巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性原理與方法數(shù)值

E-mail:wenjiexu@徐文杰清華大學(xué)水利系第12章巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析原理與方法—數(shù)值分析法1.極限平衡法1989漫灣滑坡2000年3月九江大堤邊坡失穩(wěn)2008.5.12唐家山滑坡2000.4.9西藏易貢滑坡1.極限平衡法極限平衡法基本思路：假定巖土體破壞時是由于滑體沿滑動面發(fā)生滑動而造成的，通常根據(jù)作用于滑動面上滑動塊體的抗剪力與該塊體沿破壞面的剪切力之比，求該塊體的穩(wěn)定系數(shù)。分析巖體和土體穩(wěn)定時假定一破壞面,取破壞面內(nèi)土體,為脫離體計算出作用于脫離體上的力系達到靜力平衡時的下滑力（T）,與破壞面實際所能提供的巖土的抗力相比較（S）,以求得穩(wěn)定性安全系數(shù)（Fos）,或根據(jù)所給定的安全系數(shù)求允許作用外荷載的方法.極限平衡法是巖土體穩(wěn)定重要分析方法之一，也是各行業(yè)規(guī)范所指定方法。1.極限平衡法紅粘土邊坡失穩(wěn)堆積體邊坡失穩(wěn)-圓弧形滑坡ACB1.極限平衡法-單一結(jié)構(gòu)面斜坡βαhHW只考慮重力作用下：L1.極限平衡法-單一結(jié)構(gòu)面斜坡βαACBW考慮地下水靜水壓力作用下：hwPC’1.極限平衡法-單一結(jié)構(gòu)面斜坡βαACBW考慮地震力作用：Pd1.極限平衡法-兩組結(jié)構(gòu)面構(gòu)成滑體的斜坡W1ABCDαβL1L2CBDBDAW1T12W2W2T21c1,φ1c2,φ21.極限平衡法-兩組結(jié)構(gòu)面構(gòu)成滑體的斜坡CBDBDCW1T12W2T211.極限平衡法-Sarma法Sarma1.極限平衡法-Sarma法Sarma法特點：可根據(jù)滑體的地質(zhì)特性、結(jié)構(gòu)面構(gòu)造，對滑體進行按節(jié)理構(gòu)造的斜分條及不等距分條，使各條塊盡量模擬實際風(fēng)化巖體；可較詳盡地模擬側(cè)面節(jié)理、斷層造成的滑體強度特征；滑體滑動時，不僅滑動面上的各種力達到了極限平衡，側(cè)面也達到了極限平衡。1.極限平衡法-Sarma法diZWi(XWi,YWi)(XTi,YTi)(XTi+1,YTi+1)(XWi+1,YWi+1)δiδi+1ZWi+1di+1(XBi,YBi)(XBi+1,YBi+1)biαiyx1.極限平衡法-Sarma法Ei+1EiTiNiUiPWi+1PWiXiWiKcWixyWi:第i條塊重量；PWi、PWi+1:作用在第i條塊第i側(cè)面和第i+1側(cè)面的水壓力；Ui:第i條塊底面的水壓力；Xi、Xi+1:作用在第i條塊第i側(cè)面和第i+1側(cè)面的剪切力；Ni:第i條塊底面的正壓力；Ti:第i條塊底面的剪切力；Ei、Ei+1:作用在第i條塊第i側(cè)面和第i+1側(cè)面的正壓力；KcWi:假定滑塊承受水平力使滑體處于臨界狀態(tài)，Kc為臨界加速度系數(shù)。Xi+11.極限平衡法-Sarma法垂直方向力的平衡（1）水平方向力的平衡（2）1.極限平衡法-Sarma法據(jù)摩爾-庫倫破壞準則（3a）（3b）（3c）1.極限平衡法-Sarma法假定兩側(cè)面力E,X處于極限平衡狀態(tài)（4a）（4b）1.極限平衡法-Sarma法將(3a)、（3b）、（3c）、（4a）、（4b）代入（1）、（2）式中：Cbi、φbi為第i條塊底面抗剪切強度指標；

Csi、φsi

、Csi+1、φsi+1第i條塊第i側(cè)面、第i+1側(cè)面抗剪切強度指標；1.極限平碌衡法-Sa課rma法……當i=1時，E2=a1-p1K當i=2時，E3=a2–p2K廳+恥E2e2……邊界們條件哭：En+1=0臨界酸加速執(zhí)度系給數(shù)Kc可寫成錫：計算Kc：1.極限平防衡法-S絹ar沸ma法崔政權(quán),李寧.邊坡工程-理論與實再踐最格新發(fā)展[M腿].北京:中國孤水利箭水電獲出版躲社,19歇99.計算禾穩(wěn)定耍系數(shù)Fo末s：通過龜?shù)烨蟮弥甘沟肒c等于0時的Fos，就捐是邊霧坡在支不考天慮地辨震力驚作用悼時的嶺穩(wěn)定額性系蹦數(shù)。1.極限歇平衡違法-楔體臭穩(wěn)定雨分析愛方法1.極限平丈衡法-楔體穩(wěn)受定分析售方法Ho色ek楔體曬穩(wěn)定劃分析針方法E.文H魚oe姓k,次J.繭W趟.理Br個ay芒.下R茶oc犧kSl海op觀eEn短gi塑ne酷er臣in芝g.衰1寨98枕3.C.蒼W.幫D禿uc廟an哄.蜓Ro立ck堂S堡lo坑pe露E御ng礙in徑ee斥ri地ng圣C雨iv樂il砍a初nd臺M穩(wěn)in概in踏g.件2積00許3.1.極限平咸衡法-楔體穩(wěn)地定分析最方法1.極限平執(zhí)衡法-楔體叼穩(wěn)定抹分析朝方法2.數(shù)值分滔析技術(shù)他在邊坡于穩(wěn)定分榮析中的翼應(yīng)用極限凝平衡法不足：可以常得到邊坡內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變敘特征及漢變形破季壞機理；基于數(shù)夜值計算版的強度獻折減法角可以得是到邊坡像的安全壯系數(shù)，寨但其工檔程實用壞性有待呢于進一關(guān)步研究江?；娲_速定有很林大的人為達性和墳隨機炎性；無法考慮邊老坡內(nèi)部背的應(yīng)力勻場問題，而且她無法竭對邊復(fù)坡的綠變形壟破壞質(zhì)模式寫作出績判定怠。數(shù)值竊分析蹤蝶法優(yōu)園點：可以塵研究淹多種帖復(fù)雜快工況材下的希邊坡孕穩(wěn)定輪性問謝題及菌破壞既機制距；2.數(shù)值分搞析技術(shù)要在邊坡參穩(wěn)定分特析中的刻應(yīng)用2.數(shù)值分族析技術(shù)弓在邊坡頂穩(wěn)定分蟻析中的療應(yīng)用2.數(shù)值分陽析技術(shù)勻在邊坡夫穩(wěn)定分線析中的漂應(yīng)用2.數(shù)值歡分析蘋技術(shù)貸在邊屬坡穩(wěn)駛定分夫析中遠的應(yīng)曲用3.水利工蜂程邊坡咬級別劃確分及穩(wěn)怖定性要造求邊坡級別確定考慮因素對建筑晉物安全屬和正常牧運用的寫影響程騎度對人身邁和財產(chǎn)奪安全的亦影響程個度邊坡顆失事匠后的堡損失騰大小邊坡濃規(guī)模央大小邊坡詢所處籍位置臨時邊躍坡還是央永久邊每坡社會責(zé)和環(huán)蛾境因素4.水利陰工程義邊坡齊級別劃分怖及穩(wěn)舉定性領(lǐng)要求邊坡的級別與水工建筑物級別的對照關(guān)系水利工程邊坡安全系數(shù)標準4.水利南工程冰邊坡綠級別劃分殼及穩(wěn)異定性夾要求1）臨水邊坡：水庫水如位處于旗正常蓄爪水位和域設(shè)計洪幼水位與拿死水位會之間的為各種水科位及其倉經(jīng)常性沾降落；除校嶄核洪照水以散外各錄種情兆況下旅的水餐庫下約游水鼻位及伯其經(jīng)頓常性戲降落冠；水道邊司坡的正酷常高水攤位與最兵低水位廁之間的在各種水洞位及其魯經(jīng)常性深降落。水利工程邊坡安全系數(shù)標準4.水利工蒸程邊坡奪級別劃分及蟻穩(wěn)定性吸要求2）不異臨水城邊坡：工程投入抱運用后脅經(jīng)常發(fā)稈生或持叉續(xù)時間枝長的情況。水利工程邊坡安全系數(shù)標準4.水利工弟程邊坡枝級別劃分及懇穩(wěn)定性血要求施工親期臨水系邊坡哥的水妄位非糠常降丸落校核型洪水裕位及侄其水嫁位降輪落由于便降雨瀉泄水槽雨霧涂和其團他原央因引懶起的慈邊坡奔體飽普和及相應(yīng)的地帶下水斥位變研化正常縮慧運用車條件帥下邊尚坡體均排水員失效水利工程邊坡安全系數(shù)標準4.水利工跪程邊坡命級別劃分勝及穩(wěn)澤定性掛要求非常拉運用機條件川應(yīng)為揪正常多運用煌條件崇下遭叔遇地蔽震作業(yè)部位傾向（°）傾角（°）粘聚力（kPa)內(nèi)摩擦角（°）結(jié)構(gòu)面J11154523.920結(jié)構(gòu)面J22357047.830后緣拉裂縫16570長度：12.19m坡面18565坡頂面19512采用紀結(jié)構(gòu)好分析柱法及Ho嗽ek法計金算分類析楔形體邊坡而穩(wěn)定記性：注：1.程序?qū)嵧┈F(xiàn)：相關(guān)計雁算通過Py致th絮on程序?qū)嵓佻F(xiàn),并繪制傅三維邊中坡模型祥。2.計算銳工況：分股別考融慮后澆緣拉僵裂隙端充水固、不河充水葛兩種篩情況找。巖石密度差：256征0kg功/m3