边坡稳定性分析原理及防治措施

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1、第一部分边坡稳定性分析原理及防治措施1.边坡稳定性基本原理1.1边坡稳定性精确分析原理要对边坡稳定性问题进行精确分析，首先要对材料性能进行透彻的的研究实验，查清它的各种应力一应变关系以及它的屈服、破坏条件。假定这些问题都已查清，那么从理论上讲，边坡在指定荷载下的稳定性问题是可以精确解决的。七步骤大致如下：(1)进行边坡在指定荷载下的应力、变形的精确分析。分析过程中，要采用合理的数学模型来反映材料的特性，务使这种数学模型能够如实表达出材料的主要性能，例如应力一应变间的非线性、卸载增荷性质、屈服破坏性质等等

2、。分析工作要通过计算机和非线性有限单元法进行。(2)这种精确计算的数学分析将给岀各点应力、应变值。例如，就抗剪问题讲，通过分析得到了每一点上的抗剪强度［二c+f。，从而可以算出每一部分点上的局部安全系数。如果每一点上的K均大于1,整个计算体系在抗剪上当然是安全的。如果有个别点已达屈服，则由于在计算程序中已反映力材料性质，这些部位的t将自动等于.，表明这些部位已进入屈服状态。只要这些屈服区是孤立的、小范围的，而没有形成连贯的破坏而，那么，在指定荷载下该体系仍是稳定的。进入屈服状态的部位大小，野可以给出一个

3、安全度的概念。反之，如果屈服的部位已经连成一个连贯的破坏面，甚至已求不出一个满足平衡要求的解答，就说明该体系在指定荷载下已不能维持稳定。(3)如果要推算“安全系数”，首先要给出安全系数的定义。第一种方法，是将荷载乘以K,并将K逐渐增大。每取一个K值就进行如上一次分析，直到K达到某临界值，出现了连贯性断裂面或己无法求得解答为止。这个临界值就是安全系数。显然，这样求出的K具有“超载系数”性质。第二种方法，是将材料的强度除以K,并用于计算中，逐渐增加K,使其强度逐渐降低，直至失稳。相应的K值就是安全系数。显然

4、，这样求得的K具有“材料强度储备系数”的意义。上述方法虽很理想，但是近期内还不能实现。首先，要进行这种合理分析,必须对材料的特性有透彻、明确的了解。但目前度地基以及组成边坡的土、石这类的认识，还远远未达到这个地步。实际上这类材料具有很复杂的性质，还没有统一完善的理论可资遵循，也没有一个合适的数学模型可以采用。其次，及时在理论上以解决了材料的性能问题，但要具体分析问题，还须对建筑物和地基进行详尽的查勘，取得各种所需的数据和资料。尤其遂于天然地基和边坡，材料不均匀性很大，试验勘察的工作量也将十分巨大，必须改

5、革勘察和成果整理分析的手段才能满足要求。计算中，对于计算域的选取，及边界条件的选用，也有待研究。对于中小型工程以及需要快速估算的情况，更不适应。总之，这种精确分析法尚未达到实用程度，而是一个发展方向。1.2边坡稳定性问题的近似分析一一极限平衡法由于精确合理的稳定性分析方法还在发展之中，目前我们几乎无例外的都采用近似方法来研究解决实际问题。这类方法可总称为“极限平衡分析法”，它们随着土力学的发展而出现和完善，是很自然的。将来即使出现更为精确合理的方法，它们仍然具有一定的实用价值。所以，对于这类方法加以归纳

6、、分析和改进,是很有意义的。在极限平衡分析法中，我们采用以下一些基本概念：（1）通过大量的实践、观测，辅以简单的理论分析，归纳出各种实际问题中可能出现的破裂面的形态。（2）决定破坏面的形式后，我们就拟定若干个可能的破坏面，分别进行核算。算出每个剪切面的安全系数，其中最低的安全系数，就接近于问题的解答。相应的剪切面野接近于最危险面（如果K小于1,这个而就是可能的破坏而）。在分析每个剪切面的安全系数时，我们用试算法进行。即假定一个K值，将材料的强度除以K值，作为计算中采用的强度。然后推算剪切面上的反力，这些

7、反力既要和外荷载维持平衡，又要在剪切而上达到极限平衡状态。对于一个任意假定的K,这两种条件不能同时满足修改K值，知道这些条件得到满足。相应的K就是这个剪切面上的安全系数。总之，安全系数K需要通过试算才能确定。只有在最简单的情况线，K值才能直接算出。采用极限平衡法时，应注意以下几点：（1）这个分析是针对一个虚拟的情况进行的，即假想材料的强度都降低了K倍，沿剪切而处达到极限平衡状态。这种虚拟状态不等于现实情况（除非K等于1）,我们只是利用这种状态来推求安全系数而已。（2）因此，这种分析只能求出K值，以及在上

8、述虚拟情况下的剪切而反力和某些内力，不能求出失稳以前真实的反力和内力，更不能求出变形。（3）这种分析法只是一个粗糙的和综合性的分析，在求解中一定要采用许多假定。不同的假定会的到不同的成果。所以，并不存在一个“精确解”。尽管极限平衡分析法存在上述问题或缺陷，但是，由于精确分析尚未成熟，它仍然是目前广泛应用的方法，也是一个比较有效的手段。实践证明，这要我们透彻了解它的基本原理，谨慎的选择计算方法和数据，这种近似分析仍能提供合理的解答，使我们顺利