力学_几何参数对土质边坡稳定的敏感性分析_刘立鹏

几何参数和强度参数对边坡三维稳定性的影响宋维胜;李江腾【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(044)004【摘要】The three-dimensional numerical model of slope was founded by FLAC3D software, changing the ratio of width to height WIH, slope angle, friction angle and cohesion of geotechnical material to calculate the factor of safety of slope by the strength reduction method. The results show that with the increase of WIH, the factor of safety of slope decreases obviously to a constant value. If W/H>6, the slope problem can be simplified to plane strain problem. With the decrease of the ratio of width to height, the three-dimensional effect of slope is more obvious, if W/H<3, the three-dimensional effect of slope cannot be neglected. Under the same WIH, the differences between three-dimensional results and two-dimensional results are larger with lower slope angle, indicating the more obvious three-dimensional effect of slope. With the increase of friction angle, the three-dimensional effect of slope gradually becomes smaller, and the failure mode of slope changes from deep slipping to shallow slipping. With the increase of cohesion, the three-dimensional effect of slope becomes more obvious, and the failure mode of slope changes from shallow slipping mode to the deep slipping mode, inclination of slip suface becomes slower.%利用FLAC3D软件建立边坡的三维数值模型,分别改变边坡宽高比、边坡角、岩土体内摩擦角和黏结力,采用强度折减法计算边坡安全系数.研究结果表明:随着宽高比W/H的增大,边坡安全系数明显减小,并趋于一定值;当W/H ＞6,边坡问题可简化为平面应变问题；宽高比越小,边坡的三维效应越突出；当W/H＜3时,边坡三维的效应不能忽视；当坡角越小时,在相同宽高比下,稳定系数偏差越大,即边坡的三维效应越明显；随着内摩擦角的增大,边坡的三维效应逐渐减弱,且边坡滑动由深层滑动转变为浅层滑动；边坡三维效应随着黏结力的增大而增大,边坡滑动由浅层滑动转变为深层滑动,滑动面越来越缓.【总页数】5页(P1634-1638)【作者】宋维胜;李江腾【作者单位】湖南张家界市水利局,湖南张家界,427000;中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙,410083【正文语种】中文【中图分类】TU457【相关文献】1.断层力学与几何参数对岩质边坡稳定性的影响 [J], 和大钊;胡斌;姚文敏;李华舟;毛元静2.结构面强度参数对层状边坡稳定性影响的三维分析 [J], 卢敦华;曲艳伟;何忠明;彭文祥;周莲君3.不同试验因素获得强度参数对黄土边坡稳定性的影响 [J], 籍延青4.抗剪强度参数对库岸堆积碎石土边坡稳定性影响的实验研究 [J], 夏长城5.土体强度参数对临时土质边坡稳定性影响的研究 [J], 高刚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于PFC2D岩质边坡稳定性分析的强度折减法王培涛;杨天鸿;朱立凯;刘洪磊【摘要】基于颗粒流离散单元法,将强度折减法引入到边坡稳定性研究中,可以解决应用连续变形分析方法研究存在的缺陷.取特定平均不平衡力比率作为边坡失稳与否判断准则,将颗粒间粘结强度及摩擦系数进行折减,以边坡岩体出现失稳破坏且断裂面贯通作为失稳判断准则,一方面能够对边坡局部危险区域予以定性预测,另一方面监测边坡变形到破坏的失稳过程,最终定量分析边坡稳定性.结合黑山铁矿现场边坡稳定研究实例,分别研究了边坡开挖扰动前后的边坡变形特征,得到开挖前后边坡安全系数分别为1.803和1.183,与预期结论一致.【期刊名称】《东北大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(034)001【总页数】4页(P127-130)【关键词】PFC2D;离散元法;岩质边坡稳定性;强度折减法;数值模拟【作者】王培涛;杨天鸿;朱立凯;刘洪磊【作者单位】东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳110819;东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳110819;煤炭科学研究总院沈阳研究院,辽宁沈阳110016;东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳110819【正文语种】中文【中图分类】TP274强度折减方法自Zienkiewicz 提出以来，引起了国内外学者的关注和研究［1-4］.利用有限元强度折减法研究边坡稳定性可以有效地分析边坡强度储备情况和边坡大型滑移趋势.然而，从边坡工程滑坡失稳破坏的机理分析可知，边坡岩体的变形与破坏是边坡发展演化过程中两个不同的阶段，变形属量变阶段，而破坏则是质变阶段，它们形成一个累进性变形破坏过程.由于连续变形方法自身特点限制，无法对该过程进行分析，非连续变形分析方法能够方便地实现边坡变形从量变到质变的全过程，因此利用非连续变形分析方法研究边坡稳定性具有重要意义.目前，以颗粒流离散单元方法为代表的非连续变形方法在国内获得了推广，多应用于散体流动方面［5］，在边坡稳定性定量评价方面尚不成熟.周建等［6］将强度折减法引入颗粒流离散单元，对土坡安全系数的评价作了尝试性研究，得到了与有限元软件分析相似的结果，为颗粒流离散单元强度折减法在边坡领域的应用开辟了新途径.基于文献［6］的思想，本文通过FISH 二次开发进一步研究了颗粒流的强度折减法，对边坡变形到破坏失稳的过程进行监测，通过安全系数定量表征边坡稳定性，得到了边坡强度储备信息，实现了边坡局部破坏特征及破坏后边坡整体稳定特征的研究.1 强度折减法实现原理1.1 边坡安全系数的定义材料的细观断裂形式或表现为颗粒内部引起滑移的剪切断裂，或表现为沿着颗粒内部的作用键分离开的劈理，亦或为颗粒间从滑移到分离.采用离散元法分析岩质材料，细观颗粒的粘结方式一般采用平行键连接模型(见图1)［7］，该粘结键相当于颗粒骨料间的含有一定力学属性的胶结物，因此该模型可以抗拉、抗剪、抗弯，可以更好地反映材料破坏特性.图1 平行键连接原理Fig.1 Parallel bonding logic of PFC2D细观颗粒的平行粘结强度p，包括法向连接强度pn和切向连接强度ps；颗粒间摩擦系数f 的大小，是决定边坡离散系统稳定的内在因素.在从大到小不断调整这些参数值过程中，存在一组临界参数，当时，边坡发生失稳.此时以模型初始条件下连接强度(或者摩擦系数)与临界连接强度(或临界摩擦系数)的比值作为边坡安全系数，定义为1.2 颗粒流离散元强度折减法基本原理该方法不需要假定滑裂面位置，直接从细观上定义颗粒之间的接触关系，其计算过程是边坡内部材料自身求得稳定状态的调整过程，不要求变形协调、位移连续，通过可视化直接描述边坡的滑移、倾倒、裂缝的扩展过程，以及滑动面的几何形状和位置.基于PFC 内嵌FISH 编程语言，编写了边坡强度折减法程序，图2 为程序流程图.图2 安全系数求解流程Fig.2 Flow chart for solution of safety factor本文选取黄金分割点作为强度折减法的折减比例，该比例较二分法能够加快边坡强度折减计算.临界判断准则选择不平衡力收敛准则，通过统计平均不平衡力与颗粒间接触力的比值作为失稳判据之一.迭代过程中，颗粒间接触断裂事件会进行记录，并作为判断破裂面是否贯通的判据.表1 列出了模型单纯向上或向下折减的安全系数值.为防止边坡极稳状态下连续折减的情况出现，程序限定一个上限和下限的差值，当两值差小于该值，则迭代结束，当前安全系数即为边坡的稳定性系数，本文以安全系数上、下限差值小于0.02 为计算终止条件之一.2 数值模型与计算方案选取黑山铁矿某工况实例，建立计算模型见图3.其中，模型长度585 m，高度420 m，从边坡眉线920 m 至坑底650 m 标高为270 m.台阶高度24 m，工作平台宽度11 m.模型两端边界水平位移约束，底部Y 方向位移约束，只考虑岩体自重作用力，研究开挖的矿体位于650～698 m 水平.表1 强度折减安全系数Table 1 Reduction factors for each reduction step图3 黑山铁矿西边坡剖面图Fig.3 Profile of western slope in Heishan metal mine应用颗粒流软件研究模型力学性质，主要定义颗粒密度、粒径分布、基本颗粒形状及颗粒基本细观属性.目前还没有有效的方法确定细观颗粒参数与宏观属性的定量对应关系，应用最多的是通过双轴压缩试验和巴西盘拉伸试验不断调整细观参数与宏观特性，最终匹配得到合理的细观参数［8］.该过程不作为本文研究重点，仅列出本文的颗粒流细观参数，见表2.通过计算进路工程布置前后两个状态下边坡的稳定情况，对应力、位移进行了监测，并给出了安全系数指标，对比两个工况来分析强度折减法的适用性.3 结果分析与讨论3.1 布置进路前结果及分析结合图3，由图4应力场变化云图可以看出，770 m 台阶与坡面连接处发生应力集中；随着折减进行，770 m 及以上逐渐呈现应力集中带，模型未发生失稳破坏.在本模型计算中，整个迭代过程一共进行了4 次，模型未发生大的滑移或者倾倒现象，最终得到的安全系数为1.803，说明此状态下边坡稳定.表2 用于表征岩体的细观计算参数Table 2 Micro-parameters used to represent rock mass图4 开挖前边坡应力场随折减过程变化Fig.4 Stress field changes of the intact slope with reduction process3.2 布置进路后结果及分析建立开挖模型如图5 所示.主要于662，674，686 m 水平矿体位置垂直矿体走向长度进行巷道开挖.图6 是开挖后边坡应力场变化情况，在原边坡岩体中布置进路后，被开挖岩体原先所承受的应力会转移到周围岩体，造成局部岩体应力集中(图6a).围岩的应力集中程度超过其承载能力，就要发生变形、断裂，甚至大规模崩塌.折减过程中，空区上方发生明显应力集中逐渐扩展到边坡内部(图6c)，最终形成一条圆弧状的贯通应力集中带(图6d).图5 进路工程布置后计算模型Fig.5 General assembly of the PFCmodel after excavation图6 开挖后边坡模型应力场变化Fig.6 Stress field changes of the excaved slope图7 边坡破裂面贯通Fig.7 Slope failure with the coalescence of fractures边坡开挖后，呈现出局部破坏和整体滑移的变形趋势.颗粒间平均不平衡力与平均颗粒接触力的比值由最小的1.85 ×10-3 增加到5.20 ×10-3，模型失稳力急剧增加；由664 m 水平进路顶板的拉应力集中逐渐发展为顶板冒落，最终发展到从722 m 水平开始整体失稳垮落，颗粒连接键断裂带贯通至临空面(图7)，此时边坡失稳，边坡安全系数为1.183.3.3 分析与讨论通过对比边坡开挖扰动前后的稳定性状态，分析扰动前后边坡的变形破坏结果，然后计算得到边坡的稳定安全系数，发现边坡的安全系数由开挖前的1.803 降到开挖扰动后的1.183，安全系数降低，与预期结论一致.由于工程稳定判断本身有很多不确定性因素的影响，不同国家、行业的专家都有自己接受的安全系数标准.不同的计算方法和折减手段都直接影响安全系数的取值.基于离散单元的强度折减法虽然可以给出边坡稳定性的定量指标，但是与实际工程稳定的定性对应关系需要以后进一步验证.4 结论1)通过定义安全系数并选择一定的失稳判断准则，编写了基于颗粒流离散元的强度折减法，实现了边坡安全系数的定量化判定.2)基于黑山露天铁矿某边坡工况，计算了边坡未扰动和开挖扰动两种情况下边坡的安全系数，发现扰动前边坡安全系数为1.803，扰动后安全系数降为1.183，与预期结论一致.3)本文提出的强度折减法所得安全系数与工程实际的强度储备对应关系尚未进行验证，需要进一步研究.参考文献：【相关文献】［1］Xu Q J，Yin H L，Cao X F，et al.A temperature-driven strength reduction method for slope stability analysis［J］.Mechanics Research Communications，2009，36(2):224 -231.［2］Wei W B，Cheng Y M.Strength reduction analysis for slope reinforced with one row of piles ［J］.Computers and Geotechnics，2009，36(7):1176 -1185.［3］Jiang Q Q.Strength reduction method for slope based on a ubiquitous-joint criterion and its application［J］.Mining Science and Technology(China)，2009，19(4):452 -456. ［4］Fu W X，Liao Y.Non-linear shear strength reduction technique in slope stability calculation［J］.Computers and Geotechnics，2010，37(3):288 -298.［5］Yang T H，Wang P T，Yu Q L，et al.Effects of lateral opening angle on ore-drawing in pillarless sublevel caving based on PFC2D［C］//International Symposium on Geomechanics and Geotechnics:From Micro to Macro.Shanghai，2010:649 -654.［6］周建，王家全，曾远，等.颗粒流强度折减法和重力增加法的边坡安全系数研究［J］.岩土力学，2009，30(6):1549 -1554.(Zhou Jian，Wang Jia-quan，Zeng Yuan，et al.Slope safety factor by methods of particle flow code strength reduction and gravity increase［J］.Rock and Soil Mechanics，2009，30(6):1549 -1554.)［7］Cho N，Martin C D，Sego D C.A clumped particle model for rock［J］.International Journal of Rock Mechanics ＆ Mining Sciences，2007，44(7):997 -1010.［8］Yoon J S.Application of experimental design and optimization to PFC model calibration in uniaxial compression simulation［J］.International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences，2007，44(6):871 -889.。

ISSN 1671-2900 采矿技术 第20卷 第5期 2020年9月CN 43-1347/TD Mining Technology，Vol.20，No.5 Sep. 2020断层几何参数对岩质边坡稳定的敏感性分析*陈权川1，朱爱军1,2，李兰1，田翻1，陈建行1(1.贵州大学土木工程学院，贵州贵阳550025；2.贵阳建筑勘察设计有限公司，贵州贵阳550009)摘要:以某露天矿边坡为例，结合FLAC3D内置强度折减法与数理统计方法探讨了断层几何参数对边坡稳定性影响的敏感程度。

利用极差法和单因素敏感性分析，选取断层厚度、断距、断层倾角以及相对临空面距离4个因素进行4因素4水平的边坡稳定性正交试验，结果表明，断层几何参数对边坡稳定性影响顺序为：倾角＞相对临空面距离＞断距＞断层厚度。

研究成果可为含断层岩质边坡的稳定性分析和支护设计提供有效的理论指导。

关键词:断层;正交试验;极差分析;敏感性分析;安全系数0 引 言天然岩体经历漫长的地质演变后，内部往往会形成大量复杂且具有空间几何特征的结构面，包括岩层层面、节理裂隙、软弱夹层以及断层等。

断层的存在破坏了岩体的完整性和力学不连续性，其物理力学性质较完整岩体差。

经研究表明，工程建设中，断层的存在直接影响了边坡的安全性，由于其特殊的空间展布情况，组合类型多样，破坏模式较为复杂，一直成为地质工作者和工程界研究的重难点。

大量学者对此展开了一系列研究，曹兰柱[1-2]等以露天矿边坡为工程背景，运用FLAC3D模拟分析得出了含断层边坡的变形破坏机理并揭示了复合边坡稳定性随断层和边坡相对空间位置不同的变化规律。

杨继红[3]等采用数值模拟研究了某含二级结构面的坝体边坡的变形破坏模式，指出断层空间展布对边坡变形与稳定性起主导因素。

王东[4-5]等基于理论指导和数值软件，阐明了断层空间位置对顺倾层状边坡变形破坏模式与稳定性的影响。

陈凤阳[6]等对比分析了不同断层倾角对顺倾层状边坡的稳定性影响并探讨了该类边坡的变形破坏规律。

土质路堤高边坡稳定性及力学参数分析郭立华【摘要】为确定某道路工程土质路堤高边坡的稳定性状态,采用Midas有限元分析软件对该填土高边坡在天然状况下的边坡内应力及位移分布进行了数值分析,并结合极限平衡方法,计算出天然工况下该路堤边坡每个土条在最危险滑动面上的安全系数与土条力学参数的变化关系.研究结果表明:该边坡很可能在中部产生坡面凸出和坡面剥落破坏,且具有沿着圆弧面产生滑移破坏的特征.靠近坡顶位置土体的安全系数最大,土条底部的法向应力、抗剪应力、剪应力、内摩擦角从坡顶到坡脚均表现为先增大后减小的变化趋势,土条底部的黏聚力则变化不大.该路堤边坡的稳定性安全系数较小,不符合规范中的安全设计要求,需采取工程加固措施.研究成果为该边坡工程提供了良好的施工指导.【期刊名称】《湖北理工学院学报》【年(卷),期】2018(034)002【总页数】6页(P48-52,63)【关键词】土质路堤;高边坡;稳定性;数值分析;力学参数【作者】郭立华【作者单位】山西省交通科学研究院,山西太原030006【正文语种】中文【中图分类】U416.1边坡的稳定性问题一直是工程中需要重视的一项工作，尤其是人工修筑的土质路堤高边坡的稳定性问题。

在填土性质、修筑方法、外界荷载及环境影响等多重因素的作用下，土质路堤边坡的破坏机制将更为复杂。

因此，针对这类土质路堤高边坡，研究土质路堤高边坡稳定性将对解决边坡稳定性问题具有重要的价值。

随着高边坡这类特殊工程问题的涌现，相关的研究理论得到了发展和充实，分析方法也逐步从定性及不确定性分析向定量和确定性发展。

其中，定性分析方法主要以工程类比法和图解法为主[1-2]，定量分析主要以刚体极限平衡分析法、极限分析法及数值分析法为主[3-5]。

在定量分析中，数值分析法可以对形状不规则以及土体材料非均质的边坡进行分析，同时使土体的“应力-应变”关系满足合适的本构关系，受力情况较为严格地满足平衡方程及内力作用关系，并逐步成为目前较为主流的一种分析方法。

边坡稳定性分析范文首先，确定边坡的几何形状、岩土物理力学参数和边坡下方地层情况非常重要。

边坡的几何形状和大小直接影响到边坡的稳定性，岩土物理力学参数是进行力学分析的基础，而边坡下方地层情况则对边坡的稳定性有重要影响。

其次，建立边坡的力学模型是进行边坡稳定性分析的关键步骤。

力学模型可以是二维平面模型，也可以是三维空间模型，其选择应根据实际情况和分析目的来确定。

一般来说，二维平面模型适用于较简单的边坡，而三维空间模型适用于较复杂的边坡。

然后，确定荷载条件和边界条件是进行稳定性分析的基础。

荷载条件包括自重、附加荷载（如雨水、地下水等）和地震作用等，边界条件包括边坡上部和下部的约束情况。

荷载条件和边界条件的合理确定对于分析结果的准确性和可靠性非常重要。

稳定性分析是边坡稳定性分析的核心内容，也是最关键的步骤之一、常用的稳定性分析方法包括平衡法、极限平衡法、有限元法等。

平衡法是最简单也是最基本的稳定性分析方法，它假设边坡在稳定状态下满足力学平衡条件，通过比较剪切抗力和剪切力矩之间的关系来评估边坡的稳定性。

极限平衡法是在平衡法的基础上引入潜在滑移面，通过比较潜在滑移面上的剪切抗力和剪切力矩之间的关系来评估边坡的稳定性。

有限元法是一种数值分析方法，通过离散化边坡为有限个单元，并在每个单元内求解力学平衡方程来分析边坡的稳定性。

最后，根据分析结果确定相应的加固措施是边坡稳定性分析的最终目的。

根据边坡的具体情况和不同的加固要求，可以采取不同的加固措施，如加宽边坡、设置挡土墙、增加护坡等。

加固措施的选择应综合考虑边坡的稳定性和经济性。

总之，边坡稳定性分析是对地表或岩石边坡进行稳定性评估和分析的一项重要工作。

通过准确地评估和分析边坡的稳定性，我们能够确定边坡的安全系数，并采取相应的加固措施，以确保边坡的安全运行和保护环境的稳定。

边坡稳定不确定性分析方法发展动态作者：辛立平来源：《科技视界》2015年第03期【摘要】为了更好的应用边坡稳定性分析的不确定分析方法，本文通过逐一阐述常用的不确定性方法各自的主要原理、特点及其优缺点，并应用举例。

综合评价了各种不确定分析方法，并对其方法的发展趋势做了初步探讨。

【关键词】边坡;稳定性;分析方法边坡稳定性分析是岩土工程的一个重要研究内容，现在主要应用的边坡稳定性分析方法是刚体极限平衡法和数值分析方法，它们都是确定性分析方法。

但是边坡稳定性还受到一些不确定性因素的影响，而且随着近些年来工程规模的逐渐频繁和扩大，对于边坡稳定性精度要求变高，不确定分析方法的应用有助于人们更全面、更好的分析边坡的稳定性。

1 可靠度分析法边坡稳定性可靠度分析方法是基于概率论与数理统计的知识，随机变量是影响边坡稳定的各种因素。

随机变量常包括：边坡岩体的材料性能、边坡几何尺寸和外部荷载[1]。

边坡稳定可靠度分析方法在最近几年有了许多新的发展，吴振君等[2]提出的可靠度分析方法基于土体参数空间变异性模拟，对土体参数波动范围的估算，考虑了土坡地质成因的分析方法;李典庆等[3-4]提出的认知聚类分区方法是分析相关非正态变量可靠度问题一种新的全局优化方法;苏国韶等[5]提出的边坡可靠度分析的高斯过程方法，是一种将高斯过程机器学习与重要抽样方法相结合的方法;唐朝晖等[6]通过对填土边坡不确定的分析，结合可靠度分析原理，建立填土体边坡可靠度分析流程。

2 模糊综合评价法模糊综合评价法是根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，即对受到多种因素制约的事物或者对象用模糊数学做出一个总体的评价。

它的特点是结果清晰，系统性强，能较好地解决模糊的、难以量化的问题，适合解决各种非确定性问题。

模糊综合评判法的关键是评价模型的准确建立，而隶属度和评价因子权重的确定是准确建立模型的重点。

洪海春等[7]在考虑了影响边坡的主控因素，进行模糊数学分析建立一套模糊评判方法。

岩质边坡稳定坡角影响因素及其确定方法刘春龙;张志强;袁继国;刘莹莹【摘要】目前研究岩质高边坡稳定性的方法很多,但研究边坡开挖后稳定性及边坡坡角与结构面倾角的关系却较少,且多运用数值分析方法确定岩质高边坡的稳定性,很少用解析解的方法.基于块体的极限平衡理论,岩质高边坡发生整体破坏,其滑移面为顺层直面,推导出岩质高边坡受结构面控制的最小安全系数解析解.分析解析表达式中各个参数对确定影响边坡稳定性的敏感性因素,表明受结构面影响的岩质高边坡安全系数与岩体的黏聚力、内摩擦角成线性正比关系,与岩体重度、边坡高度和边坡坡角成反比,随着结构面倾角的增加而呈先减后增的趋势,据此得出在既定的安全系数下岩质高边坡稳定坡角的解析解,分析得出受结构面控制的岩质边坡稳定坡角与黏聚力、内摩擦角、边坡坡高和安全系数等的关系曲线.通过对已有工程实例的计算分析,比较理论公式和数值模拟计算结果的差异,证明理论公式可以应用于实际工程之中.【期刊名称】《水利水运工程学报》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】7页(P23-29)【关键词】岩质边坡;平面滑动;极限平衡;参数敏感性;稳定坡角【作者】刘春龙;张志强;袁继国;刘莹莹【作者单位】西安理工大学岩土工程研究所,陕西西安710048;西安理工大学岩土工程研究所,陕西西安710048;西安理工大学岩土工程研究所,陕西西安710048;西安理工大学岩土工程研究所,陕西西安710048【正文语种】中文【中图分类】TU457目前，我国大多数山区工程建设项目(路桥或水电工程等)都是在高边坡地形条件下进行，随着工程建设的增多，人们越来越意识到边坡稳定性对工程安全的重大影响。

近年来，国内外研究人员对岩质高边坡的稳定性进行了大量研究。

黄润秋[1-2]对岩石高边坡发育的动力过程及其稳定性控制进行了总结分析，提出高边坡稳定控制应该在时效变形的阶段完成，且越早控制越有利。

李宁等[3-4]讨论了岩质边坡在动力荷载作用下的稳定性，认为在动力荷载下应以动安全系数的变化分析边坡的稳定性。

填土物理力学性质对路堤边坡稳定性影响的数值模拟郭志柳;陈建东;吴鹏【摘要】The stability of embankment is directly affected by Physical and mechanical properties of embankment fill. The physical mechanics parameters of embankment fill, such as elasticity coefficient, poisson's ratio, cohesive force angle of internal friction, to stable influence rule to the slope of embankment is discussed using the FLAC3D numerical analysis software. The conclusions give some references for the selection of embankment filling material in the process of constructing a highway.%路堤填土的物理力学性质直接影响着路堤边坡的稳定性,采用FLAC3D数值分析软件探讨了路堤填土的弹性模量、泊松比、凝聚力、内摩擦角等物理力学参数对路堤边坡稳定性的影响规律.研究结论对公路建设过程中路堤填料的选择具有一定的参考价值.【期刊名称】《江西理工大学学报》【年(卷),期】2012(033)001【总页数】4页(P35-38)【关键词】物理力学性质;路堤边坡;稳定性;数值模拟【作者】郭志柳;陈建东;吴鹏【作者单位】江西理工大学建筑与测绘工程学院,江西赣州341000;江西理工大学建筑与测绘工程学院,江西赣州341000;江西省赣南公路勘察设计院,江西赣州341000;江西省万安县交通运输局,江西万安343800【正文语种】中文【中图分类】TU411路堤边坡稳定性问题是岩土工程领域研究的热点问题.作为填筑在地基上的带状土体结构物,路堤边坡稳定性受路堤填料性质、地基土性质、边坡坡率、计算方法、排水、路堤边坡防护等多方面因素的影响.许多学者对该方面的研究做了大量有意义的工作.邓卫东[1]研究了复杂地基形式对路堤边坡稳定性的影响,同时通过模型试验研究了雨水的渗流作用对路堤边坡稳定性的影响.焦永斌等[2]基于水在边坡中的渗流作用，介绍了有限元法在分析该种情况下边坡稳定性的分析方法和步骤.张斌[3]应用极限平衡法和ADINA有限元软件分析了高填路堤的稳定性以及变形.黄国平等[4]考虑与边坡失稳直接相关的影响因素，根据专家评判法和判断矩阵法确定各因素的权重，并赋予稳定性等级不同比例的分值，建立了边坡稳定性预测评分表.陈敏华[5]研究了利用能量法分析修筑于软土地基上路堤边坡的稳定性问题.李汝成等[6]选取济邵高速公路一典型路段的泥岩-土混填路堤边坡进行人工降雨模拟试验，对边坡土体中的孔隙水压力、边坡土压力和变形进行监测；探讨雨水入渗对路堤边坡稳定性的影响，推断滑坡的形成机制和预测边坡的稳定发展趋势.董云等[7]结合依托工程的现场勘察和室内外试验结果，建立有限元模型，对路堤填筑前后及不同水位渗流条件下原河堤及路堤的稳定性进行了模拟计算和分析.杨让宏等[8]通过分析目前青藏铁路多年冻土区斜坡路堤稳定性状况的本质特点，结合目前稳定性计算分析方法研究现状，切合实际地提出了从热学和力学两方面分别进行分析和计算，并综合了评价斜坡路堤稳定性的方法.各位专家从不同的角度分析了路堤边坡的稳定性，但从路堤填料本身的物理力学性质上，更精细（精确）地分析其对路堤边坡的影响至今尚未见报道.基于以上分析，在建立基本模型的基础上，通过改变路堤填土的弹性模量、泊松比、凝聚力、内摩擦角等物理力学参数，采用数值分析软件FLAC3D分析路堤边坡的安全系数随路堤填土各物理力学参数的变化情况，为在公路建设中路堤填料的选择提供一定的参考.以下列基本模型（见图1）和基本模型的几何物理力学参数（见表1）为分析的基本条件，计算该基本条件下路堤边坡的安全系数.建立FLAC3D分析模型并进行安全系数计算.图2和图3分别为分析模型和剪应变增量图.从分析结果可以看出在基本模型和基本参数的情况下，该路堤边坡的安全系数FS=1.10.在表1基本参数的情况下，改变路堤填土弹性模量E的大小，考虑弹性模量为15 MPa、25 MPa、28 MPa、30 MPa、40 MPa、50 MPa 7种取值，采用FLAC3D软件分析路堤边坡安全系数Fs随弹性模量E的变化情况及其弹性模量E 对路堤沉降的影响情况，计算得到的填土不同弹性模量E下路堤边坡的值Fs见下表2.从表2可以看出安全系数为定值Fs=1.10，即路堤填土的弹性模量E对路堤的稳定性几乎没有影响.图4为路堤表面在不同弹性模量E下的z方向位移（即路堤表面沉降）情况，从中可以看出：（1）同一弹性模量E下，路堤表面各点的沉降量由路堤中心向边缘逐渐减小，并不成线性变化.（2）路堤表面距路堤中心10 m内沉降量随填土弹性模量E的增加而减小.10 m 范围外，路堤表面沉降量大幅增加，距路堤中心位置15 m位置沉降量最大，即此处为路堤滑动面贯通位置.当弹性模量小于20 MPa时，沉降量随E的变化较快，当弹性模量大于20 MPa，沉降量随E的变化较平缓.在表1基本参数的情况下，改变路堤填土泊松比μ的大小，考虑泊松比为0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45 7种取值，采用FLAC3D软件分析路堤边坡随泊松比μ的变化情况，计算得到填土不同泊松比μ下路堤边坡的Fs值见表3. 从表3可以看出安全系数为定值Fs=1.10，即路堤填土的泊松比μ对路堤边坡的稳定性几乎没有影响.图5为μ=0.15下的路堤边坡剪应变增量及其位移图.从中可以看出，边坡滑动位置贯穿于坡底和左半幅路基表面1/4处的位置，边坡的最大水平位移在坡底位置. 图6和图7为在不同泊松比μ下路堤表面的z方向位移（即路堤表面沉降）情况，从中可以看出：（1）同一泊松比μ下，路堤表面各点的沉降量由路堤中心向边缘逐渐减小，并不成线性变化，在距路堤中心10 m内，z方向变化较平缓，几乎为水平直线；10m以外，沉降量变化较快且数值较大，最大沉降位置在距边坡边缘约5 m位置，可以认为该位置为路堤边坡表面最危险破坏滑动位置.（2）路堤表面的沉降量随填土泊松比μ的增加而减小，距路堤中心10 m内的具有线性关系，距路堤中心10 m外沉降量变化较大.当泊松比μ＝0.2时，沉降量发生突变，其大小比相邻泊松比的情况下较小，总体趋势还是沉降量随泊松比增多而减小，且线性较陡.坡角水平位移与填土泊松比的关系见图8，从中可以看出，坡角的水平位移随泊松比的增大而减小.但在泊松比为0.2处有突变，此时坡角的水平位移比相邻泊松比时较小.在表1基本参数的情况下，改变路堤填土凝聚力c的大小，考虑凝聚力为5 kPa、10 kPa、15 kPa、20kPa、25kPa、30kPa、35kPa7种取值，采用FLAC3D软件分析路堤边坡随凝聚力c的变化情况，绘制c-Fs关系曲线及其拟合公式如图9.图10为c=30时路堤边坡的安全系数、剪应变增量云图和速度矢量图.从图9～图10可以看出，随着粘聚力的增大，边坡的安全系数呈线性增大.分析原因主要是粘聚力的增大，边坡的抗剪强度也增大，使得边坡的抗滑能力也增加，从而使边坡趋于稳定，即安全系数增大.图10还可以明显看出塑性贯通区域，即路堤边坡的潜在滑动面，速度矢量图表明滑动面外侧区域各网格点的速度明显大于其他区域，说明这一区域已经出现滑动，即该区域发生了破坏.在表1基本参数的情况下，改变路堤填土内摩擦角ψ的大小，考虑填土内摩擦角为12°、14°、16°、18°、20°、22°、24°7种取值，采用FLAC3D软件分析路堤边坡安全系数Fs随填土内摩擦角ψ的变化情况，绘制ψ-Fs关系曲线及其拟合公式如图11.从图11可以看出，随着粘聚力的增大，边坡的安全系数呈线性增大.比较该模型c-Fs和ψ-Fs关系式：式（2）中斜率k2=0.0380大于k1=0.0217，即在该模型中，摩擦角比粘聚力对路堤边坡的稳定性影响较大.经过对影响路堤边坡稳定性的填土物理力学性质进行数值模拟分析，可以得出以下结论：（1）路堤填土弹性模量和泊松比对路堤边坡的稳定性没有影响，安全系数为定值.但对路堤的沉降有一定程度的影响，沉降量随填土弹性模量、泊松比的增加而成非线性减小.（2）路堤边坡安全系数与填土粘聚力、内摩擦角分别成线性关系，安全系数随着粘聚力、内摩擦角的增大而成线性增大，边坡趋于稳定，通过分析c-Fs和ψ-Fs 的关系，得出摩擦角比粘聚力对路堤边坡的稳定性影响较大.（3）路堤边坡的安全系数随边坡的坡率、填土高度的增加而减小，并分别符合幂公式Fs＝0.8593·i-0.6032、Fs＝41667i-0.4436.考虑路堤填料的物理力学性质对路堤边坡稳定性的影响，对公路建设过程中路堤填料的选择具有一定的指导作用.【相关文献】[1]邓卫东.高填路堤稳定性研究[D].西安：长安大学，2003.[2]焦永斌，吴祥松，刘小生.应用有限元法求解有渗流的边坡稳定性问题[J].南方冶金学院学报，2003，24(1)：49-53.[3]张斌.山区公路高填路堤稳定性和变形研究[D].福州：福州大学，2005.[4]黄国平，康斌.边坡稳定性量化评价方法探讨[J].江西理工大学学报，2007，28(1)：51-53.[5]陈敏华.软基上路堤稳定性能量分析法的研究[D].北京：铁道科学研究院，2007.[6]李汝成，王复明.降雨入渗对泥岩-土混填路堤稳定性的影响[J].岩石力学与工程学报，2008，27(11)：2260-2266.[7]董云，何卫忠，孙蔚.隔堤填筑路堤的稳定性及变形破坏模式分析[J].岩土力学，2010，31(8)：2471-2478.[8]杨让宏，朱本珍.青藏铁路多年冻土区斜坡路堤的稳定性分析[J].岩土力学，2011，32(7)：2117-2122.。

岩土边坡稳定性分析与评估岩土边坡是指岩石或土壤质地的自然或人工边坡，其稳定性是建设工程和地质灾害防治中的重要问题。

本文将对岩土边坡稳定性分析与评估进行论述，以提供对相关领域的深入理解和应用。

一、岩土边坡稳定性分析方法岩土边坡稳定性分析是通过对岩土边坡的地质、力学性质进行综合评估，预测边坡的稳定性。

常用的分析方法主要包括：1. 落地力分析法：该方法通过分析边坡上下部位的土体重力、抗剪强度和应力状态等指标，以确定边坡的稳定性。

根据力学原理和经验公式，可以评估出边坡的安全系数，从而判断边坡的稳定与否。

2. 数值模拟方法：数值模拟方法通过建立岩土边坡的数值模型，在计算机上进行模拟和计算，得出边坡的稳定性分析结果。

其中，常用的数值模拟方法包括有限元法、有限差分法等，它们能更准确地模拟边坡的力学行为，提供更精确的稳定性评估结果。

二、岩土边坡稳定性评估指标岩土边坡的稳定性评估需要考虑多个指标，常用的指标包括：1. 安全系数：边坡的安全系数是评估边坡稳定性的重要指标。

安全系数是指边坡承受外力作用下抵抗破坏的能力与发生破坏的能力之比。

当安全系数大于1时，边坡稳定；当安全系数小于1时，边坡处于不稳定状态。

2. 边坡位移：边坡位移是指边坡发生变形的程度。

边坡位移较大时，可能导致边坡的稳定性下降，甚至发生滑坡、塌方等地质灾害。

因此，边坡位移的评估对预防岩土边坡灾害具有重要意义。

3. 边坡变形：边坡变形包括水平变形和垂直变形两个方向。

水平变形是指边坡顶部和底部在水平方向上的位移差异，而垂直变形是指边坡顶部和底部在垂直方向上的位移差异。

边坡变形对边坡的稳定性评估具有重要影响。

三、岩土边坡稳定性评估的应用岩土边坡稳定性评估在建设工程和地质灾害防治中有广泛应用。

具体应用包括以下几个方面：1. 工程建设中的岩土边坡稳定性评估：在道路、铁路、水利、矿山等工程建设中，对岩土边坡的稳定性进行评估是确保工程安全的重要环节。

通过分析和评估边坡的稳定性，可以制定相应的防治措施，确保工程的顺利进行。

存在荷载边坡的稳定性影响因素的敏感性分析作者：王乐来源：《价值工程》2019年第11期摘要：有鉴于有建筑物的边坡越来越多，而地震、边坡坡高、建筑物大小（即荷载大小）以及建筑物位置（即荷载位置）都对边坡稳定性有很大的影响，分清影响因素的主次，可以为治理此类边坡提供依据。

文章通过GEO-studio采用有限元法进行边坡数值模拟，通过正交实验法分析了各个因素对边坡稳定性影响的敏感性，发现影响边坡稳定性因素的主次顺序为：坡高H影响最大，其次是荷载距离L，荷载P与地震加速度α相差无几。

通过模拟分析发现，荷载距离大于12m时，荷载位置对边坡稳定性影响就微乎其微了。

Abstract： In view of the increasing number of slopes in buildings， earthquakes， slope heights， building sizes （load sizes） and building locations （load locations） have a large impact on slope stability. Distinguishing the primary and secondary factors of influence can provide a basis for the treatment of such slopes. In this paper， the numerical simulation of slope is carried out by GEO-studio using finite element method. The sensitivity of each factor to the stability of slope is analyzed by orthogonal experiment. The order of the factors affecting the stability of slope is found： ;the influence of slope height H is the largest， followed by the load distance L， and the load P is almost the same as the seismic acceleration α. Through simulation analysis， it is found that when the load distance is greater than 12m， the impact of the load position on the slope stability isnegligible.关键词：边坡稳定性;敏感性分析;荷载位置;荷载大小;地震Key words： slope stability;sensitivity analysis;load location;load size;earthquake中图分类号：TU413.6+2 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 文献标识码：A ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;文章编号：1006-4311（2019）11-0147-030 ;引言随着城市快速发展，出现了越来越多的人工邊坡，相当一部分的人工边坡上面是有建筑物的;曹思威[1]就此利用FLAC3D研究了边坡上建筑物荷载以及荷载位置变化对边坡稳定性的影响，发现当荷载位置距离边坡大于12m以后，荷载位置对边坡稳定性影响微乎其微了。

基于正交设计的土体参数对边坡稳定性影响研究
李鹏;孙睿祺;罗瑞翔
【期刊名称】《河南城建学院学报》
【年(卷),期】2024(33)2
【摘要】为了探究黏聚力、内摩擦角、抗拉强度、重度等土体参数对边坡的稳定性、边坡位移响应和锚杆轴力响应的敏感性的影响,利用FLAC 3D软件建立了均质土边坡计算模型,结合正交试验层次分析法,设计并实施多组数值计算方案。

通过强
度折减法计算不同参数组合下的边坡安全系数,并结合动静力分析,全面评估各土体
参数对边坡稳定性的影响。

研究结果表明:在静力条件下,未锚固边坡的安全系数受
重度影响最大,而锚固边坡则受内摩擦角影响最显著;在动力条件下,重度、内摩擦角、黏聚力和抗拉强度对边坡永久水平位移和锚杆轴力的敏感性依次递减;不同工况下
边坡的动静力稳定性表现出显著差异,其锚杆轴力沿杆长呈现纺锤形分布,其中边坡中、下部锚杆轴力较大。

研究结果可为边坡稳定性分析和锚固设计提供理论参考,
有助于优化工程实践中的边坡加固措施,提高工程安全性。

【总页数】9页(P43-50)
【作者】李鹏;孙睿祺;罗瑞翔
【作者单位】河南神马氢化学有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU43
【相关文献】
1.土体抗剪强度参数统计特性对边坡可靠性影响研究
2.黄土边坡的稳定性计算参数对边坡稳定性安全系数的影响研究
3.土体强度参数对边坡稳定性的影响
4.土体参数对边坡稳定性的影响分析
5.基于正交设计的锚杆支护参数对土质边坡稳定性影响的研究
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0引言目前研究水在土壤中的渗流规律的模型很多，如VanGenuchten 模型参数（简称VG 模型）[1]、Muale 模型[1]、Campbell 模型[2]等。

获取VG 模型参数常用的方法有通过计算软件拟合以及通过实验设备测出，但不论是哪一种方法获取的VG 模型参数都是有误差的，本文通过微调VG 模型参数，研究VG 模型中5个参数α、n 、饱和含水量θs 、残余含水量θr 以及饱和渗透系数K s 的扰动对边坡的稳定性系数影响，并进行敏感性分析。

敏感性分析是指当我们对模型进行数值模拟时，模型参数的变化对模拟结果的影响程度，判断各个模型参数对模型结果的重要程度[3]。

当前，对边坡稳定性分析中主要考虑的因素有土体容重γ、粘聚力c 及内摩擦角ϕ，如彭小云等[4]基于灰度关联分析法分析了影响高边坡稳定的因素，结果显示重力及滑动面的强度参数是影响边坡稳定的主要因素。

VG 模型方面国内研究主要是VG 模型的应用及参数的获取。

其中范严伟等[5]利用HYDRUS-1D 模型，分析了不同土壤条件下VG 模型中饱和含水量、残余含水量、系数及饱和渗透系数对土壤水分特征曲线的影响，发现系数和饱及渗透系数n 与湿润锋运移距离成正相关，而系数a 及残余含水量与湿润锋成负相关。

徐付桥等[6]研究了VG 模型参数的选取对碱水层二氧化碳封存的影响。

杨红等[7]基于VG 模型研究了有机肥对土壤水分特征曲线的影响，表明VG 模型可以较好拟合土壤水分特征曲线。

田东方等[8]研究了尿素浓度对土壤水分特征曲线的影响，建立了可以考虑尿素浓度影响的VG 模型。

彭建平等[9]提出了一种用MATLAB 确定VG 模型参数的方法。

本文利用Carsel and Parrish （1988）[10]文章中砂土、粉土、粉质粘土的VG 参数，然后将原参数上调10%、20%以及下调10%、20%，以GEO-sudio 软件分析VG 模型中系数n 、α、饱和含水量θs 、残余含水量θr 以及饱和渗透系数K s ，5个因素对边坡中土体稳定性系数的影响，并通过正交试验设计分析进行VG 模型参数敏感性分析。

影响边坡稳定因素分析2内蒙古自治区赤峰市林西县应急管理局内蒙古赤峰024000摘要：基于Geo-slope软件，采用摩根斯特-普莱斯（Morgenstern-Price）法求解不同参数条件下的49个均质边坡的安全系数。

计算出各影响因素变化与边坡稳定系数变化的大小, 从而确定各因素对均质边坡稳定系数变化的敏感性大小。

结果表明, 土体的粘聚力、内摩擦角对边坡稳定性的影响最为敏感, 坡角、坡高的影响次之, 为实际边坡工程的合理有效设计及边坡治理提供了参考。

关键词：边坡安全系数;参数影响; 摩根斯特-普莱斯（Morgenstern-Price）法1 引言在边坡工程中，影响边坡稳定除了有岩土性质、风化作用、水的作用等地质物理参数，还有地形地貌的几何形状的影响，比如临空面的存在及其坡度的的陡缓都直接与边坡的安全系数直接相关。

它们对边坡安全稳定敏感程度有的敏感大, 有的敏感小，但在这些几何、地质物理参数由于量纲不一样，不可能直接比较出这些参数对边坡稳定贡献程度。

边坡稳定系数影响因素的敏感性分析 , 是指定量地分析影响边坡稳定的各因素与边坡稳定系数之间的相关性 ,即分析各因素的变化对于边坡稳定安全系数的变化幅值。

在本文中通过在均质边坡众多的影响因素中，依次改变单个因素找出导致边坡失稳的主导因素。

目前,关于边坡稳定影响因素的敏感性研究 ,许多学者作了大量的工作[1-5] ,取得了不少成果。

但对各因素敏感性分析结果却存在一定的差异 ,如文献[2]中认为土体内摩擦角为主要影响因素 ,粘聚力及地下水以及高度次之;文献[3]中认为土质边坡破坏形式沿某一圆弧滑移破坏时(包括线形滑动破坏)最重要的影响因素为坡高和坡角 ,在排除边坡线形破坏的特殊情况后 ,最重要的影响参数才是粘聚力和坡角;文献[4]中认为参数的敏感性由大到小为粘聚力、内摩擦角;文献[5]中认为参数敏感性由大到小为粘聚力、重度、内摩擦角。

本文基于Morgenstern-Price法,对某一土质边坡求解稳定系数, 然后将其中的一个影响因素在基准值附近变化 ,同时保持其他因素水平不变,计算出该因素不同取值条件下的边坡稳定系数。