1土质边坡稳定分析之条分法

.1. 不考虑浸水条件某路堤 H =13.0m，堤顶宽 B=10.0m，拟定横断面见图 1. 试1验得知：土的干重度3，孔隙率=31%，10 。

干 =18.13KN/m=26 ，c1=14.7KPa，换算土柱高h0=1.0m。

试计算其边坡稳定性。

解：按条分法的步骤如下：（1）按 1:50 比例作图，用 4.5H 法作圆心辅助线，定圆心O1划分九个土条；（2）分别量取各土条重心与竖轴的间距a i（右正左负），计算 a；量面积 F i，分别计算重力Q i；（3）量滑动圆弧两端点对竖轴的间距，计算圆心角0 和全弧长 L；（4）分别计算各土条圆弧面上的法向力N i和切向力 T i（区分正负）；以上所有计算结果列于表 1 中。

（5）按以上方法定圆心O2，O3，O4，O5，划分土条，对其相应数据进行计算，分别列于表2,3,4,5中。

（6）计算动水压力 D I * *F2（7） f 1=tan1=0.4877,（8）计算 K=NifxcLi，计算结果列于图表中。

T i（9）绘 K 值曲线，确定K min=0.78. 边坡稳定性满足要求。

.2.考虑浸水条件某浸水路堤 H =13.0m，堤顶宽 B=10.0m，拟定横断面见图 1. 试1验得知：土的重度325.48KN / m3干重度干=18.13KN/m，孔隙率0。

0=31%，1 =26 ，2 =22 ， c1=14.7KPa， c2=7.84KPa, 换算土柱高h0=1.0m。

试计算其边坡稳定性。

解：按条分法的步骤如下：（10）按 1:50 比例作图，用 4.5H 法作圆心辅助线，定圆心O1划分九个土条；（11）分别量取各土条重心与竖轴的间距a i（右正左负），计算 a；量面积 F i，分别计算重力Q i；其中湿重度w(0 )(1)=（25.48-9.80）（1-0.31）=10.82KN/m3（12）量滑动圆弧两端点对竖轴的间距，计算圆心角0 和全弧长 L；（13）分别计算各土条圆弧面上的法向力N i和切向力 T（i区分正负）；以上所有计算结果列于表 1 中。

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。

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，这时图9-1 砂性边坡受力示意图当 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。

7、边壁（坡）稳定性分析一般土质边壁(坡)的常用稳定性分析方法有：极限平衡分析法；应力-应变分析法；概率分析法。

极限平衡分析法包括：Culmann 法，Taylor 法，Fellenius 条分法，Bishop 条分法，Spencer 法，Lambe ．Whitman 楔体法等。

应力-应变分析法包括：应力水平安全系数法，剪应力安全系数法和局部安全系数法。

下面主要介绍极限平衡分析法中Taylor 法和Fellenius 条分法。

当边壁(坡)向下和向外运动时，造成的土体破坏叫做滑坡或边壁(坡)破坏，滑坡常常是在外界不利因素下触发和加剧的，它们通常是由于挖方、现有坡脚下的底切、土结构的逐渐崩解、静水力的作用、振动液化、坡顶受荷、支护不及时或支护失效等所引起的。

土质边壁(坡)稳定分析属于土力学中的稳定问题，现行的分析方法很多，极限平衡分析法是其中最常用的一种。

极限平衡分析法的基本假设为：(1)假定土体是刚-塑性材料，其抗剪强度参数不取决于应变状态；(2)假定的破坏面(它可以是直线、圆弧、对数螺线，或其他不规则面)要满足库仑-莫尔强度破坏准则。

极限平衡分析法的一般作法是，从斜坡中取一个隔离体，并从作用在隔离体上的力(已知或假定的)出发，计算得出为维持土体平衡所需要的抗剪强度，然后，把这个计算得出的抗剪强度与估计的土体抗剪强度来比较。

或者假定几个可能的滑动面，并把它所包括的土体按照重心作用的方向划分为下滑区和抗滑区，分别计算两个区的下滑力和抗滑力，比较它们的大小，以求得安全系数。

（1）无粘性土边坡的稳定性分析称粘聚力C =0的土为无粘性土。

对单一坡面的均质无粘性土坡，如坡面的单元土体稳定，则土坡是稳定的。

不管土坡是否浸水，当土坡无渗透力作用时（图7-4-11），单元土体自重W 的顺坡下滑力为sin T W β=，而其抗滑力tan cos tan f T N W ϕβϕ==，故土坡的稳定安全系数K S 为： cos sin fS T W tg tg K T W tg βϕϕββ=== （7-4-22） 所以，当土坡坡度β小于砂土的内摩擦角φ时，土体是稳定的，否则是不稳定的。

第二节边坡稳定性分析方法力学验算法和工程地质法是路基边坡稳定性分析和验算方法常用的两种方法。

1．力学验算法(1)数解法假定几个不同的滑动面，按力学平衡原理对每个滑动面进行验算，从中找出最危险滑动面，按此最危险滑动面的稳定程度来判断边坡的稳定性。

此方法计算较精确，但计算繁琐。

(2)图解或表解法在图解和计算的基础上，经过分析研究，制定图表，供边坡稳定性验算时采用。

以简化计算工作。

2．工程地质法根据稳定的自然山坡或已有的人工边坡进行土类及其状态的分析研究，通过工程地质条件相对比，拟定出与路基边坡条件相类似的稳定值的参考数据，作为确定路基边坡值的依据。

一般土质边坡的设计常用力学验算法进行验算，用工程地质法进行校核；岩石或碎石土类边坡则主要采用工程地质法进行设计。

3．力学验算法的基本假定滑动土楔体是均质各向同性、滑动面通过坡脚、不考虑滑动土体内部的应力分布及各土条(指条分法)之间相互作用力的影响。

一、直线滑动面法松散的砂类土路基边坡，渗水性强，粘性差，边坡稳定主要靠其内摩擦力。

失稳土体的滑动面近似直线状态，故直线滑动面法适用于砂类土：如图2-2-4所示，验算时，先通过坡脚或变坡点假设一直线滑动面，将路提斜上方分割出下滑土楔体ABD，沿假设的滑动面AD滑动，其稳定系数K按下式计算(按边坡纵向单位长度计)：验算的边坡是否稳定，取决于最小稳定系数Kmin的值。

当Kmin＝1.0时，边坡处于极限平衡状态。

由于计算的假定，计算参数(r，Ψ，c)的取值都与实际情况存在一定的差异，为了保证边坡有足够的稳定性，通常以最小稳定系数Kmin≥1.25来判别边坡的稳定性。

但Kmin过大，则设计偏于保守，在工程上不经济。

当路堤填料为纯净的粗砂、中砂、砾石、碎石时，其粘聚力很小，可忽略不计，则式（2-2-3）变为：式(2-2-3)也适用于均质砂类土路堑边坡的稳定性验算。

二、圆弧滑动面法用粘性土填筑的路堤，边坡滑坍时的破裂面形状为一曲面，为简化计算，通常近似地假设为一圆弧状滑动面。

第四节 粘性土土坡稳定分析的条分法一、费伦纽斯条分法1、基本原理：当按滑动土体这一整体力矩平衡条件计算分析时，由于滑面上各点的斜率都不相同，自重等外荷载对弧面上的法向和切向作用分力不便按整体计算，因而整个滑动弧面上反力分布不清楚；另外，对于φ＞0的粘性土坡，特别是土坡为多层土层构成时，求W 的大小和重心位置就比较麻烦。

故在土坡稳定分析中，为便于计算土体的重量，并使计算的抗剪强度更加精确，常将滑动土体分成若干竖直土条，求各土条对滑动圆心的抗滑力矩和滑动力矩，各取其总和，计算安全系数，这即为条分法的基本原理。

该法也假定各土条为刚性不变形体，不考虑土条两侧面间的作用力。

2、计算步骤：为—土坡，地下水位很深，滑动土体所在土层孔隙水压力为0。

条分法的计算步骤如下：1）按一定比例尺画坡；2）确定圆心O 和半径R ，画弧AD ；3）分条并编号，为了计算方便，土条宽度可取滑弧半径的1/10,即R b 1.0=，以圆心O 为垂直线，向上顺序编为0、1、2、3、……，向下顺序为－1、－2、－3、……，这样，0条的滑动力矩为0，0条以上土条的滑动力矩为正值，0条以下滑动力矩为负值；4)计算每个土条的自重b rh W i i = (i h 为土条的平均高度)5)分解滑动面上的两个分力i i i W N αcos =; i i i W T αsin =式中：i α——法向应力与垂直线的夹角。

6)计算滑动力矩∑==ni i i s a W R M 1sin ――式中：n ：为土条数目。

7)计算抗滑力矩RcL a Wi Rtg M ni i r +=∑=1cos ϕ――式中：L 为滑弧AD 总长。

8)计算稳定安全系数(safetyfactor)。

∑∑==+==n i i i n i i i s r aW cL a W tg M M k 11sin cos ϕ 9)求最小安全系数，即找最危险的滑弧，重复2)~8)，选不同的滑弧，求K 1、K 2、K 3…… 值，取最小者。

1、一号边坡稳定计算------------------------------------------------------------------------ 计算项目： 1、一号边坡稳定计算------------------------------------------------------------------------ [计算简图][控制参数]:采用规范: 建筑边坡工程技术规范(50330--2002)计算目标: 安全系数计算滑裂面形状: 圆弧滑动法不考虑地震[坡面信息]坡面线段数 6坡面线号水平投影(m) 竖直投影(m) 超载数1 15.000 10.000 02 2.000 0.000 03 15.000 10.000 04 2.000 0.000 05 10.500 7.000 06 15.000 1.000 0[土层信息]上部土层数 1层号定位重度饱和重度层顶线孔隙水压高(m) (kN/m3) (kN/m3) 倾角(度) 力系数1 27.000 19.000 20.000 0.000 ---层号粘聚力内摩擦角水下粘聚水下内摩(kPa) (度) 力(kPa) 擦角(度)1 10.000 28.000 10.000 25.000层号十字板τ 强度增十字板τ水强度增长系(kPa) 长系数下值(kPa) 数水下值1 --- --- --- ---================================================================下部土层数 1层号定位重度饱和重度层顶线孔隙水压高(m) (kN/m3) (kN/m3) 倾角(度) 力系数深(m) (kN/m3) (kN/m3) 倾角(度) 系数1 10.000 19.000 20.000 0.000 ---层号粘聚力内摩擦角水下粘聚水下内摩(kPa) (度) 力(kPa) 擦角(度)1 10.000 28.000 10.000 25.000层号十字板τ 强度增十字板τ水强度增长系(kPa) 长系数下值(kPa) 数水下值1 --- --- --- ---不考虑水的作用[筋带信息]采用锚杆锚杆道数: 13筋带力调整系数: 1.000筋带号距地面水平间距总长度倾角材料抗拉锚固段锚固段粘结强法向力发高度(m) (m) (m) (度) 力(kN) 长度(m) 周长(m) 度(kPa) 挥系数1 1.00 3.00 3.00 25.00 100.00 3.00 0.31 60.00 0.002 3.00 3.00 3.00 25.00 147.00 3.00 0.31 60.00 0.503 5.00 3.00 3.00 25.00 147.00 3.00 0.31 60.00 0.504 7.00 3.00 3.00 25.00 147.00 3.00 0.31 60.00 0.505 9.00 3.00 3.00 25.00 147.00 3.00 0.31 60.00 0.506 11.00 3.00 3.00 25.00 147.00 3.00 0.31 60.00 0.507 13.00 3.00 3.00 25.00 147.00 3.00 0.31 60.00 0.508 15.00 3.00 3.00 25.00 147.00 3.00 0.31 60.00 0.509 17.00 3.00 3.00 25.00 147.00 3.00 0.31 60.00 0.5010 19.00 3.00 3.00 25.00 147.00 3.00 0.31 60.00 0.5011 21.00 3.00 3.00 25.00 147.00 3.00 0.31 60.00 0.5012 23.00 3.00 3.00 25.00 147.00 3.00 0.31 60.00 0.5013 25.00 3.00 3.00 25.00 147.00 3.00 0.31 60.00 0.50[计算条件]圆弧稳定分析方法: Bishop法土条重切向分力与滑动方向反向时: 当下滑力对待稳定计算目标: 自动搜索最危险滑裂面条分法的土条宽度: 2.000(m)搜索时的圆心步长: 2.000(m)搜索时的半径步长: 1.000(m)------------------------------------------------------------------------计算结果:------------------------------------------------------------------------[计算结果图]最不利滑动面:滑动圆心 = (-8.960,72.800)(m)滑动半径 = 73.349(m)滑动安全系数 = 1.25≥1.25，符合《建筑边坡工程技术规范（GB50330－2002）》二级边坡安全要求。

边坡工程稳定性分析条分法及其计算16地质2班严子豪16201070224通过Geostudio软件进行计算研究边坡稳定性分析，提出了适合此类边坡稳定的条分法。

于是我从知网中找到示例以及已经处理好的数据让我可以快速的进行我的边坡稳定性分析。

于是我在Geostudio软件中使用SLOP/W Jianbu的方式建模已知C=7.5Kpa,内摩擦角=42.5°通过一系列的建模以及计算得出结果如图以及安全系数=1.693然后附上条分的土条信息最后将本次建模的报告附上SLOPE/W 分析使用GeoStudio 2018生成的报告。

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文件信息文件版本: 9.00修订次数: 3日期: 2019/04/17时间: 23:20:04工具版本: 9.0.2.15352文件名: 边坡.gsz路径: C:\Users\严子豪最后分析日期: 2019/04/18最后求解时间: 02:18:16项目设置单位制: 美制单位析设置SLOPE/W 分析种类: SLOPE/W方法: Janbu设定孔隙水压力条件: (无)水的单位重量: 9.807 千牛顿/m³滑移面滑移方向: 从左到右采用被动模式: 否滑移面选项: 进口和出口保存的临界滑移面: 1优化临界滑移面位置: 否张拉裂缝选项: (无)分布安全系数计算选项: 常数高级几何设置最小滑移面深度: 0.03048 m条块数: 30安全系数收敛设置最大迭代数: 100容忍差异安全系数: 0.001材料新建材料模型: Mohr-Coulomb单位重量: 20 千牛顿/m³粘聚力': 7.5 kPa内摩擦角': 42.5 °摩擦角B: 0 °滑移面进口和出口左类型: 范围左区域左坐标: (0, 0) m左区域右坐标: (33.000001, 19.260001) m左区域增量: 4右键: 范围右区域左坐标: (46.000001, 19.260001) m右区域右坐标: (64.9, 0.10136734) m右区域增量: 4半径增量: 4滑移面界限左坐标: (0, 0) m右坐标: (64.999999, 0) m点区域当前滑移面滑移面: 122安全系数: 1.693体积: 59.930155 m³重量: 1,198.6031 千牛顿抗滑力: 887.6254 千牛顿下滑力: 524.24064 千牛顿滑移排名: 1的125滑移面出口: (64.9, 0.10136727) m入口: (33.000001, 19.260001) m半径: 61.224779 m圆心: (78.981655, 59.684758) m 滑动土条。

土石坝边坡稳定分析与计算方法1 稳定性理论分析土坝的稳定性破坏有滑动、液化及塑性流动三种状态。

〔1〕坝坡的滑动是由于坝体的边坡太陡，坝体填土的抗剪强度太小，致使坍滑面以外的土体滑动力矩超过抗滑力矩，因此发生坍滑或由于坝基土的抗剪强度缺乏，因此坝体坝基一同发生滑动。

〔2〕坝体的液化是发生在用细砂或均匀的不够严密的砂料作成的坝体中，或由这种砂料形成的坝基中。

液化的原因是由于饱和的松砂受振动或剪切而发生体积收缩，这时砂土孔隙中的水分不能立即排出，局部或全部有效应力即转变为孔隙压力，砂土的抗剪强度减少或变为零，砂粒业就随着水的流动向四周流散了。

〔3〕土坝的塑性流动是由于坝体或坝基内的剪应力超过了土料实际具有的抗剪强度，变形超过了弹性限值，不能承受荷重，使坝坡或者坝脚地基土被压出或隆起，因此使坝体的坝基发生裂缝、沉陷等情况。

软粘性土的坝或坝基，假设设计不良，就容易产生这种破坏。

进展坝坡稳定计算时，应该杜绝以上三种破坏稳定的现象，尤其前两种，必须加以计算以及研究。

2 PC1500程序编制根据及计算方法2.1 编制根据及使用情况综述PC1500程序在计算方法方面采用了瑞典条分法和考虑土条程度侧向力的简化毕肖甫法。

从对土料物理力学指标的不同选用又可分为总应力法，有效应力法和简化有效应力法。

程序规定，计算公式中无孔隙水压力为总应力法；计入孔隙水压力为有效应力法；令孔隙水压力一项为零而将孔隙水压力包含在土体重量的计算之中，称为简化有效力法[1]。

分别考虑了稳定渗流期，施工期，水位降落期三种情况。

程序按照“水工建筑物抗震设计标准〞，“碾压土石坝设计标准〞编制。

2.2 计算方法所谓网格法，要计算假设干滑弧深度，对每一滑弧度计算过程如下：以给定滑弧圆心为中心，以大步长向四周由49个点，逐一计算，找出平安系数最小的点，以该点为中心，以小步长向四周布49个点，计算后就找出相应该滑弧深度的最小平安系数。

混合法是先用网格法。

将大步长布下的49个点算完后，找出平安系数最小的点，转入优选法计算。