教学课件-边坡工程边坡稳定性评价分析概述

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1、边坡工程(2)-边坡稳定性分析评价本章重点:边坡稳定性分析极限平衡法瑞典圆弧法Bishop条分法Janbu条分法不平衡推力传递系数法土坡稳定分析中的图解法简介边坡稳定性分析：衡量、判定边坡的稳定程度。一般来说，如果边坡土(岩)体内部某一个面上的滑动力超过了土(岩)体抵抗滑动的能力，边坡将产生滑动，即失去稳定；如果滑动力小于抵抗力，则认为边坡是稳定的。在工程设计中，判断边坡稳定性的大小习惯上采用边坡稳定安全系数来衡量。1955年，毕肖普(A.W.Bishop)明确了土坡稳定安全系数的定义：(2.1)式中：—沿整个滑裂面上的平均抗剪强度；—沿整个滑裂面上的平均剪应

2、力；—边坡稳定安全系数。按照上述边坡稳定性概念，显然，>1，土坡稳定；<1，土坡失稳；=1，土坡处于临界状态。问题的关键:如何寻求滑裂面，如何寻求滑裂面上的平均抗剪强度和平均剪应力τ。2.1概述（1/2）近年来，随着经济的日益发展，在诸如水电、露天采矿、能源及交通等地质工程活动领域出现了越来越多的高陡边坡；边坡往往成为制约工程是否经济合理乃至成败的重要因素。如何经济、安全可靠地设计合理的边坡工程或分析评价天然边坡的稳定性，其重大的意义越发显得突出。《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002第5.1.1规定：下列建筑边坡应进行稳定性评价：(1)选作建筑场地

3、的自然斜坡；(2)由于开挖或填筑形成并需要进行稳定性验算的边坡；(3)施工期出现不利工况的边坡；(4)使用条件发生变化的边坡。2.1概述（2/2）评价方法定量分析定性分析自然(成因)历史分析法工程类比法边坡稳定性分析数据库和专家系统图解法：赤平极射投影、实体比例投影、摩擦圆法极限平衡分析法数值分析方法模型模拟试验法等。2.1边坡稳定性分析评价方法概述(1/19)1、定性分析方法定性分析方法主要是通过工程地质勘察，对影响边坡稳定性的主要因素、可能的变形破坏方式及失稳的力学机制等的分析，对己变形地质体的成因及其演化史进行分析，从而给出被评价边坡一个稳定性状况及其可

4、能发展趋势的定性的说明和解释。优点:能综合考虑影响边坡稳定性的多种因素，快速地对边坡的稳定状况及其发展趋势作出评价。常用的方法主要有下面几种。(1)自然(成因)历史分析法(2)工程类比法(3)边坡稳定性分析数据库和专家系统(4)图解法2.1边坡稳定性分析评价方法概述(2/19)2、定量分析法严格地讲，边坡稳定性分析还远远没有走到完全定量这一步，它只能算是一种半定量的分析方法。常用的边坡稳定性分析方法土要有下述几种：（1）极限平衡分析法（2）数值分析方法2.1边坡稳定性分析评价方法概述(3/19)(1)极限平衡法块体极限平衡法是当前国内外应用最广的边坡稳定分析方

5、法。它是传统边坡稳定分析方法的代表。块体极限平衡法首先假定滑移面已知、同时假定滑动体为刚体，即忽略滑动体的变形对稳定性的影响，在以上假定条件下对边坡进行静力平衡计算，从而求出边坡稳定系数.2.1边坡稳定性分析评价方法概述(4/19)块体极限平衡法的基本思路：首先，确定滑动面的位置和形状。实际的滑动面将取决于结构面的分布、组合关系及其所具有的剪切强度。实践证明，均质土坡的破坏面都接近于圆弧形，岩体中存在软弱结构面时，边坡岩体常沿某个软弱结构面或某几个软弱结构面的组合面滑动，因此，根据具体情况假定的滑动面与实际情况是很接近的。其次，确定极限抗滑力和滑动力，并计算其

6、稳定性系数。所谓稳定性系数即指可能滑动面上可供利用的抗滑力与滑动力的比值。由于滑动面是预先假定的，因此就可能不止一个，这样就要分别试算出每个可能滑动面所对应的稳定性系数，取其中最小者作为最危险滑动面。最后以安全系数为标准评价边坡的稳定性。2.1边坡稳定性分析评价方法概述(5/19)当滑移面为一简单平面时，静力平衡计算可采用解析法计算，因而可获得解析解。著名的库仑公式就是一例，一直沿用至今。当滑移面为圆弧、对数螺线、折线或任意曲线时，无法获得解析解，通常要采用条分法求解。此时坡体为一静不定问题，通过对某些未知量作假定，使方程式的数目与未知数数目相等从而使问题成为

7、静定，这种方法十分简便，而且计算结果能满足工程要求而被广为应用。目前工程中常用的条分法有：Fellenius法（Ｗ.Fellenius，1963）、Bishop法（Ａ.Ｗ.Bishop，1955）、Janbu法（N.Janbu，1954，1973）。Morgestern-Price法、（Morgestern-Price，1965）、Spencer法（Spencer，1973）、Sarma法（Sarma，1979）、传递系数法等2.1边坡稳定性分析评价方法概述(6/19)由于假设条件与应用的方程不同，条分法分为非严格条分法与严格条分法.在非严格条分法中，通常只满

8、足一个平衡条件，而不管另一个平衡条件。