第28卷 第5期 岩 土 工 程 学 报 Vol.28 No.5 2006年 5月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering May, 2006 公路岩质高边坡稳定性的综合评价研究
姚 环1，2，郑 振1，简文彬2 ，沈 骅1，秦 刚1
（1.福州大学土木建筑工程学院，福建 福州 350002；2.福州大学工程地质与岩土工程研究所，福建 福州 350002）
摘要：岩质高边坡稳定性评价是一复杂的系统工程问题。该问题的分析、研究、评价和设计是不能用纯粹和单一的数学方法和力学方法加以计算论证的。在充分分析岩质高边坡赋存的地质背景和环境条件的基础上，采用综合分析评价、综合集成的方法是研究分析和解决该问题的最佳方法。采用赤平极射投影法、Sarma法和有限单元（FEM）法等，对某高速公路岩质高边坡工程实例进行综合评价和集成分析，获得的综合结论被设计与施工单位采用；工程竣工后，已正常运营使用若干年的实践事实反映了该集成分析、综合评价方法是成功的表明综合评价、集成分析是高速公路岩质高边坡稳定性评价分析的重要途径。
关键词：岩质高边坡；稳定性；赤平极射投影法；Sarma法；有限单元法（FEM）
中图分类号：TU457 文献标识码：A 文章编号：1000–4548(2006)05–0558–06
作者简介：姚 环(1949–)，男，福建莆田人，副教授，从事工程地质与岩土工程方面的教学与科研工作。
Comprehensive evaluation and research on stability of high lithological slope of
expressway
YAO Huan1,2, ZHENG zhen1, JIAN Wen-bin2, SHEN Hua1, QIN Gang1
(1. College of Architecture and Civil Engineering, Fuzhou University, Fuzhou 350002, China; 2. Institute of Geological Engineering
Fuzhou University, Fuzhou 350002, China)
Abstract: Stability of high lithological slope was is of complex problems in highway construction in mountainous area and hilly country, which is a complicated system engineering problem, and can mot be solved by simple mathematical and mechanical methods. On the basis of geological and environmental conditions, comprehensive analysis and evaluation with integrate mode should be the best method used for its research and solution. Stereographic projection method, Sarma method and Finite-Element Method (FEM) were used to comprehensively evaluate and integratively analyze some high lithological slope of Zhangzhou-Longyan Expressway, which procured ideal conclusions and were accepted and adopted by design and execution departments. This project practice for several years safe operation after completion shows that the comprehensive evaluation and integrated analysis method is successful and effective, and should be an important way of stability evaluation of high lithological slope of expressway.
Key words: high lithological slope; stability; stereographic projection method; Sarma method; FEM
0 引 言
岩质边坡是人类生存和各类工程建设活动中常见的自然地质环境之一[1]。随着我国高等级公路（含高速公路）建设的发展，过去在低等级公路建设中常用的绕避、大坡道等措施已不适宜或不允许使用。在山区或沿海丘陵地区，公路工程穿山越岭（涉及大开挖）或高架跨沟（涉及小开挖）时常涉及岩质高边坡问题。岩质高边坡稳定性的评价分析成为山区及沿海丘陵地区高速（或高等级）公路建设工程中的常见和重要的岩土工程问题之一。它不仅对公路工程建设可行性决策产生重要的控制性作用，并可在很大程度上影响高速公路工程的建设投资和运营使用效益[1]。影响公路岩质高边坡稳定性的因素很多且复杂，各种因素在不同组合条件下，对边坡稳定性的敏感度是不同的[2]。它们之间的相互作用、耦合作用及其对岩质高边坡稳定性的综合影响是十分复杂的，常常是非线性的关系[1-2]。目前为止，岩质高边坡稳定性的评价分析方法很多，存在的问题也较多：忽视岩质高边坡地质环境条件的分析研究；专题性与单一方法的分析评价较多，系统性与综合集成性的分析评价研究很少。
───────
基金项目：国家自然科学基金资助项目（49972088）；福建省交通厅和公路局科研基金资助项目
收稿日期: 2005–03–21
第5期姚环，等. 公路岩质高边坡稳定性的综合评价研究 559
本文针对漳（州）—龙（岩）高速公路K66+430～630段岩质高边坡工程，在充分考虑岩质高边坡地质环境条件特性的基础上，采用赤平极射投影法、极限平衡理论的Sarma法和有限单元法（FEM）进行定性和定量的综合评价、集成分析；获得的综合结论，被专家、设计和施工单位接受和采用，对同类工程边坡稳定性评价具有一定的指导意义。
1 工程概况
漳州—龙岩高速公路是闽西进入闽南出海的重要通道，分为漳州段和龙岩段，其中龙岩段沿线地形险峻，多为高山与陡坡。高速公路穿越此类高山与丘陵沟壑地带的线路方案有多种，经论证比较后，决定采用高架桥方案，该段全线布设6座高架桥。其中石崆山II号右线高架桥经过的山坡地段（以下简称石崆II 号边坡）工程地质条件最为复杂，深切侵蚀作用强烈，属深切窄谷边坡。该边坡走向近东西向、延伸长约200 m（K66+430～630），坡向基本向南倾，属高（坡高约100～150 m）陡（坡角多大于55°）岩质边坡。对该天然边坡及高架桥桥墩基础施工开挖形成的边坡稳定性问题，有关的勘察、设计及施工单位和同行专家的意见分歧大。因此，需对该段岩质高边坡的稳定性问题进行深入系统的分析评价。
2 岩质高边坡稳定性的定性分析评价 2.1 边坡岩性和岩体结构类型及特征的分析评价[3]
石崆山II号边坡为黑云母花岩，质地致密、均匀、较坚硬，风化程度很低，整体大多呈未风化的新鲜状，属于稳定性较高，强度较大（天然抗压强度的标准值大于130 MPa）的硬质岩体，这为该边坡的稳定安全提供了良好的岩性条件。石崆山II号边坡岩体中裂隙或节理构造较为发育，有5组主要的结构面（即裂隙面或节理面）。但这些结构面的贯通性较差，属少贯通性；延伸性较差即延伸长度较小；结构面的间距较大（即出现的频率较小），平均间距一般大于2.50 m，结构面起伏波动大呈较粗糙状，结构面的张开度较小（即属于较密闭型），因此，边坡岩体呈较完整状态，属于由硬质花岗岩构成的块状结构型岩体边坡。块状整体结构型的岩体的强度和稳定性一般都较高；块状结构型岩体边坡的稳定性程度较好，它常可在较陡的坡角（70°～80°）下安全稳定自立[2]。
2.2 赤平极射投影法分析评价[2-3]
(1) 赤平极射投影法与边坡岩体优势面分析
赤平极射投影法是岩质边坡稳定性分析中常用的图解法之一[2]。它能反映边坡岩体中的结构面（节理裂隙面）分布规律和相互组合状况，能表示岩体中结构面数量、产状及其相互的（含边坡面）组合空间关系。该方法可以进行岩质边坡破坏体形态、失稳滑动方向和稳定程度的分析评价[2，4]。
依据岩质边坡稳定性优势面控制理论，结构面的产状与空间组合状态性质及数量是控制岩质边坡稳定性的重要因素[4-5]。那些延伸长度较大、间距较小、且有一定张开度和泥质充填物的、同时倾向与坡向基本相同或呈锐角相交的结构面对岩质边坡的稳定性是最不利的；也是控制岩质边坡稳定性的优势（结构）面。将对石崆山II号边坡稳定性有控制作用的节理裂隙面，进行归纳统计并绘制结构面产状玫瑰图和赤平极射投影极点等密值图，如图1所示。它清楚地显示，石崆山II号边坡岩体发育有3组对其稳定性不利的优势（结构）面J1、J2、J3。它们的产状为：J1优势面，倾向104°（东偏南），倾角84°；J2优势面，倾向133°（南东）倾角44°；J3优势面，倾向180°（向南倾，与坡向相同），倾角78°。
图1 边坡岩体结构面玫瑰图和极射点等密值图
Fig. 1 Rose diagram and stereographic contour point diagram for structure of rocky slope
(2) 赤平投影法分析评价[3-4]。
将边坡岩体中的3组优势结构面J1、J2、J3，分别采用赤平极射投影法，进行单组优势面与边坡面、两组优势面和3组优势面与边坡面的3个层次的组合；以优势（结构）面与坡面3个层次的组合关系和特征为依据，对石崆山II号边坡的稳定性进行定性分析评价[3-4]，如图2所示。图2（a）、（b）、（c）表示优势面J1、J2、J3单组分别与边坡面P组合状态的赤平投影。依据倾向的相关关系及倾角的大小关系，可判别这3种单组优势结构面构成的岩质边坡均为基本稳定或稳定结构状态。图2（d）、（e）、（f）表示优势面J1+J2、J2+J3、J1+J3分别与坡面P的3种组合状态的赤平投影。可判定这3种优势面构成的岩质边坡有2种属稳定结构，1种属不稳定结构。图2（g）反映了3组优势面J1、J2、J3共同与坡面P的组合状态的赤平投影。可以判定由J1、J2、J3优势面构成的岩质边坡属于不稳定结构状态。
依照基于经验的边坡稳定性灰色分析认识[4-5]，综合分析与统计3个层次组合状态的优势面构成的石崆山II号岩质边坡稳定性的判别结果，可以得到以下定
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图2 边坡岩体优势面J1、J2、J3与坡面P 组合状态的赤平投影图和稳定性判析
Fig. 2 Stability analysis of stereographic projection consisting of preferred plane J1, J2 and J3 of rocky slope combined with slope P
表1 边坡稳定性Sarma 法计算用的岩体特性参数表
Table 1 Rock property parameters used in Sarma method of slope stability
边坡优势面产状
优势面强度参数
概化剖面号剖面桩号
倾向/(°)倾角/(°) 岩体天然容重/(kN ·m -3)c /kPa ?/(°) 软化系数K e
180 78
40 35
#
5 K66+480 133 44 26.5
170 40 0.70
180 78
45 40
#13 K66+514.7
133 44 26.0
165 40 0.69
180 78
38 30
#14 K66+544.7
133 44 26.8
186 38 0.68
180 78
35 35
#6 K66+595
133 44 27.5
175 40
0.70
性的判别结论：①该岩质边坡处于稳定和基本稳定状态的优势度高达0.74；②该边坡处于不稳定结构状态的优势度较低（仅为0.26）。因此，由多组优势结构面构成的石崆山边坡的整体是基本稳定的。
3 计算分析（定值）
3.1 岩质高边坡稳定性的Sarma 法计算分析 (1) Sarma 法及其计算用的边坡岩体特性参数 Sarma 法是极限平衡理论计算法的最新发展，对岩质边坡稳定性的定量计算分析尤为适用[6-8]。根据上述对边坡岩体结构类型及优势（结构）面特性的分析评价，可以认为，采用Sarma 法对石崆山II 号岩质边坡的稳定性进行计算分析评价是适宜和最佳的。
依据现场和室内的采样与试验获得的岩石（块）的物理及力学特性参数，经统计分析（样本63组）获得各项岩石（块）特性参数的标准值。考虑到岩体的物理及力学特性与岩石（块）的相应特性的差异；以及理论计算对边坡剖面和力学模型的概化过程中，很难将对边坡岩体稳定性不利的所有因素都完全客观地植入计算分析；同时地表及地下水活动状态和结构面性状对边坡稳定性的负面影响尤其不容忽视。因此，对表征石崆山II 号边坡岩体物理及力学特性的各项参数，进行相应的折减和增加，即对反映边坡岩体及结
构面的概化剖面特性的计算用参数进行综合取值，作为Sarma 法计算参数，结果如表1所示。
(2) 石崆山边坡概化剖面及其稳定性的Sarma 法计算结果和分析评价
在综合分析石崆山II 号边坡工程地质调查测绘获取得的13个剖面资料的基础上，依据边坡地貌形态因素和工程地质性状的差异，并考虑石崆山高架桥墩涉及的重点#5墩、#6墩、#13墩、#14墩地带边坡的稳定性；将石崆山II 号边坡概化为4个计算剖面，即#5墩剖面、#6墩剖面、#13墩剖面、#14墩剖面，并且设定前述边坡岩体内的优势面J2、J3作为边坡可能产生破裂的潜在滑移面，如图3所示。将确定的边坡岩体特性参数纳入Sarma 法计算程序进行演算，结果如表2和图3所示。
依据Sarma 法计算成果，对石崆山边坡稳定性问题有以下评价认识：①当边坡岩体结构面内裂隙水存在并活动强烈时，边坡稳定性较大幅度地降低。②墩位预挖后边坡的稳定性普遍降低，但降幅很小。且自然边坡安全系数高的预挖后的边坡安全系数也高。预挖后边坡稳定安全系数K min = 1.35，K max = 1.73，K 均= 1.58，稳定坡角平均值为61°，稳定坡率的平均值为0.563。③自然边坡的整体稳定性较高，稳定安全系数平均为1.86（无地下水活动作用）和1.62（有地下水
第5期 姚 环，等. 公路岩质高边坡稳定性的综合评价研究
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图3 石崆山边坡稳定性的Sarma 计算用概化剖面示意图
Fig. 3 Profiles used in Shikongshan slope stability calculated with Sarma method
表2 边坡稳定性Sarma 法计算结果
Table 2 Results of slope stability calculated with Sarma method 自然边坡
预挖边坡
安全系数 安全系数
剖面号/桩号
坡率
坡角/(°)
有地下水
无地下水
坡率
坡角/(°)
挖进深度/m
有地下水
稳定性评价
#5/K66+480 0.810 51 1.625 2.173 1∶0.62
58 5 1.552 稳定 #
13/K66+514.7 0.610 59 1.436 1.653 1∶0.5860 10 1.353 稳定 #
14/K66+544.7 0.470 65 1.733 1.862 1∶0.58
60 10 1.705 稳定 #
6/K66+595 0.404 68 1.685 1.764 1∶0.47
65 3 1.676 稳定
活动作用）；开挖后的工程边坡的整体稳定安全性也较高（K 均 = 1.58）。因此，石崆山II 号边坡不论自然或开挖后状态，都是稳定安全的，完全能满足高架桥方案的安全稳定要求条件。
3.2 岩质边坡稳定性的有限单元法（FEM）计算分析 (1) 有限单元法（FEM ）及其计算用的边坡岩体特性参数
有限单元法（FEM ）是岩质高边坡稳定性的数值分析计算法中使用较为广泛的一种，不论是理论基础，还是实践应用和经验都比较成熟[9-10]。因此，采用有限元法（FEM ）对石崆山II 号岩质高边坡稳定性进行计算分析评价是适宜的。
石崆山II 号边坡岩体由中粒花岗岩构成，岩石类型与特性较单一。依据试验获取得的岩石物理力学性质参数，经统计分析计算（63组样本）后；考虑岩体结构面类型、特性及地下水活动对岩体的物理和力学特性可能产生的负面影响，对相关的参数进行了必要的折减和增大，即对反映边坡岩体及概化剖面特性的各项参数采用经验综合取值，结果如表3所示，以作为有限元法（FEM ）计算用参数值。 (2) 石崆山岩质高边坡概化剖面及其稳定性的有限元法（FEM ）计算结果和分析评价
以Sarma 法计算分析的4个边坡概化剖面为基础，考虑有限单元法（FEM ）计算的特性要求，应增扩剖面的计算范围，即将计算剖面的边界外延扩大。且石崆山边坡沿走向岩性连续单一。因此，可将石崆山边坡稳定性的分析评价问题，设定为一个上边界自由，其余各边界受法向约束的、只有自重应力作用的二维平面应变问题。由此得到用于有限元法（FEM ）计算的4个概化剖面，如图4所示。
对既定的边坡概化剖面进行离散剖分的同时，确定离散化的计算型。并将反映该边坡各断面岩体特性的参数纳入有限元法（FEM ）计算程序[9]进行计算。计算所得到的结果汇总于表4中。依据表4，对石崆山边坡稳定性问题评价如下：①自然边坡各断面的稳定性安全系数较高，都大于等于2.15，且预开挖后的边坡稳定性变化不大；②自然边坡的整体稳定性较高。预开挖后的工程边坡的整体稳定安全数可取K = 2.10，其相应的稳定性坡角为60°，稳定坡率为1∶0.58。因此，预开挖后的石崆山边坡整体是稳定的。
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表3 边坡稳定性FEM 计算用的岩体特性参数表
Table 3 Rock property parameters used in FEM method of slope stability
剖面号/桩号
岩体容重γ/(kN ·m -3) 弹性模量E /(104MPa)
泊松比
μ
粘聚力c /kKPa
内摩擦角?/(°)
摩擦系数f 残余粘聚力
c i /kPa 残余摩
擦角?i /(°)
残余摩擦系数F i 抗拉强度
σt /MPa
#
#
13/K66+514.7 26.0 3.8 0.27 900 40 0.84 100 35 0.70 4.35 #
14/K66+544.7 26.8 4.0 0.28 1100 42 0.90 120 38 0.79 4.83 #
6/K66+595 27.5
3.5 0.25 1000 40 0.84 110 35 0.70
4.52
图4 石崆山岩质边坡稳定性的FEM 计算用概化剖面示意图 Fig. 4 Profiles used in Shikongshan slope stability with FEM method
表4 边坡稳定性的FEM 计算分析成果表
Table 4 Computed results of slope stability with FEM method
自然边坡 预挖边坡
剖面号/桩号
坡角/(°) 坡率 安全系数 坡角/(°)坡率 安全系数
稳定性评价
#5/K66+480
51° 1∶0.81 2.20 57.5 1:0.64 2.10
稳定
#13/K66+514.7 59° 1∶0.60 2.15 62.0 1:0.53 2.20 稳定 #
14/K66+544.7 65° 1∶0.47 2.15 60.0 1:0.58 2.19 稳定 #
6/K66+595
68°
1∶0.40
2.40 6
3.0 1:0.51 1.95 稳定
表5 边坡稳定性的Sarma 法和FEM 综合评价成果汇总表
Table 5 Results of slope stability evaluated with Sarma method and FEM method
安全系数K
剖面号/桩号
评价方法
Sarma 法
FEM 综合评价
自然
1.63
2.20 1.85(稳定)#
5/K66+480
预挖 1.55 2.15 1.80(稳定) 自然 1.44 2.15 1.75(稳定) #
13/K66+514.7 预挖 1.35 2.20 1.70(稳定) 自然 1.73 2.15 1.90(稳定) #
14/K66+544.7
预挖 1.70 2.19 1.85(稳定) 自然 1.69 2.40 1.95(稳定) #
6/K66+595
预挖
1.68 1.95 1.80(稳定)
4 结 论
(1) 石崆山II 号边坡由中粒结构块状构造的花岗
岩构成，且风化程度较低、岩石强度较大。它为边坡
的安全稳定提供了良好的岩性条件。边坡岩体中虽发育有多组裂隙结构面，但岩体结构仍属块状整体结构。因此，石崆山边坡岩体的安全稳定性是有保证的。
(2) 优势结构面是控制边坡安全稳定的关键因
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素。采用赤平极射投影图解法，将石崆山边坡岩体中发育的3组优势面J1、J2、J3与坡面P进行3个层次的组合分析与判识。结果表明，由多组优势结构面构成的石崆山边坡整体是基本稳定的。
(3) 综合极限平衡理论的Sarma法和数值理论的有限单元法（FEM）法的计算成果如表5所示。4个概化剖面所反映的相应地段的边坡的安全稳定性系数平均值K均= 1.83，自然边坡K均自＝ 1.86，开挖后的边坡K均挖=1.79，反映了石崆山II号自然边坡与开挖后的工程边坡的整体是安全稳定的。
(4) 影响岩质边坡稳定性的各种因素的综合集成不是单纯的代数迭加[1]。各种因素在不同组合状态下对边坡稳定的敏感性作用是不同的，岩石类型、风化程度、岩体结构类型及优势结构面和地下水（活动）是影响石崆山岩质边坡安全稳定性的比较敏感和最敏感因素。分析表明，岩体内地下水（裂隙水）的存在与活动作用，使石崆山边坡的稳定性较大幅度下降。
(5) 岩质高边坡稳定性的分析评价，涉及工程地质、岩石力学、计算技术方法等多学科，是难于单纯运用的数学、力学方法进行计算论证和评价的[1，3]。对地质环境条件等第一手资料的掌握，是岩质高边坡稳定性分析评价的关键[2]。岩质高边坡稳定性计算分析，必须以边坡工程地质条件和地质背景的分析和判识为基础[2]，否则便是无源之水、无本之木。
(6) 岩质边坡地质因素与背景条件的对比分析、岩体结构分析和力学计算分析是岩质高边坡稳定性分析评价的三大法或步骤[2，4，6]，三者互为补充构成了边坡稳定性的综合集成分析评价法。用它分析评价所得到的结论可作为边坡工程设计和施工较可靠的科学依据。采用定性的（非定值）和定量的（定值）多种方法对石崆山岩质高边坡稳定性进行集成分析、综合评价，结果表明是石崆山高架桥桥墩工程边坡是安全稳定的。目前该工程已竣工且安全运营多年，对类似工程边坡稳定性评价具有较好的指导和借鉴意义。
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第9章边坡稳定性分析 学习指导：本章介绍了边坡的破坏类型，即：岩崩和岩滑；着重介绍了边坡稳定性分析与评价基本方法，包括圆弧法岩坡稳定分析、平面滑动法岩坡稳定分析、双平面滑动岩坡稳定分析、力多边形法岩坡稳定分析及近代理论计算法；介绍了岩坡处理的措施。 重点：1边坡的变形与破坏类型； 2影响边坡稳定性的因素； 3边坡稳定性分析与评价。 9.1 边坡的变形与破坏类型 9.1.1 概述 随着社会进步及经济发展，越来越多地在工程活动中涉及边坡工程问题，通过长期的工程实践，工程地质工作者已对边坡工程形成了比较完善的理论体系，并通过理论对人类工程活动，进行有效地指导。近年来，随着环境保护意识的增加及国际减轻自然灾害十年来的开展，人类已认识到：边坡诞生不仅仅是其本身的历史发展，而是与人类活动密切相关；人类在进行生产建设的同时，必须顾及到边坡的环境效应，并且把人类的发展置于环境之中，因而相继开展了工程活动与地质环境相互作用研究领域，在这些领域中，边坡作为地质工程的分支之一，一直是人们研究的重点课题之一。 在水电、交通、采矿等诸多的领域，边坡工程都是整体工程不可分割的部分，为保证工程运行安全及节约经费，广大学者对边坡的演化规律、边坡稳定性及滑坡预测预报等进行了广泛研究。然而，随着人类工程活动的规模扩大及经济建设的急剧发展，边坡工程中普遍出现了高陡边坡稳定性及大型灾害性滑坡预测问题。在我国，目前的露天采矿的人工边坡已高达300—500m，而水电工程中遇到的天然边坡高度已达500—1000米，其中涉及的工程地质问题极为复杂，特别是在西南山区，边坡的变形、破坏极为普遍，滑坡灾害已成为一种常见的危害人民生命财产安全及工程正常运营的地质灾害。 因此，广大工程地质和岩石力学工作者对此问题进行了长期不懈的探索研究，取得了很大的进展；从初期的工程地质类比法、历史成因分析法等定性研究发展到极限平衡法、数值分析法等定量分析法，进而发展到系统分析法、可靠度方法灰色系统方法等不确定性方法，同时辅以物理模拟方法，并且诞生了工程地质力学理论、岩(土)体结构控制论等，这些无疑为边坡工程及滑坡预报研究奠定了坚实的基础，为人类工程建设做出了重大贡献。 在工程中常要遇到岩坡稳定的问题，例如在大坝施工过程中，坝肩开挖破坏了自然坡脚，使得岩体内部应力重新分布，常常发生岩坡的不稳定现象。又如在引水隧洞的进出口部位的边坡、溢洪道开挖的边坡、渠道的边坡以及公路、铁路、采矿工程等等都会遇到岩坡稳定的
边坡工程计算例题1. Consider the infinite slope shown in figure. (1) Determine the factor of safety against sliding along the soil-rock interface given H = 2.4m. H, will give a factor of safety, F, of 2 against sliding along (2) What height, s the soil-rock interface?． ??25?1k k1H Soil Rock Solution ⑴Equation is ?naCt?F?, s2???natna?r?H?cost?? Given ,,,r,HC We have 24?F1.s(2) Equation is C, ?H?nat2??n??cotsa?r?(F) s?nta??,,F,C,r Given s We have m11?1.H32??. 2. A cut is to be made in a soil that has,, and mkN/16.5?m?29kN/c?15?The side of the cut slope will make an angle of 45°with the horizontal. What FS, of 3?depth of the cut slope will have a factor of safety,S2?.If, and then Solution We are given 3FS?mkN/c?29??15C FSFS andshould both be equal to 3. We have?C c?FS c c d Or cc292mkN/??c??9.67d FSFS3SC Similarly, ?tan?FS??tan d??tan15tantan???tan?d3FSFS?s Or tan15???1?tan5.1?????d3?? ?into equation givesand Substituting the preceding values of c dd??????cos4csin45cos5.19.67sin?4dd m?H?7.1????? ???????5.1??1cos1?16.5cos45?????d 某滑坡的滑面为折线，其断面和力学参数如图和表所示，拟设计抗滑结构物，3.。，
边坡稳定性计算 一、编制依据 为保证挖方施工安全，施工现场做到“安全、文明”，满足施工进度要求，以下列法律、法规、标准、规范、规程、相关文件为强制性前提，进行边坡稳定性计算。 1、现有施工图设计； 2、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）； 3、《路桥施工计算手册》（人民交通出版社）； 4、《土力学与地基基础》； 二、工程概况及地质情况 岢岚至临县高速公路是《山西省高速公路网规划》“3纵11横11环”中西纵高速公路的重要组成部分，也是山西省西部把第四横（保德-五台长城岭）和第五横（平定杨树庄—佳县）高速公路窜连起来的重要路段。 项目区路线走廊带地形起伏极大，总体地势为东北高西南低，地貌主体为隆起的基岩中山与黄土梁峁，部分区域为海拔较低的河流沟谷及冲沟，。受构造活动和水流侵蚀作用的影响，本区地形切割剧烈，河谷发育，沟壑纵横，依据地貌成因类型及其显示特征，将本区划分为黄土丘陵区、侵蚀堆积河川宽谷区、山岭区、黄土覆盖中低山区四个地貌单元，岩性主要为第四系冲、坡积及风积粉土及粉质粘土等。 三、计算 本项目地形复杂，涵洞、桩基及路基施工作业面比较多。根据挖方路段在全线的分布情，选择有代表性路段进行分析计算。由于项目地质挖方为风积粉土及粉质粘土，是典型的黄土地貌。根据施工图纸给出的计算参数，对于黄土挖方路段，拟定边坡参数γ=19g/cm3，C=40 Kpa，φ=29°，采用瑞典条分法进行计算，稳定安全系数达到1.2以上。 3.1 瑞典条分法原理 如图所示边坡，瑞典条分法假定可能滑动面是一圆弧AD，不考虑条块两侧的作用力，即假设Ei和Xi的合力等于Ei+1和Xi+1的合力，同时它们的作用线
文章编号:1001-831X(2004)02-0250-06 岩石边坡稳定性分析方法 贾东远1,2,阴 可1,李艳华3 (1.重庆大学土木工程学院,重庆 400045;2.秦皇岛市建筑设计院,河北秦皇岛 066001; 3.河北农经学院工业工程系,河北廊坊 065000) 摘 要:通过综述岩石边坡稳定性分析方法及其研究的一些新近展,并具体从极限平衡法、数值计算方法、流变分析、动力分析等方面进行详细论述,对岩石边坡稳定性分析中涉及到的岩体参数取值、计算模型、各种方法的优缺点等方面进行了探讨,最后提出对岩石边坡稳定性分析的建议。 关键词:岩石边坡;稳定性;极限平衡;数值计算 中图分类号:TU457 文献标识码:A 前言 岩石边坡稳定性分析一直是岩土工程中重要的研究内容。在我国基本建设中,特别是三峡工程及西部大开发,出现了许多岩石边坡工程,如三峡船闸高边坡、链子崖危岩体以及由于移民迁建用地、城市建设用地形成的边坡等等。在解决这些复杂的岩石边坡问题的过程中,大大促进了岩石边坡稳定性分析方法的发展。随着人们对岩石边坡认识的不断深入以及计算机技术的发展,岩石边坡稳定性分析方法近年来发展很快,取得了一系列研究成果,现分别对其中主要的研究方向和成果作简要介绍并分析各自特点和适用条件,为岩石边坡稳定性分析的工程应用和理论研究提供参考意见。 1 岩体参数及计算模型 极限平衡、数值计算等计算方法在岩石边坡稳定性分析中得到广泛应用,其中如何选择计算所需的工程岩体力学参数成为关键的问题。对于重大工程,可通过现场大型岩体原位试验取得岩体力学参数,但由于时间和资金限制,原位试验不可能大量进行,因而该方法仍有一定的局限性。另外,选取岩性特别均匀的试样几乎是不可能的,多数情况下,是用经验公式来确定岩体抗剪强度参数。但是,经验公式是以一定数量的室内和现场实验资料为依据,通过回归分析求出的,而未能把较多的地质描述引入其中。各个经验公式计算同一岩体的参数时,普遍存在因经验程度不同而确定出的抗剪强度相差较大。由于这些原因,许多文献提出了用其它方法来确定岩体的抗剪强度参数[1-4]。其中张全恒(1992)[1]讨论了确定岩体结构面抗剪强度参数常规方法存在的问题,提出了经验公式和实验相结合的试件法;何满潮(2001)[2]根据工程岩体的连续性理论,提出了根据室内完整岩块试验参数,结合野外工程岩体结构特点进行计算机数值模拟试验,从而确定工程岩体力学参数的方法;周维垣(1992)[3]提出确定节理岩体力学参数的计算机模拟试验法,该方法基于节理裂隙岩体的野外勘察资料,建立岩体损伤断裂模型,在计算机上模拟试验过程,获得所需数据;杨强等(2002)[4]在样本有限的情况下,采用可靠度理论,求出某保证率下的岩体抗剪强度值。 岩体作为复杂的地质体,其力学特性是多种因素共同作用的结果,如形成过程、地质环境和工程环境等。为了能将所有控制因素作为一个整体来考虑,而不仅局限于定量因素,许多文献利用人工 第24卷 第2期2004年6月 地 下 空 间 UNDERGROUND SPACE Vol.24 No.2 Jun.2004 收稿日期:2003-12-11(修改稿) 作者简介:贾东远(1975-),男,河北唐山人,硕士,主要从事岩土工程设计、检测方面的工作。
某高速公路软质岩高边坡稳定性分析 【摘要】为了确保高速公路的安全，采取经济有效的加固防护工程措施和正确进行高边坡稳定性分析是高边坡设计的两个重要方面。本文阐述影响边坡稳定性的因素，结合某山区高速公路路堑高边坡工程实例，对该边坡原有防治措施及施工过程中出现的问题进行分析评价，为类似的工程提供一定的设计和施工借鉴经验。 【关键词】高边坡软质岩稳定性 随着我国高速公路建设的发展，高速公路逐渐向山区发展。在山区高速公路工程建设过程中，作为连续带状建筑物，高速公路将不可避免地会完整穿越或部分穿越山体。其中部分穿越山体的路段需要对山体进行开挖，开挖后将形成高陡边坡，致使山体边坡应力重分布。根据以往工程经验，高陡路堑边坡可能会出现变形破坏，如滑动、边坡崩塌等，这将增大公路建设的工程总投资，甚至延误施工进度及工期，并影响日后运营安全。因此，对深挖路堑边坡的稳定性及防治措施的效果进行分析评价就有着非常重要的意义。本文以某高速公路软质岩高边坡为例，对软质岩深挖路堑的稳定性及防治措施进行简要分析，希望对类似的工程能够提供一定的借鉴经验。 1 影响边坡稳定性的主要因素 一个边坡的失稳往往是多种因素共同作用的结果，我们通常将导致边坡失稳的这些因素归结为两大类。一是外界力的作用破坏了岩土体原来的应力平衡状态，如路堑或基坑开挖、路堤填筑或边坡顶面上作用外荷载，以及岩土体内水的渗流力、地震力的作用等，改变原有应力平衡状态，使边坡坍塌；另一是边坡岩土体的抗剪强度由于受外界各种因素的影响而降低，促使边坡失稳破坏，如气候等自然条件使岩土时干时湿、收缩膨胀、冻结融化等，水的渗入、软化效应、地震引起砂土液化等均将造成强度降低。 边坡是否稳定受多种因素[1-3]的影响，主要有： （1）岩土性质。岩土的成因类型、组成的矿物成分、岩土结构和强度等是决定边坡稳定性的重要因素。由（密实）坚硬、矿物稳定、抗风化性好、强度较高的岩土构成的边坡，其稳定性一般较好；反之就较差。 （2）岩体结构。岩体的结构类型、结构面形状及其与坡面的关系是岩质边坡稳定的控制因素。岩层的构造与结构的影响，表现在节理裂隙的发育程度及其分布规律、结构面的胶结情况、软弱面和破碎带的分布与边坡的关系、下伏岩土界面的形态以及坡向、坡角等。 （3）水的作用。水文地质条件的影响，包括地下水的埋藏条件、地下水的流动及动态变化等；水的渗入使岩土体质量增大，岩土因被软化而抗剪强度降低，
附件四：边坡稳定性计算书 1、汽机房区域边坡稳定性计算书（适用于基坑基底标高为-7.00m~-9.00m）H=8.5m 天然放坡支护 ---------------------------------------------------------------------- [ 基本信息 ] ---------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------- [ 放坡信息 ] ---------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------- [ 超载信息 ] ----------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------- [ 土层信息 ] ---------------------------------------------------------------------- [ 土层参数 ] ---------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------- [ 整体稳定验算 ] ---------------------------------------------------------------------- 天然放坡计算条件: 计算方法：瑞典条分法 应力状态：总应力法 基坑底面以下的截止计算深度: 0.00m 基坑底面以下滑裂面搜索步长: 5.00m 条分法中的土条宽度: 1.00m 天然放坡计算结果:
公路边坡稳定性及其综合治理措施研究 摘要：文章主要介绍公路边坡稳定性的分析方法，并对影响公路边坡稳定性的 因素进行分析，提出了公路边坡稳定性综合治理措施，以供参考。 关键词：公路工程；边坡稳定性；综合治理 1引言 公路建设是一个国家国民经济发展的重要基础设施，而我国由于地域辽阔， 东西部地区的地形存在较大差异，导致东西部地区的经济发展出现严重的不平衡 现象，所以近年来我国加大了对西部山区以及丘陵等地区的公路建设，但是这也 给公路工程建设带来了较大的难度，其中边坡开挖和防护问题成为山区公路工程 建设的重要问题之一。 2公路边坡稳定性分析方法 所谓公路的边坡稳定性就是指山体边坡上的岩体和土体在具有一定坡高和坡 角条件下的稳定程度。这主要是由于在具有一定坡角和坡高的山体上进行公路修 建时，由于坡角较大，土体本身存在重力作用，加之公路工程建设时所用的机械 设备或其他人工操作而产生的振动以及施工设备和材料的堆放所增加的坡顶压力 等因素，而且土体中还会存在空隙水的流动，以上这些因素都可能导致边坡失稳 而出现崩塌或滑动破坏等问题。对边坡稳定性的分析可以通过相应的分析方法对 边坡失稳的时间、规模和危害程度等进行预测，从而可以制定有效的预防和处理 措施来确保公路边坡的稳定性，避免灾害和事故的发生，确保施工安全。目前在 山区公路的建设过程中常用的边坡稳定性分析方法有定性分析法和定量分析法两 大类。 2.1定性分析法 此方法主要包括自然历史分析法、工程类比法、图解法等，对于自然历史分 析法来说，此方法是对边坡的尺寸、坡形、边坡的地质结构、边坡所处地区的地 质环境和地质历史、边坡的历史变形破坏形迹，还有其他影响边坡稳定性的因素 进行勘测、调查和分析、研究，从而对边坡的演变阶段和稳定状况进行定性分析。 而对于图解法来说，是定性分析法中比较直观和快速进行边坡结构类型确定 的方法，在应用此方法进行边坡稳定性分析时，主要是进行主要和次要结构面的 分辨，然后对不稳定块体的规模和形状进行判断，从而可以通过实体比例投影法、摩擦圆法以及赤平投影法等方法对滑动方向等边坡的稳定性因素进行预测。 工程地质类比法是目前在边坡稳定性分析中比较常用的一种定性分析方法， 主要有自然斜坡类比法和观测地质现场判断法，以及新兴的灰关联分析法等方法，就是将所要分析的边坡与已经研究过的条件类似的边坡进行类比，然后根据其合 理的坡高和坡角对其稳定性进行综合判断，此方法主要依赖于评判人的经验和水平，有较大的主观随意性，主要适用于某一边坡的稳定性评价方法及加固措施， 应用范围有较大的局限性。 2.2定量分析法 极限平衡法主要有经典极限分析法和弹塑性极限平衡法等，前者主要适用于 均质材料，主要的原理就是将滑动的岩体或土体假设为刚体，然后对此刚体的稳 定安全系数等进行计算，但是由于实际中的边坡岩土体不可能是绝对均质的岩体，所以此方法有较大的局限性；而后者则主要是对前一种方法的弥补，其原理主要 是对均匀分布与滑动面上的应力进行简化，然后对作用于岩土体潜在破坏面的块 体和抗剪力与沿破坏面块体的剪切力之比进行计算和分析，而且此方法不用对最
理正岩土6.5-岩质边坡稳定分 析软件帮助
目录 1.第一章功能概述 (3) 2.第二章快速操作指南 (3) 2.12.1操作流程 (3) 2.22.2快速操作指南 (4) 3.第三章操作说明 (9) 3.13.1关于计算例题的编辑 (9) 3.23.2计算简图辅助操作菜单 (9) 3.33.3快速查询图形结果 (10) 3.43.4计算书的编辑修改 (10) 3.53.5说明 (10) 3.63.6关于数据和结果文件 (14) 4.第四章编制依据 (15) 5.第五章编制原理 (16) 5.15.1概述 (16) 5.25.2简单平面稳定分析 (16) 5.2.15.2.1极限平衡法 (16) 5.2.25.2.2建筑边坡工程技术规范 (24) 5.35.3复杂平面稳定分析 (30) 5.3.15.3.1概述 (30) 5.3.25.3.2Sarma法 (33) 5.3.35.3.3通用方法 (35) 5.3.45.3.4Sarma改进法 (35) 5.45.4三维楔形体稳定分析 (37) 5.4.15.4.1计算条件 (37) 5.4.25.4.2计算安全系数 (38) 5.4.35.4.3给定大小的荷载E以最不利的方向施加时产生的最小安全系数 (45) 5.4.45.4.4将安全系数提高到某个规定值F所需的最小锚杆（索）张力 (47) 5.55.5赤平投影分析 (49) 5.5.15.5.1概述 (49) 5.5.25.5.2基本功能 (49) 5.5.35.5.3判定岩体稳定性 (51) 5.5.45.5.4结构面统计 (54) 6.附录1系统环境与安装 (57) 7.附录2技术支持感谢您选用了理正软件！ (58)
公路边坡稳定性分析及锚固治理措施研究 发表时间：2018-12-29T09:09:21.477Z 来源：《防护工程》2018年第28期作者：陈进曹杨飞 [导读] 介绍某公路K48+200岩体滑动边坡稳定性分析和预应力锚杆（索）锚固治理的设计过程，为类似工程提供参考和借鉴。 中国铁建港航局集团有限公司 摘要：以道路滑坡为研究对象，介绍某公路K48+200岩体滑动边坡稳定性分析和预应力锚杆（索）锚固治理的设计过程，为类似工程提供参考和借鉴。 关键词：公路边坡；稳定性分析；锚固治理；设计 前言 我国是一个地质灾害频发的国家，随着人类工程活动项目的增多，人为作用引发的地质灾害数量在逐渐增多，造成的损失也愈加严重。地质灾害中尤以滑坡地质灾害最为突出，发生的频率最高，特别是在山区地形中危害最广。本文以劈山开挖形成的岩质边坡为例，介绍岩体滑动边坡稳定性分析和预应力锚杆（索）锚固治理的设计过程。 1 工程概况 某公路是由劈山开挖修筑而成，其K48+200段边坡为岩质边坡，坡长120余米，高20余米，坡向100°，坡度35～47°。该公路建成运营1年后，K48+200段坡体发生滑动变形，边坡混凝土支架部分断裂，坡脚排水沟壁因膨胀开裂，逐步形成破坏性滑坡，严重影响到公路质量与使用。为有效控制公路危害，在公路勘测和稳定性分析的基础上，拟采用预应力锚杆（索）作永久性锚固治理。 2 地质和水文地质条件 坡段为基岩丘陵地貌类型，地形起伏较大。地层为白垩系下统碎屑岩组，主要以泥质粉砂岩夹薄层泥岩为主，岩层为中厚状，产状140°∠12°，坡面岩石风化程度中等偏微风化。岩层发育过程中，形成两组倾斜度大的裂隙，呈张裂状，分布均匀，内有粘性土填充。坡段所处地势较高，其地下水主要来源于大气降水补给，即季节性基岩裂缝水。在雨水充沛的季节，降水部分渗入基岩使裂缝充水，形成季节性地下水体，再通过陡倾斜裂隙逐渐下渗，以季节泉形式在坡脚排泄。 3 边坡滑动特征 3.1 形态特征 通过实地走访和现场调查，发现边坡滑坡形成的主要原因是残坡积土堆积造成的。破段后缘高程421～434米处有多条裂缝，且裂缝大小和长短不一，从平面上来看裂缝呈圆弧状，延展性较好，汇入后整体形成一条长约130m、宽为5～30cm的主裂缝。滑坡边界明显，地表有明显的开裂下陷，且滑坡不同部位也有程度不一的变形，具体如图1、图2所示： 图2 滑坡后缘 从上图可见滑坡平面呈弧型，整体坡面较缓，滑动主方向约为134°，斜长约39米，宽约150米，厚约4.5米，由此可知面积约5850平方米，体积约2.6万立方米，隐患体前沿坡度较陡，约45°左右，切坡高0～8.0m。 3.2 滑坡结构特征及类型 滑坡主要由三部分组成，即滑坡体、滑带（面）及滑床（图3），其结构特征具体如下： ①滑坡体物质组成 滑坡体物质主要为粉质粘土，偶夹巨大块石，其中粉质粘土层较厚，厚度一般多在1.6-8.9米之间。总体来说，滑坡体具有土体结构松散、土石分配不均等特征。
一、边坡稳定性计算方法 在边坡稳定计算方法中，通常采用整体的极限平衡方法来进行分析。根据边坡不同破裂面形状而有不同的分析模式。边坡失稳的破裂面形状按土质和成因不同而不同，粗粒土或砂性土的破裂面多呈直线形；细粒土或粘性土的破裂面多为圆弧形；滑坡的滑动面为不规则的折线或圆弧状。这里将主要介绍边坡稳定性分析的基本原理以及在某些边界条件下边坡稳定的计算理论和方法。 （一）直线破裂面法 所谓直线破裂面是指边坡破坏时其破裂面近似平面，在断面近似直线。为了简 化计算这类边坡稳定性分析采用直线破裂面法。能形成直线破裂面的土类包括：均质砂 性土坡；透水的砂、砾、碎石土；主要由内摩擦角控制强度的填土。 图 9 － 1 为一砂性边坡示意图，坡高 H ，坡角β，土的容重为γ，抗 剪度指标为c、φ。如果倾角α的平面AC面为土坡破坏时的滑动面，则可分析 该滑动体的稳定性。 沿边坡长度方向截取一个单位长度作为平面问题分析。 图9-1 砂性边坡受力示意图已知滑体ABC重 W，滑面的倾角为α，显然，滑面 AC上由滑体的重量W= γ（Δ ABC）产生的下滑力T和由土的抗剪强度产生的抗滑力Tˊ分别为： T=W · sina 和 则此时边坡的稳定程度或安全系数可用抗滑力与下滑力来表示，即 为了保证土坡的稳定性，安全系数F s 值一般不小于 1.25 ，特殊情况下可允许减小到 1.15 。对于C=0 的砂性土坡或是指边坡，其安全系数表达式则变为 从上式可以看出，当α =β时，F s 值最小，说明边坡表面一层土最容易滑动，这时
当 F s =1时，β=φ，表明边坡处于极限平衡状态。此时β角称为休止角，也称安息角。 此外，山区顺层滑坡或坡积层沿着基岩面滑动现象一般也属于平面滑动类型。这类滑坡滑动面的深度与长度之比往往很小。当深长比小 于 0.1时，可以把它当作一个无限边坡进行分析。 图 9-2表示一无限边坡示意图，滑动面位置在坡面下H深度处。取一单位长度的滑动土条 进行分析，作用在滑动面上的剪应力为,在极限平衡状态时，破坏面上的 剪应力等于土的抗剪强度，即 得 式中N s =c/ γ H 称为稳定系数。通过稳定因数可以确定α和φ关系。当c=0 时，即无粘性 土。α =φ，与前述分析相同。 二圆弧条法 根据大量的观测表明，粘性土自然山坡、人工填筑或开挖的边坡在破坏时，破裂面的形状多呈近似的圆弧状。粘性土的抗剪强度包括摩擦强度和粘聚强度两个组成部分。由于粘聚力的存在，粘性土边坡不会像无粘性土坡一样沿坡面表面滑动。根据土体极限平衡理论，可以导出均质粘这坡的滑动面为对数螺线曲面，形状近似于圆柱面。因此，在工程设计中常假定滑动面为圆弧面。建立在这一假定上稳定分析方法称为圆弧滑动法和圆弧条分法。 1. 圆弧滑动法 1915 年瑞典彼得森（ K.E.Petterson ）用圆弧滑动法分析边坡的稳定性，以后该法在各国得到广泛应用，称为瑞典圆弧法。 图 9 － 3 表示一均质的粘性土坡。AC 为可能的滑动面，O为圆心，R 为半径。假定 边坡破坏时，滑体ABC在自重W 作用下，沿AC绕O 点整体转动。滑动面 AC 上的力 系有：促使边坡滑动的滑动力矩 M s =W · d ；抵抗边坡滑动的抗滑力矩，它应该包括由 粘聚力产生的抗滑力矩M r =c ·AC · R ，此外还应有由摩擦力所产生的抗滑力矩，这里 假定φ＝ 0 。边坡沿AC的安全系数F s 用作用在 AC面上的抗滑力矩和下滑力矩之比表 示，因此有 这就是整体圆弧滑动计算边坡稳定的公式，它只适用于φ＝ 0 的情况。 图9-3 边坡整体滑动 2. 瑞典条分法 前述圆弧滑动法中没有考虑滑面上摩擦力的作用，这是由于摩擦力在滑面的不同位置其方向和大小都在改变。为了将圆弧滑动法应用于φ＞ 0 的粘性土，在圆弧法分析粘性土坡稳定性的基础上，瑞典学者 Fellenius 提出了圆弧条分析法，也称瑞典条分法。条会法就是将滑动土体竖向分成若干土条，把土条当成刚塑体，分别求作用于各土条上的力对圆心的滑动力矩和抗滑力矩，然后按式（ 9-5 ）求土坡的稳定安全系数。 采用分条法计算边坡的安全系数F ，如图 9 － 4 所示，将滑动土体分成若干土条。土条的宽度越小，计算精度越高，为了避免计算过于繁
岩质边坡稳定性设计与监测分析 发表时间：2019-05-23T11:29:32.640Z 来源：《防护工程》2019年第3期作者：王平 [导读] 边坡稳定性问题一直是道路工程中的重点问题，而且边坡一旦失稳，造成的损失和伤害不可估量，因此对它的监测与研究工作势在必行。 中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司河北省秦皇岛市 066004 摘要：边坡稳定性问题一直是道路工程中的重点问题，而且边坡一旦失稳，造成的损失和伤害不可估量，因此对它的监测与研究工作势在必行。文中结合边坡地质条件，详细分析了边坡锚杆拉力的变化，使用多点位移计对边坡的变形进行长期的跟踪监测，对锚杆应力计和多点位移计的监测数据进行总结和反馈。分析结果表明：文中边坡的锚杆拉力及坡内多点位移均趋于稳定，说明该边坡整体上处于相对稳定的状态，提出的锚杆设计方法是成功的。断面的坡顶位置在雨季最为危险，在雨季存在发生滑动的风险，应作为重点监测对象。连续降雨对边坡的稳定性有重要影响。降雨会增加边坡的锚杆拉力和坡内位移。随着雨季结束，锚杆内力和坡内位移会逐渐下降并趋于稳定。 关键词：边坡；锚杆应力计；多点位移计；稳定性分析 锚杆由于其安全可靠、施工简单、成本较低，已成为当前边坡支护工程中最基本的组成部分之一，在各类边坡支护工程中得到广泛应用。它实质上是位于岩土体内部并与岩土体形成一个新的复合体。通过锚杆杆体的纵向拉力作用，克服岩土体抗拉能力远远低于抗压能力的缺点，从而使得岩土体自身的承载能力大大加强。锚杆加固边坡时，依赖其与周围岩土体相互作用传递锚杆拉力，限制岩土体变形与发展，改善岩土体的力学参数和应力状态，以使边坡保持稳定。由于边坡地质条件和锚杆荷载传递机理都很复杂，而前期的工程实地勘测不能完全准确揭示边坡的地质情况，因此对实际边坡工程的变形特征和应力状态进行检测，为认识边坡稳定性提供途径。部分学者基本是通过对锚杆受力的数值分析，来研究锚杆对边坡稳定性的影响。某市一个靠海边坡位置较为特殊，使用锚杆应力计和多点位移计的结合对该边坡稳定性进行综合评价有一定的借鉴意义。 1边坡稳定性监测方法 从目前来看,对人工边坡的整体监测可分为三大类: （1）地面监测:监测手段主要有,三角网、沉降水准和视准线测量以及收敛计、倾斜仪监测； （2）地下监测:监测手段主要有,钻孔倾斜仪、多点位移计、地下水位孔、渗压计等； （3）支护结构物监测:监测手段主要有,钢筋计、预应力锚索测力计、土压力盒、测缝计等。此外根据不同工程具体特点,尚有一些简易观测手段,如:量水堰、简易测桩、平硐底部浇低标号素混凝土观测变形和地面地质巡视等,并有部分工程边坡监测与地震监测相结合进行及常规仪与全球定位系统相结合。“八五”国家科技攻关项目《岩质高边坡勘测及监测技术方法研究》已经研制出4种先进的仪器设备和5种新的技术方法,即钻孔彩色电视孔壁成像系统、直接横波测井研究偶极子井下声系和声波仪、钻孔多点渗压仪及压模系统、岩质高边坡快速摄像微机地质素描成图、层析成像技术、近坝库段安全监测技术、边坡监测数据处理预报软件研究、高精度大地测量监测自动化系统。这些新技术和新方法已达到世界先进水平。 2边坡稳定性计算 本工程为某市某道路扩建工程，道路全长约8km，规划为城市主干道。本路段南面临海，北侧靠山，地理位置较为特殊，设计范围内有多段边坡需进行护坡处理。Ｃ坡岩质较差，易发生破坏，故以Ｃ坡作为研究对象。Ｃ坡原始山体坡度为25°左右，坡长约178m，高度为7.3~18.8m，属岩石坡面。岩性为安山岩、硅化安山岩，可见斑状结构，块状构造。裂隙发育，发育为压扭性断裂，断裂走向Ｎ65°Ｅ，倾向ＮＷ，倾角60°~70°，宽度100~135m，延伸长度大于500m。断裂两侧岩石较破碎，风化蚀变较强，主要为高岭土化、褐铁矿化，岩石含水性差。坡体在震动和强降雨条件下有形成滑塌的可能，总体评价稳定性较低。坡体自上而下分为杂填土、强风化安山岩、中风化安山岩３个岩土层。依据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330－2002），采用平面滑动法，对现状边坡临空面进行稳定性验算，边坡工程安全等级为二级，边坡稳定安全系数KS＝1.30。 3监测结果分析。 3.1锚杆应力计分析 该边坡各处共安装了15个锚杆应力计，其应力测量值却相差悬殊，变化规律也各不相同。各锚杆应力状态与锚杆所处位置的地质、工程条件以及锚杆长度有密切关系。本文选取C2、C3、C4等3个典型断面进行分析。发现所有锚杆从2013－05－30到2014－06－27这一年多的时间里，锚杆应力逐渐上升。而在2014－06－27到2015－04－16的时间里，锚杆应力虽然基本在持续增长中，但增速缓慢，逐渐趋于稳定。 处于边坡顶部的C2C1锚杆内力最大，处于边坡中部的C2C2锚杆内力次之，处于边坡下部的C2C3锚杆应力计出现问题，没能连续测到数据。根据前两个测量数据来看，C2C2锚杆内力应该最小。C2C1锚杆内力最大时达到29kN，应力达到59MPa。此时对应20144年9月5日。根据天气记录，7月份、8月份、9月份，该市进入夏季，雨量充沛。2014年7月23日至2014年9月5日之间，雨水天气达到16d之多。特别是2014年7月25日，天气状况是大到暴雨。9月5日之前的9月2日、9月3日也是连续中雨。这种雨水天气最有可能引起断裂结构面发生滑动。由C2C2锚杆可见，2014年9月5日C2C1锚杆内力突然增加，然后随着雨季过去，层间滑移状态减弱，C2C1锚杆内力也逐渐下降。C2C2锚杆内力也于2014年10月27日突然增加，随后逐渐下降。 但总体上，锚杆应力后期逐渐稳定下来，稳定在20kN附近，说明C2断面趋于稳定。仍然是处于边坡顶部的C3C1锚杆内力最大，处于边坡中部的C3C1锚杆内力次之，处于边坡下部的C3C3锚杆内力最小。这与C2断面测量结果类似。但也有不同之处，C3C1锚杆拉力最大值为18kN，比C2C1锚杆拉力低得多。另外不同之处是，该市气候进入夏季，经过7月份、8月份、9月份雨水的作用，2014年9月5日之后的锚杆拉力值继续增加，没有下降的趋势，一直持续到2015年4月16日，锚杆内力才开始下降。 4结论 （1）岩质高边坡的稳定性监测主要包括地面监测、地下监测和支护结构物监测三个部分,随着科技的进展,新的高科技手段如钻孔彩色电视孔壁成像系统、直接横波测井研究偶极子井下声系和声波仪、钻孔多点渗压仪及压模系统、岩质高边坡快速摄像微机地质素描成图、
作业题1：简单平面滑动稳定分析 边坡高度40.000m，结构面倾角30.0°，结构面粘聚力30.0kPa，结构面内摩擦角30.0°，张裂隙离坡顶点的距离10.000m，裂隙水的埋深5.000m。边坡分4级，每级设2m宽平台，坡率分别为1:0.5，1:0.75，1:1，1:1。 岩层层数4层，各层参数如下： 序号控制点Y坐标容重锚杆和岩石粘结强度 (m) (kN/m3) frb(kPa) 1 32.000 18.0 80.0 2 18.000 16.8 100.0 3 4.800 17.0 150.0 4 -10.400 20.0 200.0 试求该人工边坡安全系数，如不稳定（<1.2），则请根据边坡锚固设置原则，设计适当的加固措施。
作业题2：二广高速某楔形体边坡稳定性验算 根据现场边坡开挖情况，地层揭露岩性主要由亚粘土及白垩系砾岩组成。第一、二级边坡为强~弱风化砾岩，褐红色，巨厚层状，强度较高；第三、四级边坡亚粘土~全风化砾岩，残坡积，红褐色。节理裂隙较发育，有多条X形节理，产状分别为（1）213°∠38°、（2）305°∠52°。裂隙（1）局部岩屑与泥质充填，胶结程度一般；贯通裂隙（2）岩屑与泥质充填，胶结程度较差。两组裂隙延伸长度不等，长者达30m左右，裂隙水沿楔形体底部渗出。X节理相互切割，极易发生楔形体滑动破坏。 根据地质调查结果，初步根据砾岩结构面结合程度和夹岩屑与泥的情况，取结构面粘结强度25kPa，内摩擦角28°。坡面倾向250°，倾角55°，破顶面倾向250°，倾角18°，岩体容重取为22 kN/m3。请计算安全系数与楔形体高度之间的关系，求临界的楔形体高度。
... . . 土坡稳定性计算书 本计算书参照《建筑施工计算手册》江正荣编著中国建筑工业、《实用土木工程手册》第三版文渊编著人民教同、《地基与基础》第三版中国建筑工业、《土力学》等相关文献进行编制。 计算土坡稳定性采用圆弧条分法进行分析计算，由于该计算过程是大量的重复计算，故本计算书只列出相应的计算公式和计算结果，省略了重复计算过程。 本计算书采用瑞典条分法进行分析计算，假定滑动面为圆柱面及滑动土体为不变形刚体，还假定不考虑土条两侧上的作用力。 一、参数信息: 条分方法：瑞典条分法； 考虑地下水位影响； 基坑外侧水位到坑顶的距离(m)：1.56； 基坑侧水位到坑顶的距离(m)：14.000； 放坡参数： 序号放坡高度(m) 放坡宽度(m) 平台宽度(m) 条分块数 0 3.50 3.50 2.00 0.00 1 4.50 4.50 3.00 0.00 2 6.20 6.20 3.00 0.00 荷载参数： 土层参数：
序号土名称 土厚 度 （m） 坑壁土的重 度γ(kN/m3) 坑壁土的摩 擦角φ(°) 粘聚力 （kPa） 饱容重 (kN/m3) 1 粉质粘土15 20.5 10 10 20.5 二、计算原理: 根据土坡极限平衡稳定进行计算。自然界匀质土坡失去稳定，滑动面呈曲面，通常滑动面接近圆弧，可将滑裂面近似成圆弧计算。将土坡的土体沿竖直方向分成若干个土条，从土条中任意取出第i条，不考虑其侧面上的作用力时，该土条上存在着： 1、土条自重， 2、作用于土条弧面上的法向反力， 3、作用于土条圆弧面上的切向阻力。 将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，按照《规》要求，安全系数要满足>=1.3的要求。 将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，按照《规》要求，安全系数要满足>=1.3的要求。 三、计算公式:
平面、折线滑动法边坡稳定性计算书计算依据： 1、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012 2、《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002 3、《建筑施工计算手册》江正荣编著 一、基本参数 边坡稳定计算方式折线滑动法边坡工程安全等级三级边坡边坡土体类型填土土的重度γ(KN/m3) 20 土的内摩擦角φ(°)15 土的粘聚力c(kPa) 12 边坡高度H(m) 11.862 边坡斜面倾角α(°)40 坡顶均布荷载q(kPa) 0.2 二、边坡稳定性计算 计算简图 滑动面参数 滑动面序号滑动面倾角θi(°)滑动面对应竖向土条宽度bi(m) 1 35 5.67 2 35 5.6 3 35 5.67 土条面积计算：
R1=(G1+qb1)cosθ1×tanφ+c×l1=(156.213+0.2×2.803)×cos(35°)×tg(15°)+12×6.922=117.474 kN/m T1=(G1+ qb1)sinθ1 =(156.213+0.2×2.803)×sin(35°)=89.922 kN/m R2=(G2+qb2)cosθ2×tanφ+c×l2=(131.759+0.2×0)×cos(35°)×tg(15°)+12×6.836=110.952 kN/m T2=(G2+ qb2)sinθ2 =(131.759+0.2×0)×sin(35°)=75.574 kN/m R3=(G3+qb3)cosθ3×tanφ+c×l3=(44.652+0.2×0)×cos(35°)×tg(15°)+12×6.922=92.865 kN/m T3=(G3+ qb3)sinθ3 =(44.652+0.2×0)×sin(35°)=25.611 kN/m K s=(∑R iψiψi+1...ψn-1+R n)/(∑T iψiψi+1...ψn-1+T n)，(i=1,2,3,...,n-1) 第i块计算条块剩余下滑推力向第i+1计算条块的传递系数为： ψi=cos(θi-θi+1)-sin(θi-θi+1)×tanφi K s=(∑R iψiψi+1...ψn-1+R n)/(∑T iψiψi+1...ψn-1+T n)=(117.474×1×1+110.952×1+92.865)/(89.922×1×1+75.574×1+25.611)=1.681≥1.25 满足要求！
土坡稳定性计算书 本计算书参照《建筑施工计算手册》江正荣编著中国建筑工业出版社、《实用土木工程手册》第三版杨文渊编著人民教同出版社、《地基与基础》第三版中国建筑工业出版社、《土力学》等相关文献进行编制。 计算土坡稳定性采用圆弧条分法进行分析计算，由于该计算过程是大量的重复计算，故本计算书只列出相应的计算公式和计算结果，省略了重复计算过程。 本计算书采用瑞典条分法进行分析计算，假定滑动面为圆柱面及滑动土体为不变形刚体，还假定不考虑土条两侧上的作用力。 一、参数信息: 条分方法：瑞典条分法； 考虑地下水位影响； 基坑外侧水位到坑顶的距离(m)：1.56； 基坑内侧水位到坑顶的距离(m)：14.000； 放坡参数： 序号放坡高度(m) 放坡宽度(m) 平台宽度(m) 条分块数 0 3.50 3.50 2.00 0.00 1 4.50 4.50 3.00 0.00 2 6.20 6.20 3.00 0.00 荷载参数： 土层参数：
序号土名称 土厚 度（m） 坑壁土的重 度γ(kN/m3) 坑壁土的内 摩擦角φ(°) 粘聚力 （kPa） 饱容重 (kN/m3) 1 粉质粘土15 20.5 10 10 20.5 二、计算原理: 根据土坡极限平衡稳定进行计算。自然界匀质土坡失去稳定，滑动面呈曲面，通常滑动面接近圆弧，可将滑裂面近似成圆弧计算。将土坡的土体沿竖直方向分成若干个土条，从土条中任意取出第i条，不考虑其侧面上的作用力时，该土条上存在着： 1、土条自重， 2、作用于土条弧面上的法向反力， 3、作用于土条圆弧面上的切向阻力。 将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，按照《规范》要求，安全系数要满足>=1.3的要求。 将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，按照《规范》要求，安全系数要满足>=1.3的要求。 三、计算公式:
公路路基边坡稳定性分析及防治措施 摘要：本文阐述了公路边坡问题的研究现状及公路边坡设计特点和要求，并对边坡岩体的变形现象、边坡的变形与破坏、失稳边坡的判断等方面进行了分析，同时提出公路边坡防护从设计到施工，应紧紧抓住设计对象的地质，水文，气候等自然条件特点，搞好公路建设，以保证公路路基边坡的稳定性。 关键词：路基、防治破坏；边坡稳定；稳定性分析；滑面 引言：路基是路面结构的基础，近些年道路工程技术人员在路基研究方面取得了许多突破性的进展。路基强度及稳定性：确定以回弹模量作为评价路基强度与稳定性的力学指标，并形成了成套的室内外试验标准方法和仪器。文中就路基的边坡稳定性分析及防治工程设计和治理措施提出一些建议。 一、公路边坡现状及防治工程 1、公路边坡问题研究现状 研究分析阶段：人们已逐渐认识到岩体结构对边坡稳定的控制作用。边坡稳定性的可视化建模和非线性理论评价阶段：大量基础资料的积累和边坡工程实例的增加，使得可视化建模在边坡稳定性评价和治理中的应用将表现出较强的实用性和光明的应用前景。 2、公路边坡工程设计的特点和要求 （1）边坡工程设计的特点 非标准设计：不同类型的边坡有不同的特点，同类边坡和灾害也会因形成条件、成因机制、稳定状态等的差异而具有各不相同的特点，边坡治理工程设计对每个边坡的治理部位和范围、采取的方案和措施也是互不相同的。所以，边坡治理工程设计属非标准设计，必须对每个边坡进行具体的针对性设计。风险性设计：a.不稳定边坡都是不良的复杂地质体；b.治理工程承受来自边坡体和外界的各种荷载，不仅自身应具有足够的抗变形和破坏的能力，而且还要求下伏的地质体也具有优良的性质；c.边坡治理工程技术迄今还是一门不严谨、不完善、不成熟的科学技术。因此，边坡治理工程设计必然存在着相当大的风险性。应急设计：边坡形成虽然都有一个较长的孕育过程，但其发生灾害却往往具有突发性。为了防止边坡地质灾害的发生或减轻其危害程度，在边坡灾害发生前后开展的防治工程设计，不少情况下具有应急设计的特点。此种情况下，通常是边勘察、边设计、边监测、边施工。综合防治设计：单一的治理工程措施有时难以承受来自边坡体和外界的荷载，从而导致工程失效。因此，针对每个边坡的特点，在不同部位采取不同的措施，进行综合防治是非常重要的。即使工程投资不能一次到位，也应在治理方案的基础上，进行分解，采取分期、分步实施的办法进行综合防治。