坏分析法等.本文对这些分析方法的发展、应用及特点进行了综述,提出了地震边坡分析中主要研究内容、存在的问题及发展趋势.
关 键 词:拟静力法;Newmark滑块分析法;有限元法;概率分析法;流动破坏;地震作用;边坡稳定
中图分类号:TU435 文献标识码:B
地震边坡稳定是土工和地球环境工程中十分关心的问题之一.其主要研究内容有:地震力如何作用于边坡,即地震力的计算;边坡发生失稳的位置,即边坡破坏面的位置及形状;地震作用下边坡是否会失稳,即判断失稳的可能性;边坡失稳的结果,即永久变形或永久位移的计算.在这几个问题中,地震力的考虑和破坏面的位置和形状确定是研究其他问题的前提,边坡失稳判断和永久位移的计算是重点研究的内容.地震对边坡的作用表现为:地震力引起的惯性力和因循环退化引起的剪应力降低.因此将地震边坡失稳分为:惯性失稳(Inertial instability)和衰减失稳(Weakening instability).
目前地震边坡稳定性分析方法主要基于极限平衡理论和应力2变形分析[1].惯性失稳常采用的分析方法有:拟静力法(Pseudostatic analysis)、New2 mark滑块分析法(Newmark sliding block analysis)、Makdisi2seed法及有限元方法.而衰减失稳常采用:流动破坏分析法(Flow failure analysis)和变形破坏分析法(Deformation failure analysis).
1 地震边坡稳定性分析方法
111 拟静力法
自19世纪20年代,拟静力法已用于结构地震稳定性分析,T erzaghi(1950)首次将其应用于地震边坡稳定性分析中.拟静力法是将地震作用简化为水平方向或垂直方向的不变加速度作用,此加速度产生作用于不稳定体质心的惯性力(用水平和垂直拟静力因子表示).根据极限平衡理论,将所有作用于潜在滑动体上的力沿滑动面进行分解,得出沿滑动面的安全系数.
安全系数与边坡材料特性(c、Φ)、破坏面形状和位置(l ab,β,W)和地震力大小(R h、k v)相关.在拟静力分析中,边坡材料特性值可通过现场或实验室相应实验测定:而破坏面形状和位置常根据边坡地质条件用经验或工程类比来确定,且简化为直线形、圆形或非圆形等;而对地震力大小的计算,即水平和垂直拟静力因子R h和k v的取值研究较多.
T erzaghi(1950)首次提出:对一般性地震(R ossi2F orel IX)R h=011;对破坏性地震(R ossi2F orel X)R h=012;对灾难性地震R h=015[2].Seed (1979)对10个地震区国家的14座大坝列出拟静力设计准则:若安全系数为110～115,则拟静力因子应为0110—0112[3].Seed(1979)也指出由柔性土(不会产生高孔阵压,循环加载时有15%以上强度
Ξ收稿日期:2000210211;修订日期:2000211223
作者简介:刘立平(1971-),男,安徽人,讲师,博士,重庆大学建筑工程学院,从事岩土工程、抗震防灾科研和教学工作.
降低的土)建成的大坝在小于0175g最大加速度作用下的变形小于R h=011(M=615)到R h=0115(M =8125)的拟静力因子作用下的变形,即允许13%～20%的峰值最大加速度作为拟静力加速度[4]. Marcus on(1981)考虑大坝对地震动的特性影响,建议大坝的适宜拟静力因子应取最大加速度的1/2～1/3[5].Hynes2G riffin&Franklin(1984)采用New2 mark滑块分析计算得出安全系数大于110的土坝采用R h=015a max/g不会产生危险变形[1].
目前并没有直接而快速的方法来选择设计拟静力因子,其取值均建立在不稳定体所受的实际加速度基础上(考虑地震动特性的影响),取考虑某个系数的实际加速度峰值.
因拟静力方法简单实用,在地震边坡分析中得到广泛应用.Ausilio E.(2000)将拟静力法应用于加固边坡的地震稳定分析中,利用极限理论并考虑不同的破坏模式,提出了加固力大小计算公式及与地震力相关的屈服强度的表达式[6].Ling H oe I (1997)将拟静力法用于沿节理面滑动的岩体地震稳定性分析中,进行了地震稳定分析和永久位移计算[7].Siyahi B G.(1998)在正常固结土边坡地震分析中采用了拟静力法,采用参数分析确定了不同剪切强度角的安全系数并考虑了剪切强度降低的影响[8].Bray Jonathan D.(1994)对具有软弱层(位于垃圾与下卧层间)的垃圾场采用波传播理论和拟静力法进行了分析,提出了拉圾场地震稳定性评价过程[9].Leshchinsky,Dov(1994)采用拟静力来评价简单边坡的稳定,用数值方法计算潜在滑动面上的正应力分布,用此正应力确定满足所有极限平衡方程的最小安全系数,且提出了简单边坡地震稳定评估的设计表,此表在非地震条件下与T aylor表相同[10].
拟静力法简化较多,过余粗略.Wu X Y (1991)对粘土边坡采用拟静力法和参数分析,发现该法的不足:在某些条件下,对给定圆心的圆形滑动面没有最小安全系数,最小安全系数随圆形滑动面半径增加而单调降低;在某些条件下,不稳定体的最小安全系数不能确定,因此得不到临界圆形滑动面;得出的安全系数太低[11].传统拟静力法常只考虑水平地震动,Ling H oe I.(1997)研究水平和垂直加速度共同作用下边坡的稳定性和位移,发现若水平加速度很大时垂直加速度对稳定性和位移有重大影响[12].
112 N e wm ark滑块分析法
拟静力法只提供一个稳定指标(安全系数),但没有与破坏面相关的变形信息.永久地震位移分析常采用Newmark滑块模型[Newmark,1965].当安全系数小于1时,潜在破坏体不再保持平衡;从而破坏体在不平衡力作用下会加速下滑,此状态类似于位于斜面上的物体.Newmark利用此类比发展了与任何地震动相关的边坡永久位移的预测方法[13].该模型尽管很近似,但比传统拟静力分析提供更多信息,比FE M分析更实用.
标准滑块分析基于如下假定:潜在滑动体是完全刚性的;滑块与滑面间是完全塑性应力2应变特性关系;破坏面形状是平面.而实际边坡并非如此.实际边坡动力反应依赖于地质条件、滑动体刚度及输入的幅值和频率.
此分析方法中采用简单波形,发现滑块在矩形波、正弦波和三角形波作用下的永久位移与周期平方成比例在很多研究者研究了边坡位移与a y/a max 之间关系,得到很多近似表达式.采用滑块分析方法分析真实地震动作用下边坡永久位移(如Sarma, 1975;Makdisi&Seed,1978;Ambraseys&Menu, 1988),发现当a y/a max大于015时永久位移与a y/ a max间曲线形状与正弦波和三角形波产生的相同[14][16][17].Makdisiseed(1978)利用Chopra (1966)方法得到的平均加速度和Newmark分析法计算了土坝和堤坝在地震作用下永久位移,再通过有限元分析结果的简化假定和此类结构的剪切梁分析,提出了一种简化预测永久变形的方法.通过几座实际和虚拟大坝在不同震级的实际地震动和人工地震动的作用分析,绘制了不同震级下永久位移(标准化位移u/(a max T0))与a y/a max关系[16].Am2 braseys&Menu(1988)发现当a y/a max值较低时,其曲线形状受是否考虑非边坡位移的影响[17].用峰值加速度来描述地震动有一定限制,一些学者还采用其它地震动参数来进行边坡位移预测.Cre2 spellani T.(1998)引入地震破坏趋势因子(PD)来考虑控制边坡稳定的主要影响因素,通过分析310条实际水平地震波分析提出了水平振动的New2 mark刚性滑块的位移与PD间关系的经验公式[18].
一些研究者对Newmark分析法进行了扩充.
G iovanni Biondi(2000)在饱和无凝聚力土边坡中采用Newmark分析法并考虑了地震引起的孔水压和剪力强度降低对位移的影响,应用此模型利用谐波和实际地震波进行参数分析,得出各参数影响.位移反应显示饱和无凝聚力土边坡地震稳定分析若忽略孔水压会低估其反应[19].
48重庆交通学院学报 第20卷
Newmark分析法在很多实际边坡中得到了应用.T aylor Larry R(1995)对有粘土界面的加利福尼亚T oy on Cany on固体废物场的覆盖层进行了地震稳定性分析.根据界面剪切实验得到的屈服加速度,采用Newmark分析法对土与界面上的屈服位移进行了计算,对比不同覆盖物的计算屈服加速度和变形分析结果,获得了不同覆盖物的预期结果并进行了比较[20].K anthasamy K M.(2000)完成了洛杉矶(高地震区)的Pier400滑坡计划.Pier400设计组将离心模型实验、完全动力有限元分析程序DY S AC2(Muraleetharan,1988,1997b)、传统拟静力法和Newmark分析法有效组合,提出了安全经济的设计方法[21].
近年来还开展了有关Newmark分析法可靠性的实验研究.Wartman Joseph(1998)为评价Newmark 分析方法的应用范围和准确性,在振动台上进行边坡物理模型的强震实验.发现边坡中出现了较大的转动/平动和较小的破坏运动.应用Newmark分析方法进行反分析得出:1)测量位移界于采用峰值和残余剪切强度计算结果中间.2)真正的变形时间超过堤坝强震动力反应结束时的时间.3)地表运动是剪切面位移和滑动体内部应变之和[22].
113 有限元方法
地震边坡稳定应力2变形分析常采用动力有限元法.对地震作用下有限元网格中各单元永久应变进行的积分得到边坡的永久位移.根据各单元的永久应变计算方法的不同有:应变趋势(strain poten2 tial)法、刚度折减法(Stiffness reduction)、考虑土体非线性非弹性应力2应变特性的非线性方法.
对1971年San Fernando地震期间Fernado大坝失稳的调查,Seed(1973)从线性和等效线性分析结果发展了一种用于估计地震引起的边坡变形的方法.采用动力有限元法计算各单元的循环剪应力,利用循环实验结果,将各单元中的循环剪应力表示成剪应变,则变形可通过沿垂直截面上的整个边坡和截面高度上的平均应变趋势计算而来.该方法隐含着如下假定:现场应变的发展与相同加载条件下实验室得到应变发展相同,在所有单元中最大剪应力均为水平方向,从而,应变趋势方法只能用于估计水平位移[1].
Lee(1974)和Serff(1976)提出了另一种计算永久边坡位移的方法.在此方法中计算应变趋势时对土的刚度进行了折减.地震引起的边坡位移认为是两种静力有限元分析所得节点位移差:一种有限元利用初始剪切模量;另一种有限元利用折减的剪切模量.此法可用于线性和非线性模型.不同于应变趋势法,刚度折减法可用估计水平和垂直向的位移.但仍是一种近似方法[1].
永久边坡变形也可用非线性非弹性土模型的有限元分析计算.地震作用边坡常采用循环应力2应变模型或高等本构模型的两维或三维有限元分析. Hisakazu S AK AI(2000)提出了考虑土体拉伸破坏的弹塑性本构模型,采用非线性动力有限元法对堤坝进行了分析[1],应用此方法分析了堤坝模型的静力斜坡实验和在1968年T okachi2oki地震中高速公路堤坝结构的破坏,结果显示:前者分析在各种倾角的崩塌过程与实验完全一致,后者分析能反映实际情况,即堤坝新建部分发生破坏,而旧结构部分的变形很小[23].
有限元法是一种好的分析方法,在确定潜在破坏面的同时可计算出永久位移.但有限元采用不同的模型可能产生不同的结果.有限元往往涉及计算机技术,计算较复杂.
114 地震边坡概率分析方法
在地震边坡稳定分析中存在很多不确定因素,如输入地震动的随机性,边坡材料特性的随机性等.在分析中有必要考虑这些随机性,因此出现了地震边坡概率分析方法.
Halatchev R ossen A(1992)[24]提出了一种用于堤坝和边坡地震稳定性分析的概率方法.该方法建立在Sarma解的基础上,考虑了地震力的水平和垂直分量,即地震力具有任意倾角;土体剪切强度参数假定为正态分布采用M onte Carlo模拟;破坏概率由地震系数确定;将地震系数视作一个随机量.并将其应用于露天煤矿边坡分析中.Al2H om oud A S. (2000)[25]利用安全系数和边坡破坏的临界位移提出了地震力作用下土体边坡和堤坝的概率三维稳定性分析模型,考虑了如下的不确定性因素:实验室和现场所测的剪切强度参数值存大差异的不确定性;发生地震和地震引起的加速度的随机性.同时还考虑了空间上变化以及土参数间的关系.提出了5个基于极限值下的非超越概率的地震位移概率模型,且提出了基于安全系数的三维动力边坡稳定分析的概率模型.编写了PT DDSS A计算机程序.将这些模型应用于受不同程度地震灾害的著名滑坡Selset landslid中,发现震源距离和震级对地震引起的位移、破坏概率(即位移允许超载概率)、二维和三维安全系数影响很大.
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第3期 刘立平,等:地震边坡稳定分析方法综述
115 衰减失稳流动破坏分析
流动破坏发生于剪切强度低于维持边坡平衡的静力剪切强度时,发生迅速而无任何警告且产生巨大变形.该分析分两步,首先确定是否会发生流动破坏,其次是确定流动破坏范围.
潜在流动滑块不稳定性常采用传统的边坡稳定性分析法来评价,采用地震结束时土体的强度.若稳定分析中得出流动破坏可能发生,则流动破坏变形分析可确定破坏影响区范围.忽略流动滑体滑动前的小变形,流动滑体的变形可通过极限平衡、流体力学和应力2变形分析来粗略估计.
Lucia (1981)采用简单平面应变极限平衡法来评价液化土体在平缓边坡(<3～4)上的滑动距离.假定液化土体最终形成线性表面,破坏后几何体满足平衡且体积保持不变[1].虽然此方法需要几个简单假定和液化土体的估计强度,但可粗略估计变形值.
液化土体的可流动特性使流体力学方法可用于模拟液体滑块特性,这方面工作已直接应用于泥石流和尾坝破坏分析.真正模拟液化土体是很困难的.最常使用的模型是Bingham 模型(强度=τy +ηp γ,此处τy 和ηp 分别为Bingham 屈服强度和塑性粘度, γ为剪应变速率),该模型在反映液化土体的摩擦特性是有限的(Ivers on &Lahusen ,1993)[1].高等非线性动力分析可用来确定破坏范围.如有限元程序T ARA 23F L (Finn &Y ogendrakumar ,1989)[27]能够在单元初始液化时将边坡单元的强度
降至残余强度,此有限元程序在每一个步长修改有限单元网格来计算大变形.116 衰减失稳变形破坏分析
衰减失稳变形破坏发生于地震引起的剪切应力暂时超过土体剪切强度时,类似于惯性破坏,变形破坏产生一系列永久变形“脉冲”,在地震结束时即停止.变形破坏比流动破坏产生的变形要小,但也可能产生大的破坏.侧向扩展是变形破坏最普遍形式.近几年来,很多研究者发展了多种方法来评价变形破坏产生的永久变形.但因变形破坏机理复杂,预测变形主要凭经验.
Hamada (1986)分析几次地震后的永久场地位
移,发现永久位移受液化层厚度和场地表面坡度及液化区最下部边界坡度影响较大,永久水平场地位移D 有经验公式:D (m )=0175H 1/2θ
1/3
,式中H
为液化层厚度(m );θ为场地表面坡度和液化区下部边界坡度间的大者(%).但该式没有考虑液化
土的强度,使用是要小心[1].
Bymrne (1991)[28]将边坡模拟为一层未扰动土体层位于液化层上面,利用能量原理和弹性2完全塑性液化土模型建立了评价边坡永久位移的公式.
Bartlett &Y oud (1992)[1]利用大量侧向位移历史资料建立了侧向场地位移与震级和场地参数间的关系,用回归分析找出主要影响因素,得出了两组经验公式.
2 地震边坡稳定研究存在的问题及发
展趋势
11目前主要研究大多集中在边坡是否会失稳及失稳后永久位移的计算,而对破坏面位置、形状研究较少.
21现有的分析方法大多是对地震动进行简化
再将其作用于边坡,应开展真正的时程动力分析.
31衰减失稳涉及到液化问题,应对液化进行
认真研究.
41现有边坡分析方法有很多是基于某种假定
或经验公式,使用时一定要注意其适用条件.
51边坡稳定性概率分析方法正在逐步发展.61动力有限元法是一种好的边坡分析方法,
其可确定边坡是否失稳、破坏面位置及形状、破坏后的变形等.但在使用时一定要考虑地震作用时边坡材料的各种特性.参考文献:
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第3期 刘立平,等:地震边坡稳定分析方法综述
The evaluation of seismic slope stability analysis methods
LI U Li2ping1, LEI Zun2yu1, ZH OU Fu2chun2
(11Department of Civil Engineering,Chongqing University,Chongqing400045,China;
21Department of River&Ocean Engineering,Chongqing Jiaotong University,Chongqing400074,China)
Abstract:On the basis of the different seismic effects,seismic slope instabilities may be grouped in to tw o categ ories: inertial instability and weakening instability.A number of techniques for the analysis of inertial instability have been pro2 posed,such as pseudostatic analysis,Newmark sliding block analysis,stress2deformation analysis and probabilistic analysis.Weakening instability can be divided into flow failures and deformation failures.The development,application and characteristic of those methods are summarized in this paper.And the main content,the existing problem and trend to the seismic slope analysis are proposed.
K ey w ords:pseudostatic analysis;Newmark sliding block analysis;stress2deformation analysis;probabilistic analy2 sis;flow failures,deformation failures;slope stability
(上接79页)
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An investigation on the issue of sharing responsibility for
engineering accidents arising from quality
T U Zhong2ren
(Department of Water&Ocean Engineering,Chongqing Jiaotong University,Chongqing400074,China)
Abstract:According to the related laws and regulations of our country,the issue of sharing responsibility for engineering accidents arising from quality,which should be beared by the project constructing action main body,has been discussed in this paper.It is very im portant for them to strengthen the quality consciousness and legal consciousness.
K ey w ords:accident arising from quality;responsibility;share
(上接82页)
On engineering measurement superision
H UANG X ian2gui
(Department of Highway Engineering,Chongqing Jiaotong University,Chongqing400074,China)
Abstract:The paper brings forward the requirement of engineering measurement,and divides it into three stages.On each stage in puts forward essentials for standard fill2in and examination and verification of the engineering measurement basic materials.F or engineering measurement superision it provides with academic and practical reference.
K ey w ords:engineering measurement;supervision;conditions of contract
88重庆交通学院学报 第20卷
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
第9章边坡稳定性分析 学习指导：本章介绍了边坡的破坏类型,即:岩崩和岩滑;着重介绍了边坡稳定性分析与评价基本方法,包括圆弧法岩坡稳定分析、平面滑动法岩坡稳定分析、双平面滑动岩坡稳定分析、力多边形法岩坡稳定分析及近代理论计算法；介绍了岩坡处理的措施。 重点：1边坡的变形与破坏类型； 2影响边坡稳定性的因素； 3边坡稳定性分析与评价. 9。1边坡的变形与破坏类型 9。1.1概述
随着社会进步及经济发展，越来越多地在工程活动中涉及边坡工程问题，通过长期的工程实践，工程地质工作者已对边坡工程形成了比较完善的理论体系,并通过理论对人类工程活动，进行有效地指导。近年来，随着环境保护意识的增加及国际减轻自然灾害十年来的开展，人类已认识到：边坡诞生不仅仅是其本身的历史发展，而是与人类活动密切相关；人类在进行生产建设的同时，必须顾及到边坡的环境效应，并且把人类的发展置于环境之中,因而相继开展了工程活动与地质环境相互作用研究领域，在这些领域中，边坡作为地质工程的分支之一，一直是人们研究的重点课题之一。 在水电、交通、采矿等诸多的领域，边坡工程都是整体工程不可分割的部分，为保证工程运行安全及节约经费，广大学者对边坡的演化规律、边坡稳定性及滑坡预测预报等进行了广泛研究。然而，随着人类工程活动的规模扩大及经济建设的急剧发展,边坡工程中普遍出现了高陡边坡稳定性及大型灾害性滑坡预测问题。在我国，目前的露天采矿的人工边
坡已高达300—500m，而水电工程中遇到的天然边坡高度已达500—1000米，其中涉及的工程地质问题极为复杂，特别是在西南山区，边坡的变形、破坏极为普遍,滑坡灾害已成为一种常见的危害人民生命财产安全及工程正常运营的地质灾害。
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
SIS 软件软件技术应用技术应用技术应用之一之一 斯伦贝谢伦贝谢科技服务科技服务科技服务（（北京北京））有限公司 2007年3月 GeoFrame 地震属性分析和应用地震属性分析和应用
1 地震属性分析和应用 应用地震属性开展储层横向预测是地震资料综合解释的重要研究内容。随着地球物理理论、数学理论的不断发展，通过各种计算方法能够提取和分析的地震属性越来越多，如何从众多的地震属性中选择能够反映客观地质现象的属性对目的层储层开展分析，这是地球物理人员在实际工作中面对的一个主要问题。 GeoFrame 综合地学平台为地球物理人员开展储层横向预测研究提供了一套完善的工具。SATK 、SeisClass 、LPM 以及GeoViz 的组合应用，可以帮助研究人员完成从属性提取、属性优化、定性分析到定量计算的储层预测全过程。本文重点阐述GeoFrame 储层预测的基本思路及地震属性的地质应用。 1、地震属性储层预测的基本思路 地震地层学原理假定，地震剖面上的反射波同相轴具有年代分界面的意义，要研究地层岩性和沉积相主要依据的是地震反射特征及其横向变化，也就是地震属性的变化,这是应用地震属性进行储层预测的基本理论依据。 应用地震属性进行储层横向预测要解决的主要问题是多解性问题，即：一种地震属性参数的变化受多种地质因素的影响，而一种地质现象的改变，也会造成多种地震属性的异常。 因此，在对地震属性分析预测过程中，如何从众多的地球物理参数中选取能反映地质特征变化的参数，是地震属性预测的主要问题。实际工作表明，必须做好以下两项工作： ① 正确认识地震属性 正确认识地震属性是做好属性预测的基础，不同的地震属性参数，它的地球物理含义、数学含义不一样，反映的地质规律也不一样。如：半时能量和总能量，尽管都是振幅类参数，但具体的展布规律却不一样（图1）。 图1 1 相同地区相同地区相同地区半时能量半时能量半时能量和和总能量总能量对比图对比图对比图 半时能量半时能量（（Energy half-time ） 总能量总能量（（Total Energy ）
边坡稳定性分析方法 1.1 概述 边坡稳定性分析是边坡工程研究的核心问题，一直是岩土工程研究的的一个热点问题。边坡稳定性分析方法经过近百年的发展，其原有的研究不断完善，同时新的理论和方法不断引入，特别是近代计算机技术和数值分析方法的飞速发展给其带来了质的提高。边坡稳定性研究进入了前所未有的阶段。 任何一个研究体系都是由简单到复杂，由宏观到微观，由整体到局部。对于边坡稳定性研究，在其基础理论的前提下，边坡稳定分析方法从二维扩展到三维，更符合工程的实际情况；由于一些新理论和新方法的出现，如可靠度理论和对边坡工程中不确定性的认识，边坡稳定分析方法由确定性分析向不确定性分析发展。同时，由于边坡工程的复杂性，边坡稳定评价不能依赖于单一方法，边坡的稳定性评价也由单一方法向综合评价分析发展。 1.2 边坡稳定性分析方法 边坡稳定性分析方法很多，归结起来可分为两类：即确定性方法和不确定性方法, 确定性方法是边坡稳定性研究的基本方法,它包括极限平衡分析法、极限分析法、数值分析法。不确定性方法主要有随机概率分析法等。 1.2.1 极限平衡分析法 极限平衡法是边坡稳定分析的传统方法，通过安全系数定量评价边坡的稳定性，由于安全系数的直观性，被工程界广泛应用。该法基于刚塑性理论，只注重土体破坏瞬间的变形机制，而不关心土体变形过程，只要求满足力和力矩的平衡、Mohr-Coulomb准则。其分析问题的基本思路：先根据经验和理论预设一个可能形状的滑动面，通过分析在临近破坏情况下，土体外力与内部强度所提供抗力之间的平衡，计算土体在自身荷载作用下的边坡稳定性过程。极限平衡法没有考虑土体本身的应力—应变关系，不能反映边坡变形破坏的过程，但由于其概念简单明了，且在计算方法上形成了大量的计算经验和计算模型，计算结果也已经达到了很高的精度。因此，该法目前仍为边坡稳定性分析最主要的分析方法。在工程实践中，可根据边坡破坏滑动面的形态来选择相应的极限平衡法。目前常用的极限平衡法有瑞典条分法、Bishop法、Janbu法、Spencer法、Sarma法Morgenstern-Price 法和不平衡推力法等。
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。
【全文】地震属性分析技术综述 [摘要] 地震属性是从地震资料中提取的隐藏有用信息，因而地震属性分析技术近几年在油气勘探开发中得到了广泛的应用与研究。本文对地震属性分析技术的发展状况进行了归纳、总结，简单阐述了地震属性分析技术的在不同时期所用到的基本原理和方法。特别对新地震属性进行了具体介绍。最后对该技术进一步的研究工作进行了总结和展望。 摘要:在勘探和开发周期的各个阶段，地震资料在复杂油藏系统的解释过程中，扮演着至关重要的角色。然而，缺少一种有效地将地质知识应用于地震解释中的上具。随着一系列属性新技术的出现，对地震属性进行充分研究，就给地质家提供了快速地从三维地震数据中获得地质信息的能力。尤其在用常规解释手段难以识别日的储层的情况下，属性分析技术更是给地质上作人员指出了新的方向。 [关键词] 地震属性储层预测叠前数据叠后数据 关键词:储层;波形分析;地震属性 1.引言 地震属性是指叠前或叠后的地震数据经过数学变换而导出的有关地震波的几何形态、运动学特征、动力学特征和统计学特征的特殊度量值。地震属性的发展大致从20世纪60年代的直接烃类检测和亮点、暗点、平点技术开始，经历了70年代的瞬时属性(主要是振幅属性)和复数道分析，90年代的多维属性(特别是相干体属性)分析，21世纪的地震相分析等阶段[1一SJ。随着地震属性分析技术的发展与研究，该技术已广泛应用于储层预测、油气藏动态监测、油气藏特征描述等领域，并取得了很好的效果。总之，地震属性分析技术可以从地震资料中提取隐藏其中的多种有用信息，这为油气勘探与开发提供了丰富宝贵的资料，也为解决复杂地质体评价提供了实用的分析手段。因此，对该技术进行深人调查研究具有很强的现实意义。 地震属性是指从地震数据中导出的关于儿何学、运动学、动力学及统计特性的特殊度量值。它可包括时问属性、振幅属性、频率属性和吸收衰减属性，不同的属性可指示不同的地质现象。地震属性分析则是从地震资料中提取其中的有用信息，并结合钻井资料，从不同角度分析各种地震信息在纵向和横向上的变化，以揭示出原始地震剖面中不易被发现的地质异常现象及含油气情况。 地震属性分析技术的研究已由线、面信息扩展到三维体信息，从分类提取扰化发展为一项系统的应用技术。随着地震技术的日趋成熟，地震属性技术近儿年也发展迅速，其中有多属性联合解释技术、波形分析技术、吸收滤波技术等。应用地震属性分析技术去完善勘探生产中的油藏描述工作，已经成为油藏地球物理的核心内容。利用地震属性分析技术预测岩性和有利储集体，描述油藏特征及孔隙度变化，寻找难以发现的隐蔽油区，以至于监测流体运动和进行其它综合研究，一直是石油工作人员追求的目标。 1波形分析技术的研究与应用 通常的层段属性只是表示了某儿个地震信号的物理参数(振幅、相位、频率等)，但它们没有一个能够单独描述地震信号的异常，而地震信号的任何物理参数的变化总是对应着反映地震道形状的变化，所以，研究和分析地震资料中代表各种属性总体特征的地震道形状(波形)，应该能有非常不错的效果[，]。 1. 1波形分析技术的原理及处理过程
K63+142高边坡稳定性分析评价
1、计算方法 按照现行公路路基设计规范JTGD30-2004中条款3.7.4边坡稳定性评价：边坡稳定性评价宜综合采用工程地质类比法、图解分析法、极限平衡法和数值分析法进行。这几种方法是基本都属于极限平衡法的非严格条分法，是在已知滑移面的基础上对变坡进行平衡分析，并且只能满足力或者力矩平衡，所得结果能满足工程试验应用，但结果存在一定偏差。 本计算采用Morgenstern-price法进行计算分析。Morgenstern-price法是50年前提出的严格条分法，该法假设条块的竖直切向力与水平推力之比为含有参数与条间力函数的乘积，然后建立满足水平和垂直方向力的平衡力方程与力矩平衡方程，通过迭代求解安全系数与待定系数。我国陈祖煜教授对Morgenstern-price 法的计算格式进行了一定的改进，由于这个方法收敛性非常良好，并且满足严格平衡条件，因而在国际岩土工程界受到欢迎，但同时该法的求解过程相当复杂，一般工程技术人员往往只得依靠软件，Morgenstern-price法在我国没得到普及应用。Morgenstern-price法首先对任意曲线形状的滑裂面进行分析，导出满足力的平衡及力矩平衡的微分方程，然后假定满足条间力的倾角的正切值为某一函
数，根据整个滑动土体的边界条件求出问题的解答。 边坡稳定性计算应考虑边坡可能的破坏形式，按下面方法确定：采用加拿大商用计算软件GEO-slope进行计算分析，滑动面为任意滑移面，非一般的圆弧形滑面或者折线滑面。 2、计算参数取值 为了进行边坡的稳定性计算和加固工程设计，必须在勘察中对边坡岩土取样并进行物理力学试验，取样应该包括边坡的所有地层，特别是对边坡稳定起控制作用的软弱地层。一般情况下对尚未变形的边坡应取原装非扰动样。根据目前试验结果，该地区处于干旱半干旱区域，一般不考虑空隙水压力对边坡稳定性的影响，在试验过程中一般以天然含水率下的土为试验对象。实验室试验以公路土工试验规程（JTG E40-2007）与土工试验规程（SL237-1999）为依据。安排试验如表2.1所示,数值计算参数见附表试验记录。
地震属性体处理 1、分频处理属性 分频处理属性可将地震振幅和属性数据转换成更为清晰的地下地质图像，识别薄层或能量衰减区。将各地震道分解成不同的频带成分，有助于突出复杂的断裂体系以及储层的分布特征。分频处理的技术主要是通过 “Gabor-Morlet” 子波对复数地震道进行谱 分解，类似于小波变换。用来帮助地质家和解 释人员进行如下的勘探研究工作： （1）薄层检测以及薄层厚度估计； （2）衰减分析——直接进行油气检测 （3）提高地震分辨率 该方法通过连续的时频分析来描述时间-- 频率的瞬时信号能量密度。与以往常规的谱分 解使用离散傅立叶变换不同，该方法使用 Gabor-Morley 子波来提高时间-频率的分辨率。 提供了两种计算瞬时能量的方法：等空间中心频率和倍频程频率。输出结果可以分解成多种属性体：时间-频率体、时间切片，然后进行分析。 2、地震属性分析 地震属性分析使我们获得更多极有价值的多方位信息，从而使油藏的描述更准确、更细致。帕拉代姆地震属性库包括丰富的地震属性，如振福包络、瞬时频率、吸收系数以及相对波阻抗等20多 种复地震道（Hilbert ）属性、多道几何属性，谱分解属 性和用户自定义属性见图。这些地震属性可分别表征地 震影像的不同特征，从而使解释人员以少量的工作即可 获得大量的地质信息，其中多地震道几何属性包括倾角 体、方位角体、非连续性和照明体。这些属性旨在强化 地震影像的非连续性特征，因此对识别地质体的构造特 征（如断层）、地层边界、河道和地质体的几何样式十 分有效。在这些属性体提取的基础上，利用PCA 主组分 分析技术进行属性优化分析，同时也可借助多属性体交 会VXPLOT 识别异常体。通过多属性体交汇、神经网络 测井参数反演、多属性体的波形分类以及变时窗/等时 窗的地震相划分等综合技术，并借助多属性体立体可视 化浏览技术实现对地下构造、地层和储层岩性的综合解 释。 光照体属性 常用提取的地震属性有信号包络、瞬时频率、瞬时相位、相对波阻抗、分频处理等。
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。另一方面，现代科学理论方法，如系统方法、模糊数学、灰色理论、数量化理论及现代概率统计等新兴学科都被广泛的引入边坡稳定性的科学研究中，从而大大扩充了边坡工程的理论和研究方法，提高
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。
常用地震属性的意义 地震反射波来自地下地层，地下地层特征的横向变化，将导致地震反射波特征的横向变化，进而影响地震属性的变化，因此，地震属性中携带有地下地层信息，这是利用地震属性预测油气储层参数的物理基础。随着地震属性处理及提取技术的大量涌现，属性种类多达几百种，实际应用人员应用起来遇到了很大困难，迫切需要按实用的角度，总结各地震属性参数与储层特征参数间的内在联系，为进一步研究建立地震信息与储层参数之间的关系提供可靠的前提条件，做到信息提取有方向、有目标。为了达到这一目的，首先按类别较全面总结了目前常用地震属性，从算法开始，分析了各属性所表达的在地震波波形上的意义，从正向上分析地震属性变化与油气储层特征变化的关系，进而探讨总结了它的潜在地质应用。 1、属性体、属性剖面 这类属性是按剖面（或体）处理的，是一个体文件（或剖面文件），属性值对应 、属性值），可以用于常规地震剖面的方式显示与使用，常空间位置，即（x、y、t 用的属性有：相干体（方差体、相似体等）、波阻抗、道积分数据体，经希尔伯特变换得到的瞬时属性体、倾角、倾向数据体等，这些属性体可以直接应用于解释，也可以用解释层位提取出来转变为属性层，下表为常用属性体属性意义及潜在地质应用一览表。
2、沿层地震属性 这种属性是用解释层位在地震数据体（剖面）中提取出来的属性，它的数值对应一个层位或一套地层，每个属性值对应一个x、y坐标。提取方式有两类：沿一个解释层开一个常数时窗，在此时窗内提取地震属性，提取方式有4种（图2-1a）。用两个解释层提取某一段地层对应的地震属性，提取方式也有4种（图2-1b）。 常用地震属性的计算方法总结如下： (1)、均方根振幅（RMS Amplitude） 均方根振幅是将振幅平方的平均值开平方。由于振幅值在平均前平方了，因此，它对特别大的振幅非常敏感。
西南石油大学 本科生课程考试试卷 姓名许正瑜学号0909010223 专业土木工程专业方向岩土工程 学院土木工程与建筑学院任课教师张伯虎 考试课程《岩土工程最新动态》考试时间2013.03 考试方法论文提交考试成绩 土木工程与建筑学院
高边坡工程稳定性分析与检测 许正瑜，0909010223 （西南石油大学，土木工程与建筑学院，成都，610500） 摘要：在高边坡工程地质问题中，通过传统对一般性边坡稳定性研究所取得的各项分析理论和工程经验，再结合新理论与计算机科学技术和创新性性思维对高边坡稳定性问题进行研究，并且在研究方法（数值模拟技术、模型实验方法）和高边坡的非线性动力学、控制变形、动力响应、检测方面取得了诸多创新性成果。通过这些理论，成功完成了近几十年来许多具有世界性影响性的高边坡典型性大工程，也推动着我国在高边坡这领域不断前行以迎接更多挑战。 关键词：一般性边坡；高边坡；稳定性分析；高边坡检测 1 引言 边坡是自然或人工形成的斜坡，是人类工程活动中最基本的地质环境之一，同样也是建设工程中最为常见的工程形势之一，如露天开挖出水利水电工程斜坡、铁路公路修建时形成的路基边坡和路边边坡、房屋建筑周围边坡和基础施工中形成的基坑边坡。然而，绝大多数的边坡在多种因素的影响下却是不稳定的，比如在岩土的性质、岩层的构造与结构、水文地质条件、地貌因数、风化作用、地震等因素的影响下，边坡往往会以滑坡、滑塌、崩塌、沉陷、剥落、泥石流等破坏形式（如表1）【1】对人们的生命生活财产造成严重的损失，甚至是毁灭行的灾难。随着经济的发展和人们对边坡的重视程度不断提高，边坡工程研究理论建立在土力学和岩石力学的基础上便应允而生且不断取得理论成果，同时在科技和机械的发展前提下，边坡工程施工技术也向多元化、经济化、实用化方向发展。此工程主旨在通过工程技术手段对各种边坡进行人为干预，从而提高边坡整体稳定性。（如图1，图2） 表1岩质边坡破坏形式
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。
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
高边坡稳定性分析与防护加固 摘要：高边坡发生破坏失稳是一种复杂的地质灾害过程, 由于边坡内部结构的复杂性和组成边坡岩石物质的不同, 造成边坡破坏具有不同模式。对于不同的破坏模式就存在不同的滑动面, 因此应采用不同的分析方法及计算公式来分析其稳定状态。同时本文在工程地质状况和边坡稳定性分析验算的基础上，对高速公路边坡加固工程中的理措施方案加固原理、施工工艺和其它防护措施进行了详细阐述，并对处理效果进行了简要评价。 关键词：关键词1：边坡防护；关键词2：加固；关键词:3：处理措施 1、概论 边坡稳定性分析一直是岩土工程的一个重要研究内容。目前边坡稳定性的分析评价方法多种多样, 大体上可以将它们分为确定性分析方法和不确定性分析方法两类。尽管这些评价方法已经得到广泛应用, 但由于边坡稳定性受多种因素影响, 且各影响因素又具有复杂性和不确定性(如模糊性、信息的不完全性和未确定性, 因此确定性分析方法的分析结果与实际不能完全吻合, 而不确定性分析方法的准确性与实际情况之间又存在差距。目前,我国正大规模的开展基础设施的建设, 这为边坡工程的研究创造了良好的条件, 同时也需要加强对边坡工程稳定性分析评价方法方面的研究, 以指导工程的设计与施工。 2、边坡稳定性方法分析 2.1 确定性分析方法 2..1 1 极限平衡理论 极限平衡理论的主要思想是将滑动土体进行条分, 根据极限状态下土条受力和力矩的平衡来分析边坡的稳定性。根据对平衡方程组增设的边界条件不同, 又分为如下几种方法。 瑞典条分法：该法假定滑裂面为圆弧面,不考虑条间力, 其安全系数为滑裂面上的抗滑力矩与滑裂面以上土体的滑动力矩之比, 用总应力法求得给定滑裂面的安全系数, 再经反复试算比较确定出边坡的最小安全系数。 简化毕肖普( Bishop )法：该方法假定条间力水平, 即只考虑水平推力而不考虑竖向剪力, 故安全系数为整个滑裂面的抗剪强度与实际剪应力之比, 然后
Landmark主要地震属性及其地质意义利用地震进行储层预测时主要从振幅属性及其延伸属性出发，分析属性的变化特征，然后与钻井和地质进行标定，赋予属性地质意义。 为了将已知井上的岩性信息，在整个工区进行有效的外推，需要优选出在该区对岩性参数和含油气性反映敏感的属性，我们通过两个层次来完成这一个工作。第一个层次是选择对岩性变化相对敏感的地震属性，这部分工作在属性提取时已完成，其最基本的理论基础是：时间派生的属性有利于对构造的细节进行解释；振幅和频率派生的属性用于解决地层和储层特征； 一般认为振幅是最稳健和有价值的属性；频率属性更有利于揭示地层的细节； 混合属性包含振幅和频率的因素，因此更有利于地震特征的测量；同时在对所提取的地震属性的物理意义的理解也有助于对地震属性的提取第二个层次是使用数学和信息学的方法优选属性。“地震属性和井数据采样伪相关在独立的井数据较少或者参加考虑的独立的地震属性过多时产生的概率较大”（CYNTHIA T. KALKOMEY），由于对于该区已知的独立井信息多数情况下较少，勉强满足统计分析的样本要求，单纯使用相关分析方法产生伪相关的概率较大，因此我们在经过第一个层次的筛选之后，采用数据相关和信息优化组合方法进行属性优选。 目前属性种类很多，属性软件也非常多，这里转列landmark软件中的PAL 属性，供大家参考选择使用：Average Reflection Strength 平均反射强度：识别振幅异常，追踪三角洲、河道、含气砂岩等引起的地震振幅异常；指示主要的岩性变化、不整合、天然气或流体的聚集；该属性为预测砂岩厚度的常用属性； Slope Half Time 能量半衰时的斜率：突出砂岩/泥岩分布的突变点；预测砂岩厚度的常用属性； Number of Thoughs 波谷数：可以有效的识别薄层，为预测砂岩厚度的常用属性；Average Trough Amplitude 平均波谷振幅：用于识别岩性变化、含气砂岩或地层。可以有效的区分整合沉积物、丘状沉积物、杂乱的沉积物等；预测含油气性的常用属性； Average Instantaneous Phase 平均瞬时相位：由于相位的横向变化可能与地
地震属性列表及其描述、应用 我们将经常应用到的地震属性的简单描述，经过物理分析与长期应用地震属性实践中认识到的地震属性潜在应用情况进行了总结，现列表如下： Average Reflection Strength 平均反射强度：识别振幅异常，追踪三角洲、河道、含气砂岩等引起的地震振幅异常；指示主 要的岩性变化、不整合、天然气或流体的聚集；该属性为预测 砂岩厚度的常用属性； Slope Half Time 能量半衰时的斜率：突出砂岩/泥岩分布的突 变点；预测砂岩厚度的常用属性； Average Trough Amplitude 平均波谷振幅：用于识别岩性变 化、含气砂岩或地层。可以有效的区分整合沉积物、丘状沉 积物、杂乱的沉积物等；预测含油气性的常用属性； Average Instantaneous Phase 平均瞬时相位：由于相位的横 向变化可能与地层中的流体成分变化相关，因此该属性可以检 测油气的分布。同时还可以识别由于调谐效应引起的振幅异 常，为预测含油气性的常用属性； Energy Half Time 能量半衰时：区分进积/退积层序，该属性 的横向变化指示地层或由于流体成分、不整合、岩性变化引起 的振幅异常；预测砂岩厚度的常用属性； Total Energy 总能量：识别振幅异常或层序特征，有效识别 岩性或含气砂岩的变化；区分整合沉积物、丘状沉积物、杂乱
的沉积物等；预测含油气性的常用属性； Total Amplitude 总振幅：识别振幅异常或层序特征，有效识别岩性或含气砂岩的变化；区分整合沉积物、丘状沉积物、杂乱的沉积物等；预测含油气性的常用属性； Maximum Trough Amplitude 最大波谷振幅：识别岩性或含气砂岩的变化振幅异常，特别是层附近；是层序内或沿指定反射进行振幅异常成图的最佳属性之一；该属性通常用于储层的油气预测； Average Peak Amplitude平均波峰振幅：用于识别岩性变化、含气砂岩或地层。可以有效的区分整合沉积物、丘状沉积物、杂乱的沉积物等；预测含油气性的常用属性； Peak Spectral Frequency 频谱峰值：最大熵谱分析结果，为峰值主频，提供了一种追踪由于含气饱和度、断裂、岩性或地层变化引起的相关的频率吸收特征的变化；例如含气砂岩吸收地震高频，因此在该情况下你只能看到低的频谱峰值；Amplitude of Maximum 最大振幅：识别岩性或含气砂岩的变化振幅异常，特别是层附近；是层序内或沿指定反射进行振幅异常成图的最佳属性之一；该属性通常用于储层的油气预测；Positive Magnitude剖面正极值的平均值：用于识别岩性变化、含气砂岩或地层。用于预测含油气性和砂岩厚度的属性；Correlation Components 相关成分：P1 第一主组分用于度量同相轴的线性相干、P2 第二主组分用于指示剩余特征、P3 第