1、边坡稳定性分析边坡稳定性分析 边坡类型：边坡类型：按形成机制分有以下两种：按形成机制分有以下两种： 1）自然边坡：）自然边坡：在自然地质作用下形成的斜坡。在自然地质作用下形成的斜坡。 如：山体斜坡、河谷斜坡、海岸陡崖。如：山体斜坡、河谷斜坡、海岸陡崖。 2）人工边坡：）人工边坡：人类工程活动形成的规模不同、人类工程活动形成的规模不同、 陡缓不等的斜坡。陡缓不等的斜坡。 如：水利水电工程中的土石坝、运河渠道、如：水利水电工程中的土石坝、运河渠道、 船闸、溢洪道边坡；道路工程中的路基边坡；房船闸、溢洪道边坡；道路工程中的路基边坡；房 屋桥梁工程建筑中的基坑边坡；露天矿边坡等。屋桥梁工程建筑中的基坑
2、边坡；露天矿边坡等。 一、边坡的变形与破坏一、边坡的变形与破坏 边坡的变形与破坏是应力状态调整的结果边坡的变形与破坏是应力状态调整的结果 推动边坡演变推动边坡演变内在原因内在原因。 边坡的变形与破坏又是各种自然营力和人边坡的变形与破坏又是各种自然营力和人 类工程活动造成边坡外形、内部结构及应力状类工程活动造成边坡外形、内部结构及应力状 态变化的结果态变化的结果 推动边坡演变推动边坡演变外部原因外部原因。 （一）边坡变形与破坏的基本类型（一）边坡变形与破坏的基本类型 1.边坡变形：边坡变形： 松动：边坡中经卸载回弹而松驰。松动：边坡中经卸载回弹而松驰。 蠕变：在坡体应力（主要是自重应力）蠕变：在
3、坡体应力（主要是自重应力）长期作用下发生的一种持续缓增的变形。长期作用下发生的一种持续缓增的变形。 2.边坡破坏：边坡破坏： 崩塌：崩塌：小规模块石的坠落、倾倒块体的翻倒小规模块石的坠落、倾倒块体的翻倒 和大规模的山（岩）崩。和大规模的山（岩）崩。 崩塌体通常破裂成碎块堆积于坡脚，形成具有崩塌体通常破裂成碎块堆积于坡脚，形成具有 一定天然休止角的岩堆。在一定条件下，可在继一定天然休止角的岩堆。在一定条件下，可在继 续运动过程中，发展成碎屑流。续运动过程中，发展成碎屑流。 滑坡：滑坡：边坡岩土体在重力作用下，沿贯通的边坡岩土体在重力作用下，沿贯通的 剪切破坏面或带整体滑动破坏的现象。剪切破坏面或
4、带整体滑动破坏的现象。 滑坡滑面按滑动面形态分两种类型：滑坡滑面按滑动面形态分两种类型： 圆弧型滑面圆弧型滑面 平面型滑面平面型滑面 （二）滑坡的工程地质分析（二）滑坡的工程地质分析 1. 滑坡的形态特征滑坡的形态特征 从图上看从图上看 滑坡形态特征的要素滑坡形态特征的要素 2. 滑坡分类滑坡分类 按滑体岩性分类按滑体岩性分类 堆积层滑坡：滑体由堆积物组成，滑面在堆堆积层滑坡：滑体由堆积物组成，滑面在堆 积层内或沿基岩面滑动。积层内或沿基岩面滑动。 粘性土滑坡：滑体由粘性土组成，滑面在粘粘性土滑坡：滑体由粘性土组成，滑面在粘 土层内或沿下卧岩面滑动。土层内或沿下卧岩面滑动。 基岩滑坡：由岩体组
5、成滑体沿结构面滑动。基岩滑坡：由岩体组成滑体沿结构面滑动。 黄土滑坡：滑体由黄土组成，滑面在黄土层黄土滑坡：滑体由黄土组成，滑面在黄土层 内或下卧岩面滑动。内或下卧岩面滑动。 按滑面与岩层面的关系分类按滑面与岩层面的关系分类 ： 顺层滑坡：顺层滑坡： 滑体沿层面或滑体沿层面或不整合面发生的滑不整合面发生的滑动。动。 切层滑坡：切层滑坡： 滑面切穿层面，滑面切穿层面，滑体沿断层或裂滑体沿断层或裂隙与层面组合成隙与层面组合成折线状滑面滑动。折线状滑面滑动。 均质滑坡：均质滑坡： 发生在层面不明显的发生在层面不明显的 均质粘性土或黄土中滑动现象。均质粘性土或黄土中滑动现象。 滑面多为圆弧状滑面多为圆
6、弧状 3. 滑坡判断的标志滑坡判断的标志 地形地貌及地物标志地形地貌及地物标志 岩土结构特征岩土结构特征 水文地质标志水文地质标志 滑坡边界与滑坡床标志滑坡边界与滑坡床标志 4. 滑坡形成的机制及边界条件滑坡形成的机制及边界条件 形成的机制形成的机制 滑动面的形成及其特征滑动面的形成及其特征对滑坡的产生和发展对滑坡的产生和发展 起决定性作用起决定性作用 滑动面受滑动面受最大剪应力最大剪应力控制（滑坡发生在不控制（滑坡发生在不 存在软弱结构面的均质岩土体中）。存在软弱结构面的均质岩土体中）。 滑动面受滑动面受已有结构面已有结构面控制（滑坡发生在有控制（滑坡发生在有 软弱结构面存在的岩质边坡中）。
7、软弱结构面存在的岩质边坡中）。 边界条件边界条件 岩土体滑动时必须具备岩土体滑动时必须具备滑动面、切割面及临滑动面、切割面及临 空面。空面。 滑动面滑动面（滑面）（滑面） ：通常由岩土体中的：通常由岩土体中的 最大剪应力面或已有结构面构成。是控制边坡最大剪应力面或已有结构面构成。是控制边坡 稳定起决定作用的一个重要边界条件。稳定起决定作用的一个重要边界条件。 切割面：切割面：滑体与后缘及两侧稳定岩土体的滑体与后缘及两侧稳定岩土体的 分界面。切割面使滑体成为一个分离体。分界面。切割面使滑体成为一个分离体。 临空面：临空面：位于滑体前缘的自由面。临空面位于滑体前缘的自由面。临空面 的存在，使滑体沿
8、滑动方向有了变形空间。的存在，使滑体沿滑动方向有了变形空间。 二、影响边坡稳定性的因素二、影响边坡稳定性的因素 （一）内在因素：（一）内在因素： 对边坡稳定性起控制作用的因素对边坡稳定性起控制作用的因素 1. 组成边坡的地貌特征组成边坡的地貌特征 2. 岩土体的性质岩土体的性质 3. 地质构造与岩土体结构地质构造与岩土体结构 4. 岩体初始应力岩体初始应力 （二）外部因素：（二）外部因素： 对边坡稳定性起诱发破坏作用对边坡稳定性起诱发破坏作用 1. 水的作用水的作用 2. 地震地震 3. 岩体风化程度岩体风化程度 4. 工程荷载及人为因素工程荷载及人为因素 三、边坡稳定性分析与评价三、边坡稳定
9、性分析与评价 分析与评价的目的：分析与评价的目的：一是一是对与工程有关的天然边坡对与工程有关的天然边坡 的稳定性作出定性和定量的分析。的稳定性作出定性和定量的分析。二是二是要为合理地设计要为合理地设计 人工边坡和边坡变形破坏的防治措施提供依据。人工边坡和边坡变形破坏的防治措施提供依据。 分析评价的方法主要有：分析评价的方法主要有： 1.地质分析法（历史成因分析法）地质分析法（历史成因分析法） 2.力学计算法力学计算法 3.工程地质类比法工程地质类比法 4.过程机制分析法过程机制分析法 5.理论分析法理论分析法 常规力学计算法：常规力学计算法： （一）土坡边坡的稳定性计算（一）土坡边坡的稳定性计
10、算 1. 瑞典圆弧法瑞典圆弧法 一简单均质粘性土土坡一简单均质粘性土土坡 土坡稳定安全系数土坡稳定安全系数 土坡稳定，必须土坡稳定，必须 大于大于1.0 需要假设多个不同的滑动面，经计算求出多个需要假设多个不同的滑动面，经计算求出多个 相应的土坡稳定安全系数相应的土坡稳定安全系数 数值，其中最小数值，其中最小 值所对应的圆弧值所对应的圆弧最危险的滑动圆弧。最危险的滑动圆弧。 评价土坡稳定，应是最小稳定安全系数评价土坡稳定，应是最小稳定安全系数 小于有关规范的要求。小于有关规范的要求。skminskminskskskdWRLMMkfSRs滑动力矩抗滑力矩 2. 条分法条分法 对于外形比较复杂的土
11、坡，特别是土坡由多种对于外形比较复杂的土坡，特别是土坡由多种 土构成（或有些特殊外力，如渗透力、地震力等土构成（或有些特殊外力，如渗透力、地震力等 作）时，整个滑动土体上力的分析比较复杂，确作）时，整个滑动土体上力的分析比较复杂，确 定滑动土体的重量和中心位置比较困难，滑弧面定滑动土体的重量和中心位置比较困难，滑弧面 上各点抗剪强度也因各点的法向应力不同呈不均上各点抗剪强度也因各点的法向应力不同呈不均 匀分布。为此，将匀分布。为此，将滑动土体分成若干垂直土条滑动土体分成若干垂直土条， 求出各土条对底面的剪切力和抗剪力，将各土条求出各土条对底面的剪切力和抗剪力，将各土条 对底面对底面滑弧圆的抗滑
12、力矩和滑动力矩滑弧圆的抗滑力矩和滑动力矩分别总和起分别总和起 来，求出其土坡的稳定安全系数来，求出其土坡的稳定安全系数这就是常用这就是常用 的的条分法条分法。 均质粘性土土坡均质粘性土土坡， 假设滑动面为圆弧面假设滑动面为圆弧面AC， 圆心为圆心为O，半径为，半径为R， 先将滑动土体先将滑动土体ABC 分为若干条，取其中分为若干条，取其中 任一条（第任一条（第i条）条） 进行受力分析。进行受力分析。 第第i土条圆弧面上受力情况：土条圆弧面上受力情况： 不考虑土条间的作用力不考虑土条间的作用力 土条自重土条自重 在滑弧面上引起法向分力在滑弧面上引起法向分力 在滑弧面上引起切向分力在滑弧面上引起切
13、向分力 iTiNiiihbWiWiWiiiiiihbWNcoscosiiiiiihbWTsinsin 滑弧面上抗剪力滑弧面上抗剪力 确定所有土条抗滑力矩和滑动力矩确定所有土条抗滑力矩和滑动力矩 对滑弧圆心对滑弧圆心O取矩取矩 抗滑力矩抗滑力矩 滑动力矩滑动力矩 iiiiiiiclhbclNTtancostaniTRclhbRTMiiiiiR)tancos(RhbRTMiiiissin 土坡稳定安全系数土坡稳定安全系数 需要假设若干个滑弧，求出相应的安全系需要假设若干个滑弧，求出相应的安全系 数，从而得出最小安全系数，评价土坡的稳定数，从而得出最小安全系数，评价土坡的稳定 性。性。 skiiii
14、iiishbclhbksin)tancos(滑动力矩抗滑力矩 最危险圆弧滑动面圆心的确定最危险圆弧滑动面圆心的确定 当土的内摩擦角当土的内摩擦角 =0时，最危险圆弧滑动面时，最危险圆弧滑动面为一通过坡脚的圆弧，其圆心为为一通过坡脚的圆弧，其圆心为D点。点。 当土的当土的 内摩擦角内摩擦角 时，最危险圆弧时，最危险圆弧 滑动面也为滑动面也为 一通过坡脚的圆弧，一通过坡脚的圆弧， 其圆心在其圆心在ED的延长线上。的延长线上。 0 （二）岩质边坡的稳定性计算（二）岩质边坡的稳定性计算 1. 滑面为圆弧面滑面为圆弧面 对于均匀岩体边坡及节理发育的岩体或弃石堆对于均匀岩体边坡及节理发育的岩体或弃石堆积的
15、边坡，易发生旋转破坏，滑动面为圆弧面。积的边坡，易发生旋转破坏，滑动面为圆弧面。 采用总应力法和有效应力法计算采用总应力法和有效应力法计算 按总应力法计算按总应力法计算 按有效应力法计算按有效应力法计算 TlcNkstan滑动力抗滑力TlcUNkstan)( 2. 滑面为平面滑面为平面 当岩质边坡的主要结构面走向平行坡面，倾当岩质边坡的主要结构面走向平行坡面，倾向一致，结构面倾角向一致，结构面倾角 小于坡角小于坡角 ，且大于岩，且大于岩石内摩擦角石内摩擦角 时，易发生平面破坏。时，易发生平面破坏。 滑动块体上作用力滑动块体上作用力 滑动块体上的重量滑动块体上的重量: 滑动面上的水压力滑动面上的水压力 张裂隙中的水压力张裂隙中的水压力 2/2wwzVcotcot12122HZHW2/LzUww 安全系数等于总抗滑力与总滑动力之比。安全系数等于总抗滑力与总滑动力之比。 L滑动面长度（每单位宽度内的面积）滑动面长度（每单位宽度内的面积）cossintan)sincos(UwVUwcLkssinZHL 3. 双平面滑动双平面滑动 当岩坡内有两条当岩坡内有两条 相交的结构面，相交的结构面， 形成潜在滑动形成潜在滑动 面，滑面呈楔形，面，滑面呈楔形， 楔体沿结构面交线下滑，楔体沿结构面交线下滑， 发生楔形破坏。发生楔形破坏。
