边坡稳定性分析报告.doc 下载本文

性判断。

不利的地质条件主要如下 1) 边坡及其邻近地段滑坡、崩塌、陷穴等不良地质现象; 2) 岩质边坡中的泥岩、页岩等易风化、软化岩层或软硬交互的不利岩层组合; 3) 土质边坡中网状裂隙发育,有软弱夹层,或边坡体由膨胀岩土层组成; 4) 边坡存在外倾结构面; 5) 地层渗透性差异大,地下水在弱透水层或基岩面上积聚流动,断层及裂隙中有承压水露出; 6) 坡上有漏水,水流冲刷坡脚或因河水位急剧升降引起岸坡内动水压力的强烈作用; 7) 边坡处于强震区或邻近地段采用大爆破施工。

2.3 定性类方法评价 定性类方法建立在对斜坡变形、破坏的基本规律之上,并可结合大量已有边坡的工程经验,相对于定量类方法及非确定性方法而言具有简单、方便的特点。

然而定性类方法也有明显缺点。

定性类方法考虑因素有限,得到的关于边坡是否稳定的结论也相对模糊。

尤其不能精确考虑滑带土黏聚力、内摩擦角、岩土体容重、地下水动态以及人类工程活动等重要影响因素。 事实上,受客观条件和人类认识自然能力的限制,上述因素还具有取值的不确定性和时间上的不稳定性。 因此,定性类方法可以作为边坡稳定性分析的初步判定

方法,尚需结合定量类方法或非确定性方法来综合判定得出结论。

3 定量类方法 边坡稳定性分析的定量类方法主要有刚体极限平衡法和有限元法等数值方法。

这些方法都以一个边坡稳定系数K作为边坡稳定性的评价。

3.1 边坡稳定性系数的定义 工程界广泛使用稳定系数来进行边坡的稳定性评价,稳定系数大于1,则边坡是稳定的;小于1则是不稳定的;等于1时边坡处于临界状态。 用定量类方法分析边坡稳定性时一般采用稳定系数,与安全系数(一般由规范规定)进行对比的方法来加以判断,当稳定系数大于安全系数时边坡安全稳定,否则就认为是不稳定、不安全的。

目前边坡稳定系数的定义分为三种抗滑力和滑动力的比值定义法、强度折减系数定义法和超载系数定义法。 3.1.1抗滑力和滑动力的比值定义法 稳定系数定义为滑坡体中滑动面上的抗滑力与滑动力之比KRS 式中R坡体岩土提供的广义抗滑力,如抗剪强度、抗滑力、抗滑力矩等; S坡体岩土的广义滑动力,如剪应力、下滑力、滑动力矩等。 根据沿滑裂面剪应力的计算方法,稳定系数的定义有如下三种 (1) 基于应力水平的定义法 当滑动面上一点的大小有效主应力差为σ1 -σ3 ,以此为直径作莫尔圆,圆心保持

不变,作一个与摩尔-库伦强度包络线相切的应力圆(破坏应力圆),响应的应力圆直径记为σ1 -σ3 f,则整个滑面的稳定系数定义为 Kdlσ1 -σ3 σ1 -σ3 fdl (2) 基于剪应力的定义法 设c ,φ 为材料的黏聚力和内摩擦角,τ和σn 是滑动面上的剪应力和正应力,则整个滑面的稳定系数定义为 Kc σn tanφ dlτdl (3) 基于应力水平加权强度的定义法 Kc σn tanφ dlσ1 -σ3 σ1 -σ3 fc σn tanφ dl 式中各符号意义同上。 3.1.2强度折减系数定义法 岩土坡沿某一滑裂面的稳定系数K定义为将岩土体的抗剪强度指标降低为c ∕K,tanφ ∕K,当沿着此滑裂面的岩土体处处达到极限平衡时对应的折减系数K即为稳定系数(也称为材料强度储备系数)。 3.1.3超载系数定义法 超载法是在假定边坡岩体强度参数不变的前提下,逐级增加荷载,把边坡临界失稳相应荷载与边坡正常工作荷载之比定义为稳定系数。

超载法通过不断增加荷载,直至边坡达到破坏,相应的破坏荷载Pf与坡顶建筑物的实际荷载P0的比值即为稳定系数 KPfP0 3.2刚体极限平衡法 3.2.1刚体极限平衡法概述 刚体极限平衡法是将边坡稳定问题当作刚体平衡问题来研究,它具有以下基本假定 (1) 视岩土体为刚体,即只考虑破坏面上的极限平衡状态,不考虑岩土体变形; (2)遵循库仑判据,破坏面上强度由c、φ控制; (3)应力集中,即滑体中应力以正应力和剪应力方式集中作用于滑面上; (4)

针对平面稳定问题,即边坡走向与或滑动面走向的夹角在±20°以内。

在稳定性分析中,对于仅有单一滑面的简单边坡,根据基本假设完全可以确定稳定性分析中所出现的未知数。 但在复杂状态下,亦即边坡体被分割成几何形态比较复杂的岩土块,这时只凭刚体极限平衡法中的基本假定已无法确定数目较多的未知数。

须在基本假设之外再增添若干补充假定,例如岩土块间接触面上作用力的方向、作用力的位置等。

由于分析的观点不同,采用补充假定的方式也不同,因此刚体极限平衡法派生出各种不同类型的解法。

刚体极限平衡法的关键在于确定边坡岩土体的强度指标、边坡滑动面的形状及其位置、安全系数。

3.2.2刚体极限平衡法的基本方法 刚体极限平衡法中最基本的方法为瑞典条分法。

瑞典条分法的剪切面假定为圆弧,计算中不考虑分条间的作用力,因此稳定系数可以根据绕圆心的抵抗力矩与滑动力矩的比值来确定,且每个分条底部的反力可以直接由该分条上的荷载算出。

由于瑞典条分法假定简单,计算结果与实际情况出入较大,因此有许多改进的条分法,例如考虑分条间推力方向的传递系数法。

传递系数法示意图 传递系数法有两个基本假定1)每个分条范围内的滑动面为一直线段,整个滑体是沿折线滑动;2)分条间的反力平行于该分条的滑动面,且作用点在分隔面的中央。

计算各分条在重力、滑动面上的孔隙水压力、水平作用力、滑动面上的摩擦力、黏聚力,以及上一条分传递的推力作用下,对下一条分的推力作用Ei。

各分条的条间推力乘以一个大于1.0的系数K向下传递。 计算出的最后一块的块间推力En0时的系数K即为边坡的实际安全系数。

此外,改进的条分法还有简布法、力多边形法、萨尔玛法等。

对于空间双滑动面情形,还有楔形滑动岩体沿双滑动面交线滑动的稳定性分析。

部分刚体极限平衡法介绍入下表所示。

常用极限平衡法 分析方法 假设条件 力学分析 适用范围 瑞典条分法 圆弧滑动面;不考虑条间作用力 整体力矩平衡;条间作用力大小相等,方向相反 圆弧滑面滑坡;垂直条分滑坡;稳定系数偏小 毕肖普法 近似圆弧滑面;不考虑条间垂向作用力 整体力矩平衡;条间垂向作用力为零 近似圆弧滑面滑坡;适于复合滑面滑坡 简布法 条间作用力作用点位置在离滑面1/3处 考虑条间作用力;分块力矩平