第8章 边坡岩体稳定性分析

边坡岩体稳定性分析的计算方法随着世界经济的发展和科技进步，边坡岩体稳定性分析也变得越来越重要。

稳定性分析可以帮助工程师和地质学家了解边坡岩体构造特征，判断边坡是否稳定，如果发现不稳定，可以采取措施进行稳定性锚固，改善边坡安全性。

因此，边坡岩体稳定性分析的计算方法受到广泛的关注。

二、边坡岩体稳定性分析的基本概念边坡岩体稳定性分析是指，通过对边坡岩体构造状况的详细研究和计算，判断边坡是否稳定。

边坡岩体稳定性分析的基本概念包括三大部分：滑移平面、滑力及抗滑力。

首先，滑移平面是指在滑力下，边坡岩体可能发生滑移的晶体层平面。

其次，滑力指的是边坡岩体在滑移平面上受到的拉力，是影响边坡稳定性的最主要因素。

最后，抗滑力是指边坡岩体内部结构强度对滑力的抵抗力，一般情况下，抗滑力要大于滑力，才能保证边坡的稳定性。

三、边坡岩体稳定性分析的计算方法边坡岩体稳定性分析的计算方法可以分为四大类：地质位置、滑力场理论、Dawson缓倾斜理论和多学科联合分析。

（1）地质位置法地质位置法是根据边坡岩体构造、岩性和地质条件来判断边坡的稳定性的方法。

通过有限的基础地质调查，可以掌握边坡的构造特征，从而预测边坡的稳定性。

（2）滑力场理论滑力场理论是根据边坡岩体的重力力和普朗特力及其他力学参数，绘制地质滑力场理论模型，分析滑力场分布，从而预测边坡的稳定性。

（3）Dawson缓倾斜理论Dawson缓倾斜理论和滑力场理论有许多共同点，都是根据重力力和普朗特力来分析边坡的稳定性的方法。

但与滑力场理论不同的是，Dawson缓倾斜理论更多的考虑边坡地表和深层岩体以及地基土体的影响，这为判断边坡的稳定性提供了较全面的信息。

（4）多学科联合分析多学科联合分析是指识别边坡岩体构造特征、岩性和地质条件，综合地质滑力场理论、Dawson缓倾斜理论以及实测地质资料、地震动力学、力学地质学等多学科的知识，分析并综合评估边坡的稳定性的方法。

四、总结边坡岩体稳定性分析的计算方法可以分为地质位置法、滑力场理论、Dawson缓倾斜理论和多学科联合分析四大类。

边坡稳定性分析方法至今为止，广大学者针对边坡稳定性的分析方法主要包括以下两个方面。

(一)定性分析方法此方法的研究对象主要包括边坡稳定性的影响因素、边坡失稳破坏时的力学作用、边坡的工程价值等，以及结合边坡的形成历史，从定性的角度解释和说明了边坡的发展方向及稳定性情况。

该方法的优势在于充分地分析了影响边坡稳定性中各个因素的相互作用关系，能够快速地评价边坡的自稳能力。

具体包括以下几个方面：(1)自然历史分析法自然历史分析法主要是通过分析边坡发育历史进程中的各种自然影响因素，包括边坡自身的变形情况、发育程度以及边坡分布区域的地貌特征、岩层性质、构造活动等，进而评价边坡的总体情况和稳定性特征，同时也可以预测将来可能导致边坡变形和失稳的触发因素。

该方法对边坡稳定性所做出的评价是从边坡的自然演化方面入手的。

(2)工程地质类比法工程地质类比法首先需要对边坡概况进行充分了解，包括组成边坡的岩体岩性、产状和结构面特征。

然后将目前已知的边坡稳定性情况和需要研究的边坡进行对比，记录两者之间的相似性与差异性，以此分析出所要研究边坡的稳定性情况和破坏模式。

为了能够准确地类比分析，就需要对现有边坡的环境地质条件进行全面的调查记录，并建立数据库。

该方法能够大致判断出研究对象的稳定性发展状况和趋势。

(3)图解法图解法通过在示意图上表示出边坡本身各类参数的组合关系来对边坡的稳定情况、破坏特征、破坏因素以及未来的发展方向进行分析。

常用的图解法包括极射赤平投影、边坡等比例投影等。

该方法的优势在于可以直观地表示影响边坡稳定性的因素。

(二)定量分析方法此方法主要通过数值法和极限平衡法等数学手段，依靠计算软件，更加精确地给出满足实际情况的边坡稳定性分析结果。

(1)极限平衡法主要是按照摩尔-库伦强度准则，通过分析作用在土体上的静力平衡条件来判断边坡的稳定性情况，最常见的极限平衡法是条分法，该方法经过100多年的发展，已经成为目前工程实践中使用最为广泛的一种方法。

边坡岩体稳定性分析的计算方法边坡岩体稳定性分析是地质工程设计工作中十分重要的一部分，是评价和研究边坡岩体稳定性的重要方法之一。

随着地质工程的发展，计算机技术的发展和应用，计算边坡岩体稳定性的方法也在不断发展和完善。

本文介绍了边坡岩体稳定性分析的计算方法，以及计算边坡岩体稳定性的重要步骤和要素。

二、边坡岩体稳定性的计算方法1.计算要求计算边坡岩体稳定性的要求是首先进行岩体的力学性质分析，确定岩体的抗剪强度和抗压强度，以及岩体的尺寸、形状、排列结构和构造；随后确定边坡的几何形状参数和水文地质因素，以及重力作用体系的参数；最后，按照边坡分析方法进行计算，确定边坡岩体的稳定系数。

2.计算过程（1）岩体力学性质分析。

首先分析岩体的抗剪强度和抗压强度，其次施加水平和垂直运动，确定岩体的变形特性；（2）边坡几何形状分析。

确定边坡的几何形状参数，包括坡度、坡面宽度、坡面长度等，同时确定水文地质因素，如雨水、渗水、地下水等；（3）重力作用体系分析。

确定边坡岩体的重力作用体系，包括自重、滑移压力、地下水压力、渗水压力等；（4）运用边坡分析方法计算边坡岩体的稳定性。

可以采用等效滑动面法、艾里克斯准则、薛定谔方程等方法，计算边坡岩体的稳定性。

三、边坡岩体稳定性分析的要素1.岩体力学特性岩体的抗剪强度和抗压强度是影响边坡岩体稳定性的主要因素之一。

岩体的抗剪强度可以通过抗拉强度、抗折强度等相关试验来测定，而抗压强度可以通过抗压强度试验、岩石试验等来确定。

2.边坡几何参数边坡几何参数是指边坡的坡度、坡面宽度、坡面长度等参数，这些参数是影响边坡岩体稳定性的重要因素。

一般来说，边坡坡度越陡，边坡稳定性越低；坡面宽度、坡面长度越小，边坡稳定性越低。

3.水文地质条件水文地质条件是指边坡周围的雨水、渗水、地下水等情况，这些条件也是影响边坡岩体稳定性的重要因素。

一般来说，边坡周围有大量雨水、地下水时，边坡稳定性就会变差。

4.重力作用体系重力作用体系是指边坡岩体受到的重力、滑移压力、地下水压力、渗水压力等因素的综合作用，这也是影响边坡岩体稳定性的重要因素。

岩体边坡稳定性分析岩体边坡稳定性分析的基本方法包括稳定性判据方法、数值模拟方法和经验方法。

稳定性判据方法是基于力学和应力分析理论，通过计算边坡上的剪切力和抗剪强度之间的平衡关系判断稳定与否。

常用的稳定性判据方法有穆勒布朗判据、圈内法、切β法等。

数值模拟方法是采用数学模型和计算机模拟手段，通过求解边坡稳定方程来评估稳定性。

经验方法则是基于大量岩体边坡的实测数据和统计分析得出的经验公式，使用方便但适用范围有限。

岩体边坡稳定性分析的主要因素包括地下水、岩体力学性质、边坡几何形状以及外荷载。

地下水对岩体边坡稳定性有着明显影响，当地下水位上升时，岩体边坡的稳定性会降低。

岩体力学性质包括岩石的抗剪强度、内摩擦角、岩石的断裂性质等，这些参数对边坡的稳定性具有重要影响。

边坡几何形状是指边坡的坡度和几何形态，不同几何形状会导致不同的应力分布规律，从而影响边坡的稳定性。

外荷载是指施加在边坡上的荷载，包括重力荷载、地震力、降雨等。

岩体边坡的稳定性评价指标通常包括安全系数、位移、应力等。

安全系数是评价边坡稳定性的定量指标，其定义为边坡承受力与破坏力之比。

一般来说，当安全系数大于1时，边坡处于稳定状态。

位移是指边坡因外力作用而发生的位移量，其用于评估边坡的破坏程度和变形情况。

应力是指边坡内部岩体所受到的力，根据岩石力学理论，应力越大，边坡稳定性越差。

下面以一个具体的岩体边坡案例为例，进行稳定性分析。

假设岩体边坡的长宽比为1:1，坡度为30度，岩体内摩擦角为30度，地下水位在岩体底部，当地下水位上升时岩体的抗剪强度降低。

根据穆勒布朗判据，可以计算出边坡的安全系数。

进一步使用数值模拟方法，进行边坡稳定方程的求解，得到边坡的稳定状态和位移情况。

最后，根据岩体边坡的应力分布情况，评估岩体边坡在不同荷载条件下的稳定性。

综上所述，岩体边坡稳定性分析是岩土工程领域中的一个重要课题，需要综合考虑多个因素，并采用合适的分析方法和评价指标进行分析。

边坡稳定性的影响因素及分析方法边坡稳定问题是最常见的工程地质问题之一，随着我国现代化建设事业的迅速发展，高层建筑等大量工程项目开工建设，在这些工程的建设过程或建成后的运营期内，不可避免地形成了大量的边坡工程。

而且，随着工程规模的加大加深及场地的限制，经常需在复杂地质环境条件下，人为开挖各种各样的高陡边坡，所有这些边坡工程的稳定状态，事关工程建设的成败与安全，会对整个工程的可行性、安全性及经济性等起着重要的制约作用，并在很大程度上影响着工程建设的投资及效益。

合理有效地选用与之相适应的边坡稳定性分析与加固方法，是值得深入研究的问题。

一、边坡稳定性的影响因素地形是制约边坡稳态的第一控制要素。

边坡变形主要由地形的改造引起，而变形易发部位是地形坡度陡变部位，变形域规模则取决于边坡的高度。

在边坡工程中，区域构造环境问题可涉及四级构造单元及其后续各级构造。

当工程的部位集中分布多个崩滑体时，则是区域构造环境和地震地质环境。

区域构造环境的分析要点是自老至新构造应力场的转化，包括主应力的偏转（移）、压（剪）应力场向张（剪）应力场的转化、初始应力释放环境、蠕(流)变环境以及对渗流场和风化作用的制约作用(优势面)等。

居地地质构造是判断独立变形、运动单元的根本依据。

（一）节理裂隙序次第一序次：周边完整基岩的节理裂隙和劈理；第二序次：破碎岩体各独立块体的节理裂隙和劈理，含微构造、显微构造系列；第三序次：新近出现的变形裂隙(缝)。

（二）坡体结构坡体的整体刚度取决于节理裂隙的发育程度；坡体的变形、失稳类型取决于各类地质结构面产状同坡面产状之间的相互关系。

地层岩性的边坡变形、失稳效应最终反映在各层的刚度与抗剪强度。

如果坡体各组成层位的刚度比值大于1/3，该坡体可作为准均质体考虑；若刚度比值不大于1/3，变形第一控制层位是刚度比值最小的那一层位。

分析塑性域扩展趋势时，各层抗剪强度值都有影响，但控制层位仍然是刚度最小的那个层位。

当一处坡体具备变形、失稳条件时，导致其失稳的直接诱发因素之一是水的作用，包括地表水和地下水的作用，其中地表水及大气降雨又往往是该部位地下水的直接补给源，故对一处坡体的研究，它的研究范围应该是地表水汇水域。

第8章边坡岩体稳定性分析边坡岩体稳定性分析是边坡工程设计的关键环节之一、在建设工程中，边坡是指地质构造变化明显而形成的山坡或斜坡，而岩体是指由岩石组成的固体颗粒集合体。

在边坡岩体稳定性分析中，需要考虑边坡的土壤、岩石和水等因素对边坡稳定性的影响，以确定边坡的合理设计和安全性。

边坡岩体稳定性分析的基本原理是力学原理。

通常采用经验法、力学分析法和数值计算法等方法进行边坡稳定性分析。

其中，经验法是基于大量实际工程经验总结出来的计算方法，主要适用于简单边坡情况。

力学分析法则基于力学原理，通过分析岩体的剪切强度和荷载作用，来判断边坡的稳定性。

而数值计算法则通过有限元分析等方法，将边坡划分为若干个小单元，利用数值计算模拟岩体的应力应变分布，进行稳定性判断。

在边坡岩体稳定性分析中，常用的参数包括岩石的抗剪强度、岩石的内摩擦角、岩石的弹性模量等。

这些参数可以通过现场调查、室内试验和文献资料等方式获取。

在进行力学分析时，需要根据实际情况确定边坡的几何形状、岩体的分层结构和布设方式等信息，以便进行准确的力学计算。

同时，需要考虑边坡所受的各种荷载，包括永久荷载、活载、地震荷载和水荷载等。

在进行边坡岩体稳定性分析时，需要首先建立边坡的地质模型。

通过对边坡的地质情况进行详细调查，确定边坡的地质构造、岩层的倾角和岩层的岩性等信息。

然后，需要根据边坡的土壤和岩石特性进行实验室试验，获取各种参数，如内摩擦角、剪切强度和弹性模量等。

接下来，可以利用力学原理进行边坡的稳定性分析。

可以使用数值计算软件进行有限元分析，得到边坡各个部位的应力应变分布情况，并进行稳定性判断。

也可以通过手工计算，利用力学公式和图表进行稳定性分析。

边坡岩体稳定性分析的结果可以为工程设计提供指导。

通过分析边坡岩体的稳定性，可以确定边坡的坡度和坡向，以及采取的加固措施。

同时，还可以预测边坡未来可能发生的变形和破坏情况，以便进行风险评估和应对措施的制定。

此外，边坡岩体稳定性分析还可以指导施工过程中的安全操作，减少事故的发生。

边坡稳定性计算分析矿区范围内采场最大开采深度为88m，应用极限平衡法求解边坡静力稳定安全系数。

对边坡稳定性计算如下：1）计算方法采用极限平衡法对采场边坡进行稳定分析，计算边坡稳定最小安全系数，根据稳定性分析结果，采取有效措施控制边坡的稳定性。

稳定计算采用理正岩质边坡稳定分析软件。

2）岩层物理力学参数（1）岩体容重：27kN/m3；（2）边坡高度：88.000m；（3）结构面倾角：32～42°；（4）结构面粘聚力：45～48.6kPa；（5）结构面内摩擦角：40～42.0°；（6）水文地质条件：简单（不考虑裂隙水作用）（7）环境地质条件：中等（考虑地震作用）（8）地震加速度：0.15g；（9）地震作用综合系数：0.250g（10）抗震重要性系数：1.000（11）坡线段数：11段（12）边坡高度：88m；（13）台阶高度：15m；（14）最终边坡角47°（15）工作平台宽度4m；（16）清扫平台宽度6m;（17）边坡角60°。

3）计算简图----------------------------------------------------------------------计算项目: 复杂平面滑动稳定分析（不考虑地震）-----------------------------------------------------计算项目: 复杂平面滑动稳定分析 1----------------------------------------------------------------------[ 计算简图 ]-----------------------------------------------------------[ 计算条件 ]-----------------------------------------------------------[ 基本参数 ]计算方法：极限平衡法计算目标：计算安全系数边坡高度： 88.000(m)不考虑水的作用影响安全系数计算范围：( 1.000~ 10.000)[ 坡线参数 ]坡线段数 11序号水平投影(m) 竖向投影(m) 倾角(°)1 8.660 15.000 60.02 4.000 0.000 0.03 8.660 15.000 60.04 6.000 0.000 0.05 8.660 15.000 60.06 4.000 0.000 0.07 8.660 15.000 60.08 6.000 0.000 0.09 8.660 15.000 60.010 4.000 0.000 0.011 7.506 13.000 60.0[ 岩层参数 ]层数 2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 88.000 27.0 40.02 0.000 25.0 60.0控制截面数量： 2岩层序号控制截面 1 控制截面 2截面坐标X(m) 1.000 72.000岩层 1厚度(m) ------- -------岩层 2厚度(m) 5.000 40.000[ 结构体参数 ]结构单元数量： 2荷载参数编号水平方向的荷载(kN) 竖向的荷载(kN)1 32.6 54.72 32.6 54.7结构面参数编号水平投影竖向投影粘聚力摩擦角水压力调整系数 (m) (m) (kPa) (度)1 5.000 2.000 40.0 35.0 ---2 75.000 86.000 45.0 40.0 ---内部结构面参数编号δi+1粘聚力摩擦角(度) (kPa) (度)1 0.0 45.0 42.0-----------------------------------------------------------[ 计算结果 ]-----------------------------------------------------------安全系数为：2.062编号Ni Ni' Ui Ti Ei Ei' Pwi Xi1 561.3 561.3 0.0 295.1 0.0 0.0 0.0 0.02 3367.3 3367.3 0.0 3860.9 32.9 32.9 0.0 159.7 注:1. Ni--- 单元i中结构面上的正压力，单位kN；2. Ni'--- 单元i中结构面上的有效正压力，单位kN；3. Ui--- 单元i中结构面上的裂隙水压力，单位kN；4. Ti--- 单元i中结构面上的剪切力，单位kN；5. Ei--- 单元i左侧面正压力，单位kN；6. Ei'--- 单元i左侧面有效正压力，单位kN；7. Pwi--- 单元i左侧面上的裂隙水压力，kN；8. Xi--- 单元i左侧面剪切力，kN。

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。

边坡变形破坏类型；2影响边坡稳定性的因素；3边坡稳定性分析与评价。

9.1边坡变形和破坏类型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、采矿等许多领域，边坡工程是整个工程不可分割的一部分。

为了保证工程运行安全和节约资金，学者们对边坡的演变规律、边坡稳定性和滑坡预测进行了广泛的研究。

然而，随着人类工程活动的扩大和经济建设的快速发展，高陡边坡稳定性和大规模灾害性滑坡预测问题普遍出现在边坡工程中。

在我国，目前露天开采的人工边坡已达300-500m，这是水电工程中遇到的问题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长期以来对此问题进行了不懈的探索和研究，并取得了很大的进展；从最初的工程地质类比法、历史原因分析法等定性研究，到极限平衡法、数值分析法等定量分析方法，再到系统分析法、可靠性法、灰色系统法等不确定性方法，再辅以物理模拟法，工程地质力学理论和岩石（土）结构控制论的诞生，无疑为边坡工程和滑坡预测研究奠定了坚实的基础，为人类工程建设做出了巨大贡献。

边坡岩体稳定性分析的计算方法边坡岩体稳定性分析是地质工程学中的重要研究内容。

它是地质工程的重要基础，可以为精确评价地质环境各种地质斜坡的安全性提供重要的数据支撑。

近年来，随着科学技术的进步，越来越多的科学家和工程师研究了边坡岩体稳定性分析的计算方法，从而有效地改善了地质斜坡的稳定性。

一、边坡岩体稳定性分析的基本原理边坡岩体稳定性分析是通过对斜坡结构的物理性质、水文条件、地质因素等进行系统分析，确定斜坡冒顶、滑坡或不稳定破坏的危险性，从而预防发生灾害的方法。

基本分析步骤主要有滑动面分析、水力分析和稳定性分析3步。

1、滑动面分析滑动面分析是稳定性分析中最基本的部分，它是确定斜坡滑动面的位置和角度的重要步骤。

通过对斜坡物理特征的确定，研究斜坡的水力分布和强度特征的变化，从而确定滑动面的位置和角度；此外，为了准确确定滑动面，需要考虑斜坡节理的布置状况和地质条件的影响。

2、水力分析水力分析是指通过分析斜坡上存在的水文条件，来确定斜坡滑动面上水力变化的模式和范围。

首先，需要确定斜坡上各种水力作用的大小，如水压力和地表渗透力，这是确定斜坡滑动面的重要参数；其次，还需要对斜坡上水力作用分布的变化规律进行分析，并建立相应的水力分析模型，以计算水力作用的大小和方向；最后，要根据滑动面的位置和分布规律，确定在水力作用的情况下的滑动面的变化趋势。

3、稳定性分析稳定性分析是指根据分析出的斜坡滑动面位置，以及其上水力作用的情况，来确定斜坡稳定状态。

首先，根据滑动面的信息，确定斜坡的稳定状态；其次，根据水力作用的变化规律，计算滑动面上的水力变化情况，从而确定斜坡的变形状态；最后，根据稳定性分析的结果，结合当地地质条件，确定斜坡的安全状态。

二、常用的边坡岩体稳定性分析计算方法边坡岩体稳定性分析计算方法有多种，主要有静力法、动力法、水力法等。

1、静力法静力法是地质斜坡稳定性分析中，最为常用的方法之一，是通过对斜坡上地层、节理、岩体、水力等特征参数进行系统分析，确定斜坡的最不稳定位置，从而预测斜坡的压坡、滑坡及其他不稳定破坏的可能性的方法。