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斜（边）坡稳定性分析方法综述摘要：斜坡稳定性分析方法目前主要分为定性类方法、定量类方法和非确定性方法。
定性类方法和定量类方法都比较成熟，尤其以定量类方法（刚体极限平衡法和有限单元法等数值计算方法）运用较多；而非确定性方法虽然方法较多，但目前使用相对较少。
本文主要介绍三类分析方法中的一些具体方法及其原理，并对三类方法的特征及优缺点进行简单评价。
关键词：斜坡稳定性分析,定性类方法,定量类方法,非确定性方法ABSTRACT: Nowadays, the methods evaluating slope stability are mainly divided into qualitative methods, quantitative methods and nondeterministic methods. Qualitative methods and quantitative methods are both comparatively mature, and especially quantitative methods (rigid equilibrium limit method and numerical computation methods such as finite element method) are widely employed; while although there are many kinds of nondeterministic methods, they are comparatively less employed. The paper mainly introduces some specific methods and their theories of the three evaluating methods, and short comments are made on the characteristics, merits and demerits of the three evaluating methods.Key Words:slope stability analysis, qualitative methods, quantitative methods, nondeterministic methods1 引言斜坡是指地壳表面一切具有侧向临空面的地质体。
1滑坡稳定性评价1.1滑坡形态特征滑坡所在山体地形较陡，滑坡体后缘上部坡度35°，滑体前缘坡度15～20°，由于人工开挖建筑场地，在滑坡体前缘形成了多级人工开挖陡坎，坎高1～4m。
总体地形为高临空面及坡上部斜坡地形。
滑坡体东西长约120m，南北宽55m，分布面积6600m2，厚5.5～15.3m，平均约9.8m，沿山坡呈扇形分布，全部为第四系残坡积土体，估计方量约7万方。
滑体最后缘海拔121m，土体较薄（约5.5m），下伏志留系石英细砂岩；滑体最前缘海拔90.8m，土体较厚（11～20.2m），下伏石炭系灰岩。
滑坡区山体表面坡度24°～46°，总体呈楔形向南倾伏。
1.2滑坡地质结构特征根据现场调查和勘察报告，滑坡结构面根据其物质组成、力学性状可分为三类：滑坡土体裂隙结构面、基岩不整合接触面和土体与基岩接触面附近滑动带。
1)滑坡土体裂隙结构面基本特征滑坡内裂隙结构面主要有北东、北西和东西向三组。
其中，北东向裂隙结构面控制着滑体西侧边界，北西向裂隙结构面控制着滑体东侧边界，东西向张拉结构面控制着滑体后缘范围，致使滑体在坡面上呈扇形分布。
2)基岩不整合接触面根据勘察报告，滑坡体下伏基岩为志留系上统茅山组红色石英细砂岩和石炭系中统黄龙组粉晶灰岩，岩层为平行不整合接触。
3)土体与基岩接触面附近滑动带根据钻探资料，滑带位于基岩与土体接触面附近，一般沿基岩接触面滑动。
在滑体后缘表现为张裂破碎，土体结构松散，可塑－软塑；前缘表现为扰动强烈，滑动带厚0.9－4.1m，在可塑部位有滑动镜面与擦痕等微构造。
在滑体西部主滑段上，滑带土体扰动强烈，滑移摩擦镜面及蠕动变形迹象极其发育；在滑体东部次滑段，接触面附近土体扰动较弱，破碎现象明显，但滑带厚度不大，一般小于1m，局部可见揉皱及滑动镜面。
1.3滑坡失稳破坏类型根据钻探结果，滑体后缘土体较薄，下伏基岩为细砂岩，滑体前缘土体较厚，下伏基岩为灰岩，基岩坡面较陡，坡度呈24°～46°。
关于土体的稳定性计算书A-N1,A-S1,A-S2,B-S2,B-N,C-S户型。
根据地质勘察报告及设计放坡要求，施工中预留1000mm工作面，并按照1:0.75放坡，这样A-N1户型，A-S1户型，A-S2户型，B-S2户型，B-N 户型，C-S户型中B轴-C轴与1轴-7轴间的土需要全部挖出，我单位采用基坑大开挖，分层开挖，首先大开挖至设计最浅标高上留300mm厚土，第二次挖至设计基底标高预留200mm人工清土。
现将放坡及预留工作面之后的土体放稳定性的计算过程阐述一下，一下以A-N1户型为例进行计算。
（下图为A-N1户型基础的一部分）根据地质勘查报告得知本工程的土体为粘质粉土，内摩擦角为18.3。
粘土的稳定性分析，均质粘土发生滑坡时，其滑动面形状大多数为一近似圆弧面的曲面（如下图所示）在进行理论分析采用圆弧面计算，粘性土的稳定性分析的常用方法有条分法和稳定数法。
条分法是一种试算法，其计算方法比较简单合理，在工程中应用广泛，如下为计算书部分：（1.）按比例绘制剖面图：（2.）任意选一点O为圆心，以OA为半径（R）作圆弧ab，ab即为滑圆弧面。
（3.）将滑动面以上土体竖直分成宽度相等的若干土条并编号，编号时可以圆心O的铅垂线为0条，图中向右为正，向左为负。
为使计算方便，可取各分条宽度为b=R/10,则sina1=0.1,sina2=0.2,sinAi=0.1i。
cosa1=根号（1-a2*ai）=0.995,cosa2=0.980,这样可以减少大量的三角函数计算。
（4.）计算作用在ef上的剪切力和抗剪力Si,土条自重Gi和荷载Qi 在滑动面ef上的法向反力Ni和切向反力Ti分别为：Ni=(Gi+Qi)*cosaiTi=(Gi+Qi)*sinai抗剪力Si为：Si=CiTi+（Ci+Qi）* cosai*tanφi（注：φ为摩擦角）（5.）计算安全稳定系数K的值（沿整个滑动面上的抗剪力与剪切力之比）K=S/K=∑[cili+(Gi+Qi)* cosai*tanφi]/ ∑(Gi+Qi)*sinai 简化为：K=∑tanφi/∑tanai<0由于向左边为负值，条形基础放坡及独立基础放坡，以致两边放坡有交叉点，如下简图所示，则向右部分的正值几乎没有，得知K的值小于0且小于1。
三峡大学留学生公寓边坡稳定性分析1 课题来源三峡大学拟在其校园内新建“三峡大学留学生公寓1 、2#楼”工程项目，该项目位于大学路西侧，逸夫楼南侧，该建筑均为7 层框架结构，建筑高度22.35m，拟建工程重要性等级为二级，场地复杂程度为二级，地基复杂程度为二级，综合评价该项目的岩土工程勘察等级为乙级，该项目由三峡大学建筑设计研究院负责设计。
2 选题背景及研究意义伴随着我国经济建设的高速发展，出现过大大小小由于边坡失稳造成的人身和财产损失，边坡综合防护设计日益引起社会的重视。
边坡设计不仅仅需要因地制宜地选择实用、合理、经济、美观的工程措施，确保人民的生命安全和财产，同时达到与周围环境的相对协调与平衡，以及美化社会的效果。
更需综合考虑地下水、降雨强度、地形、土质、材料来源等情况来进行合理布局。
研究边坡的稳定性及治理方案有重大的理论与实践意义，更是保护生命财产安全的迫切需要。
因此，通过对边坡的稳定性评价及治理措施的研究将对其他类似边坡的稳定性评价和治理具有很强的指导性意义。
对已产生的滑动的边坡以及濒临滑动的边坡进行稳定性分析，并采取合理的治理方案，消除安全隐患，对于保证工程的顺利进行减少工程投资，保护人民群众的生命财产安全都有着重要的意义。
3 国内外边坡稳定性研究现状3.1 国外边坡稳定性研究现状（1）起步阶段起步阶段，滑坡研究开始于20世纪20年代的瑞典，瑞典人彼得森最早提出了条分法。
但之后的20 年左右的时间里世界各国对滑坡的研究也只是零星的和片段的。
大多数国家都是由单独的研究人员进行小规模的滑坡研究，只有瑞典、挪威、前苏联是由国立土工研究所进行滑坡研究，并发表过一些著作和论文，其中瑞典人取得的成果最大。
原苏联曾于1934 年和1946 年召开过两次全国性的滑坡会议。
瑞典条分法同时考虑了粘聚力和摩擦力，缺点是原理粗浅而且它的基本假定脱离了实际情况是一个肤浅的理论，还有待进一步完善。
（2）初步发展阶段初步发展阶段（20 世纪50 年代），人们开始考虑岩体的结构面和材料特性，并且随着理论的研究，出现了极限平衡论和弹塑性理论，这些新角度新方法的出现显然推动了边坡稳定性研究的进步。
稳定性分析计算报告 吴超 052105 20101004034
一、资料获取
1. 地形地貌
该坡体地势东高西低，由滑坡后缘山顶高程105m ，前缘高程50m ，相对高差达
55m 。
滑坡体上部与地形较陡的危岩土接壤坡度为4045 度，以下部分地形坡度为2225 度，两侧为南北向的小冲沟，滑坡滑移的长轴方向为340度，第四系土体西薄
东厚，西部岗顶层厚12m ，沟谷34m ；东部土层厚10m 左右，最厚处可达16m 。
此滑坡体南北纵长110m 左右，东西纵长180m 左右，总面积约为2
1.98104m ⨯，总体积约为3
9.1104m ⨯。
2. 岩土类型及其工程性质
该滑坡属上为松散堆积物下为基岩的土质滑坡。
上覆土体颜色自西向东由棕黄变为黑色，根据钻孔以及探槽等勘探资料表明，二中滑坡体的土体结构可以大致划分为七层，分别为煤矿渣堆积层，含角砾粉质粘土层，含碎石粘土层，含碎石粉质粘土层，含碎石红粘土层，粘土夹碎石层，如图1。
图1 二中滑坡体土体结构
3. 水文地质条件
在二中南侧，标高100m以上，一般为透水不含水层；在标高100m左右为地形急
左缓过渡地带，一般为弱含水层。
二中滑坡前缘基岩的稳定地下水位在标高4647m
之间。
地下水右。
含碎石粉质粘土为弱含水层，其下不稳定地下水位标高在5559m
的渗流压力和润滑作用是该土质滑坡的主要形成原因之一。
二、滑坡稳定性分析计算
1．应用软件
计算机技术在岩土工程计算中已经得到了普遍的应用，虽然商业的专业软件层出不穷，但由于这些软件的不可见性、不可修改性，给使用者带来了诸多的不便。
Microsoft Excel 是美国微软公司研制的电子表格软件，它具有强大的计算、制图、制表和数据库操作功能，使用较为简单、方便，它在各个领域均得到了广泛的应用。
文中以滑坡剩余推力法计算为例，应用 Excel 对黄石市板岩山二中滑坡稳定性进行了分析计算。
2．剩余推力法的基本理论
剩余推力法假定条块间作用力的方向，其重要前提就是假设当前条块在分界面处对下一块体的推力的方向平行于当前条块的底滑面，然后根据平行于底滑面和垂直于底滑面两个方向的合力为零以及最前缘一块的剩余推力为零进行迭代求解。
将整个滑
体进行求解后，取其中的第i 号条块，假定第1i -号条块传来的力的方向平行于第1i -号条块的底滑面，而第i 号条块传给第1i +号条块的力的方向平行于第1i +号条块的底滑面(受力图见图2、3)。
图2 折线形滑动面的滑坡计算坡面 图3 第i 号条块受力图 2.1考虑因素如下所示： a ．地震力i P
a
i=g
i c i P w K w ∙=∙
式中：a →为地震加速度， 2m s ；
g →为重力加速度， 2m s ；
i w →为第i 条块单宽自重， KN m ；
c K →水平地震系数
b ．地下水压力，若第i 条块上、下两侧面的水柱高度分别为1i h 、2i h (单位为m )，则两侧作用面上的水压力为:
21112i w i u h γ=
2221
2
i w i u h γ= 滑面上静水压力产生的扬压力为：
()3121
2
i w i i i u h h l γ=+
式中：i l →为第i 条块滑面长度， m ；
w γ→为水的容重， 3KN m ；
据此，第i 条块在自重力、地震力和静水压力作用下的平衡方程为：
11i i i i i E T S E --=-+ψ
12sin cos ()cos i i i i i i i i T w P u u ααα=++-
(){}
321cos sin sin i i i i i i i i i i i i
S w P u u u tg c l k αααϕ=----+⎡⎤⎣⎦
111cos()sin()i i i i i tg k ααααϕ---ψ=---
i E ，1i E -→为第i 和1i -条块的剩余下滑力，2KN m ； i α，1i α-→为第i 和1i -条块底部的倾角； i T 、i S 、1i ϕ-→为传递函数；
K →为滑动面安全系数
2.2 滑坡稳定性计算系数
该滑坡所在地区的地震烈度为6度，故计算方案采用6度地震的水平地震系数0.05c K =考虑。
2.3 计算
建立计算工作表录入设定的参数。
建立如表一所示格式的工作表，工作表中需要输入的项目有滑块编号i 、地震加速度a 、重力加速度g 、条块单宽自重i w 、水容重
w γ、水柱高1i h 、2i h 、条块长度i l 、条块底部倾角i α、内聚力i c 、滑动面摩擦角ϕ等。
参数工作表
利用Excel中的公式编辑功能对各计算项目录入公式。
Excel中提供了方便的编辑公式功能,可以根据计算项目的计算式录入公式。
各计算公式用的数学表达式和Excel 表达式如下表所示。
计算公式表
利用Excel的复制功能对各条块的计算项目进行求解。
通过利用Excel提供的句柄复制功能可以对各计算项目进行快速的求解。
当鼠标指向选定的单元格出现句柄标志时,向下拖动该标志完成对该列进行公式的复制,则出现每一行对应的该项计算结果,对以上各列进行复制,则出现全部结果。
计算结果表
对于任一计算剖面，首先假定一个安全系数K 值代入上式中，通过不断调整K 值的大小，直到使最后一条块的下滑力0n E =，此时的K 值即为所求该剖面抗滑稳定安
全系数(当一滑块剩余下滑力小于0Kpa 时，考虑到岩石的不抗拉性质，传递推力去取
0Kpa ，其函数表达式为=IF(B15<0,C16-C17,C16-C17+B15*B18))。
K 值确定后，每一
条块的剩余下滑力，可同样用上述公式计算。
条块剩余下滑力变化曲线
当代入的 1.362209K =时，最后一条块的剩余下滑力0.00011i E =-，且此时，所有条块的剩余下滑力也求得。
三、总结
1．在取岩体处于天然状态下，其力学参数：水容重w r 为1.83g cm ，内摩擦角ϕ为
18 ，内聚力i c 为35Kpa ，地震加速度 为20.5m s ；重力加速度g 为29.8m s ，
最终计算此滑坡安全性系数为1.362209。
由计算结果可知在设定的参数下，此滑坡相对稳定。
2．此计算方法的计算过程是透明的,其原始数据、中间结果及最终结果都显示在一张表格中,一目了然。
3．Excel 可以完成重复性计算,对需要反复试算的问题或同类工程计算,只需改变一下有关参数,结果即可产生。
4．利用Excel 的模板功能,将平时工作中计算的工作簿制成模板,以利于以后反复使用。
利用Excel 进行岩土工程计算可以大大的提高工作效率。
