地震作用下二层岩滑坡变形场和应力场的有限元分析

地质灾害滑坡防治中的关键技术及其处理方法摘要：地质滑坡是较为常见的一种地质灾害，其形成条件、诱发因素的复杂性、多样性和不稳定性，致使预测和治理难度加大。

本文就结合笔者多年工作经验，对滑坡防治中关键技术及其处理方法进行了简要的分析与探讨，希望可供相关参考。

关键词：地质灾害；滑坡防治；关键技术；处理方法一、形成滑坡的条件及主要特征（1）、滑坡灾害形成条件1、地形特点。

主要包括斜坡和洼地地段，在这些地方地表水和地下水容易汇集壮大；河流的凹岸和缓坡，因其容易受到雨水冲刷和水流侵蚀往往形成滑坡；上陡下缓的堆积体地段和下伏基岩向外倾斜的斜坡；黄土地区阶梯前缘的缓坡地段等。

2、地层条件。

容易风化或见水易软化的软质岩层；夹有软弱夹层的硬质岩；上松下密的黏土、膨胀土层和堆积而成的黏性土地层等在具备贮水功能、聚水条件和地层有隔水软弱面时易形成滑坡。

3、地质构造。

倾向性较大的斜坡和断层交接面以及不整合面、岩层层理面，连通节理面、褶曲两翼的倾斜面等软弱结构层（面），由于地质结构的脆弱性易形成滑坡。

4、环境因素。

水、气候、地裂、地震等自然因素。

5、外在因素。

乱砍乱伐，破坏植被等人为破坏地表的行为。

（2）、滑坡判别特征1、形态特征。

滑坡主要呈现圈椅状或马蹄状环形谷。

上部常有裂缝、中部是起伏的坑洼；前缘有鼓丘且常伴有扇形裂缝、后缘有陡壁和擦痕；两侧有羽状的裂缝并常常形成双沟谷现象。

滑坡时常会形成鼻状凸丘和多级平台，有的还会伴随凹地积水、房屋倾斜、道路开裂和建筑倒塌等现象。

2、土层特征。

滑坡发生时地层的完整性遭到破坏：岩层层位、产状或构造与外围不连续；有的岩层发生重叠或顺序颠倒；地表出现张性裂缝，并掺杂有树叶及泥土等参杂物。

3、水文特征。

发生滑坡灾害时，地下含水层发生断裂，完整性和连续性遭到破坏。

具有单独的含水层的滑坡体，此时水文特征变得毫无规律可言：水位变化、方向错乱、滑动带前缘位置溢出泉水等。

二、滑坡防止中的关键技术及处理方法（1）、抗滑桩1、滑坡治理中抗滑桩的设计第一，确定桩群平面布置，确定桩距桩位。

一.相关规范的解读
《有色金属矿山排土场设计规范 GB 50421-2007》
一.相关规范的解读
《有色金属矿山排土场设计规范 GB 50421-2007》
一.相关规范的解读
《建筑边坡工程技术规范》 GB 50330-2002
5.1.2 根据边坡岩土类型和结构，综合采用工程地质类比法和刚 体极限平衡计算法进行 5.1.3对土质较软、地面荷载较大、高度较大的边坡，其坡脚地 面抗隆起和抗渗流等稳定性评价应按现行有关标准执行
矿山排土场边坡 稳定性分析及评价
李小春 研究员
中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室
钢铁企业总图运输设计规范 金属非金属矿山排土场安全生产规则 AQ_2005-2005 有色金属矿山排土场设计规范 GB50421-2007 岩土工程勘察规范 GB 50021-2001 金属非金属矿山安全规程 GBl6423—2006 岩土工程勘察技术规范 YS 5202-2004 《 金属非金属矿山安全规程 》GB l6423-2006
地转移入河床
经过3个过程：(1)滑动岩土
滑坡转化型泥石流
体的广泛库伦破坏；(2)由 高孔流体压力导致的部分或 完全液化；(3)滑坡平动动
工程类比/ 有限元/离
散元
能转化为颗粒振动内能
三.排土场的失效模式识别与计算方法
四.稳定性分析方法的分类
名称
原理
具体方法
选取原则
定 性
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
工程类比
对已有边坡和待分析边坡从各个方面进行对比、归 纳和总结，判断边坡稳定性
编号 1 2
3
正常级排土场特征
排土场基础较好或不良地基经过有效处理
排土场各项参数符合设计要求和排土场作业管理要求，用余推力法计算的安全系数大于 1.15，正常生产的 排水沟及泥石流拦挡设施符合设计要求的

slope stability analysis by finite elements -回复slope stability analysis by finite elements 是一种使用有限元方法进行边坡稳定性分析的技术。

这种方法使用计算机建模和数值模拟来评估边坡的稳定性，并确定可能发生滑坡或坡面破坏的潜在风险。

在本文中，我们将逐步解释该分析技术的步骤和原理。

1. 介绍有限元方法有限元方法是一种数值分析方法，用于求解复杂结构的力学问题。

它将结构划分为许多小元素，并在每个元素内近似解决方程。

边坡稳定性分析通过有限元方法计算平衡状态和边坡力学参数，以评估边坡的稳定性。

2. 收集数据在进行边坡稳定性分析之前，需要收集以下数据：- 地质地理信息：包括地表属性、地质构造、土层分布等。

- 材料特性：包括土壤和岩石的力学特性，如刚度、摩擦角、内摩擦角等。

- 施工历史：包括先前的坡面加固措施和地下水控制措施。

- 边坡几何：包括边坡的高度、坡度、截面形状等。

3. 生成有限元模型在对边坡进行有限元数值模拟之前，需要生成一个几何模型。

这可以通过CAD软件或其他计算机辅助设计工具完成。

几何模型应该准确地反映实际的边坡几何特征。

4. 确定边界条件边界条件是有限元模型中的边界约束和加载。

对于边坡稳定性分析，边界条件可能包括：地表和坡面的外力加载、地下水位和边坡底部的约束等。

这些边界条件对于获取真实的边坡响应至关重要。

5. 确定材料特性根据收集的土壤和岩石力学特性数据，将这些参数输入到有限元模型中。

这些参数可以是土壤或岩石的体积模量、剪切模量、摩擦角等。

确保这些参数准确反映实际材料的特性。

6. 设定分析参数分析参数包括收敛准则、时间步长、加载速率等。

这些参数的选择应基于实际情况和具体要求。

通常，收敛准则可用于控制计算的精度和稳定性。

7. 执行数值模拟分析一旦准备好有限元模型，设定好边界条件、材料特性和分析参数，即可执行数值模拟分析。

滑坡数值模拟研究文献综述滑坡是一种常见的地质现象，在山区常常有较高的发生频率。

基于滑坡对人类安全和生产资料的威胁，国内外学界和机构都积极投入到对这类地质灾害的研究和治理工作当中来。

尤其是近数十年，随着计算机技术的快速更新升级，数值模拟方法被广泛运用到了滑坡这一领域。

本文就发展较快的有限元和离散元等方法成果作简单的收集和整理，并简单谈谈个人的认识。

一、数值模拟研究现状1.1 国外研究现状国外针对滑坡的研究起源于瑞典，起初的研究较为零散。

随着经济发展，人们遇到的滑坡逐渐增多，这使得对滑坡的研究也逐步深入和系统化。

再到上个世纪后半叶，学者借助计算机开发出了各类数值模拟技术，尝试分析滑坡演变的原理和治理方法。

Bernardie S等[1]结合统计学和力学方法，利用一个计算降雨与位移的传递系数的脉冲响应模型和一个反映地下水压力的一维力学模型耦合，成功再现了滑坡在一般运动状态下的位移模式。

根据降水数据，对某一段时间内的滑坡位移进行了模拟，获得了较好的预测效果。

Marcato G等[2]针对在地震波地面效应下陡山斜坡的碎屑堆积层进行了建模，并着重关注可能触发的潜在滑坡运动。

研究采用离散元方法和UDEC代码来研究斜坡的运动。

结果证明，地震波的垂直分量对系统的变形影响很小，而水平分量则对变形的影响显著，即使是很小的地震波在水平方向上也可能使斜坡发生显著的运动。

Chryssanthakis P等[3]结合挪威西部的一个岩质滑坡，应用二维非连续介质代码UDEC 和BB（Barton-Bandis联合模型）分别构建了滑坡模型。

其中UDEC模型并不考虑孔隙水压力，结果显示坡体稳定；BB模型则在运行中使滑坡边界上的孔隙水压力递增，在水位上升的过程中斜坡的下部发生了滑坡。

数值研究的成果早前的报告吻合，说明孔隙水压力是发生岩质滑坡的主要因素。

Harada E等[4]通过使用三维离散元法对滑坡进行数值模拟，并从不同角度对模型性能进行分析，建立了一个动态可视化的灾害预警模型以降低山侧城镇的受灾损失。

基于FLAC3D对某边坡天然及地震工况下稳定性分析◎ 彭志盛 中交四航局第二工程有限公司摘 要：本文以海外某工程开挖边坡为实例，结合室内试验参数，基于RMR分类法并参考经验公式进行岩土体参数估算，进一步评估4m或6m锚杆支护的边坡在天然工况下的稳定性并在地震工况下的运用拟静力法分析其稳定性。

结果表明：采用RMR法并结合边坡实际工程地质条件，参考已有经验公式对边坡岩土体参数进行估算在实际工程中是可行的，计算结果相对保守；天然工况或地震工况条件下，采用4m或6m锚杆进行支护时，稳定性系数均满足规范中对安全系数的要求，边坡处于基本稳定状态；但安全起见，建议对该边坡采用6m锚杆进行支护。

关键词：：FLAC3D；强度折减法；拟静力法；稳定性分析1.前言当前稳定性分析有定性和定量分析两类方法。

极限平衡法，极限分析法等是定量分析方法中比较常见的[1]。

无论极限平衡法或是极限分析法具因其模型简单、计算方便，在工程实践中作为首选方法进行广泛应用，但分析边坡破坏发生和发展过程方面却力有不逮[2]；针对此问题，基于强度折减法理论的数值模拟软件FL AC3D通过搜索潜在滑动面及其位置可以有效解决极限平衡法的不足，计算呈现结果更加直观。

进行数值模拟计算时，参数的选取至关重要，参数选取准确与否对计算结果影响重大，而当前岩土体，尤其是岩质材料的参数取值时往往进行以下简化：以岩石（岩块）室内试验所得性质代替真实岩体。

工程实践中极少遇到未风化岩体，天然环境中的岩体受风化作用产生广泛分布的节理裂隙，影响岩体完整性，并使得真实岩体在物理力学性质上与岩块存在较大差异。

本文以某工程挖方边坡为例，对岩体材料基于更科学的方法进行取值，采用强度折减法进行天然工况及地震工况下分析边坡稳定性。

2.强度折减法强度折减法中稳定性系数即边坡达到临界状态与初始状态对应的抗剪强度之比。

岩体抗剪强度应用过程如下式所示。

式中：C d——折减后的粘聚力；φd——折减后的内摩擦角；C——折减前的粘聚力；φ——折减前的内摩擦角；F d——折减系数。

如果使有限元计算保持足够的计算精度，那么有限 元法较传统的方法具有如下优点：
(a)能够对具有复杂地貌、地质的边坡进行计算;
(b) 考虑了土体的非线性弹塑性本构关系，以及变形对应力的 影响； (c) 能够模拟土坡的失稳过程及其滑移面形状。由图可见滑移 面大致在水平位移突变的地方，也是在塑性区塑性发展最充 分的地方，呈条带状；


tg j tg

[2C j cos( ' ) 2 t sin( ' )] sin
gH sin sin( ')
4.5 传递系数法——折线形滑动
计算剖面
4.5 传递系数法——折线形滑动
地震力
计算荷载
P
面
重力 土：重度取值
CL W
浸润
D Ft
Nw
(FLAC)
《建筑边坡工程技术规范》中的基本规定
边坡: 岩质边坡与土质边坡。岩质边坡的破坏形式按下表划分：
确定岩质边坡的岩体类型应考虑主要结构面与坡向的关系、结构 面倾角大小和岩体完整程度等因素。确定岩质边坡的岩体类型时， 由坚硬程度不同的岩石互层组成且每层厚度小于5m的岩质边坡宜 视为由相对软弱岩石组成的边坡。当边坡岩体由两层以上单层厚 度大于5m的岩体组合时，可分段确定边坡类型。
研究边坡稳定性的重要依据，因此，地层岩性的差异往往是 影响边坡稳定的主要因素。 不同地层不同岩性各有其常见的变形破坏形式，古老的 泥质变质岩系，如千枚岩、片岩等地层，都属于易滑地层，
在这些地层形成的边坡，其稳定性必然较差。
3 影响边坡稳定性的因素
2）地质构造和地应力
地质构造主要指区域构造特点、边坡地质的褶 皱形态、岩层产状、断层和节理裂隙发育特征以及区 域新构造运动活动特点等。它对边坡岩体的稳定，特 别是对岩质边坡稳定性的影响十分显著。在区域构造 比较复杂的地区，边坡的稳定性较差。

分
析
第
九 二、受力条件分析
章
在工程使用期间，可能滑动岩体或其边界面上承
边
受的力的类型及大小、方向和合力的作用点统称
坡
为受力条件。
岩
边坡岩体上承受的力常见有：岩体重力、静水压
体
力、动水压力、建筑物作用力及震动力等等。
稳 1.地震作用
定 水平地震作用：FEK=1G
性
分
析
第 九 章
边
坡
岩
体 2.水压力：包括渗透静水压力和渗透动水压力。
析
Fr
G sin
第 九
tg j
2C j sin
章
tg gH sin sin( )
边 坡 岩
滑动体极限高度Hcr为
Hcr

2C j
g[sin(
sin cos j )sin( j )]
体 忽略滑动面上内聚力(Cj=0)时
稳 定
tg j tg
第
九 章
一、几何边界条件分析
边 几何边界条件分析的内容是查清岩体中的各类结
坡
构面及其组合关系，确定出可能的滑移面、切割 面。
岩 几何边界条件分析的目的是确定边坡中可能滑动
体 岩体的位置、规模及形态，定性地判断边坡岩体
稳 的破坏类型及主滑方向。
定 几何边界条件的分析可通过赤平投影、实体比例 性 投影等图解法或三角几何分析法进行。
章
边 坡
1、卸荷回弹 •在成坡过程中，由于 荷重不断减少，边坡岩
岩 体在减荷方向(临空面)
体 产生伸长变形，即卸荷
稳 回弹。
定 •天然应力越大，向临
性 空方向的回弹变形量也

设定边界条件和材料参数
边界条件
设定边坡的底部边界条件，如固定或自由边界，以及侧向边界条 件，如水平位移限制等。
材料参数
输入各材料层的物理力学参数，如重度、内聚力、内摩擦角、渗 透性等。
水文条件
考虑地下水对边坡稳定性的影响，设定地下水位、渗透系数等水 文参数。
运行分析和查看结果
运行分析
根据所选择的分析方法和设定的参数，运行rocscience-Slide程序进行分析。
rocscience-Slide具有直观的用 户界面和强大的后处理功能，方 便用户进行数据处理和结果展示
。
功能特点
自定义材料参数
用户可以根据需要自定义材料的物理力学 参数，如重度、内聚力、内摩擦角等。
多种分析方法
rocscience-Slide提供多种边坡稳定 性分析方法，用户可根据实际情况 选择合适的方法进行分析。
定义材料层
在边坡剖面中，定义不同 材料层，包括土壤、岩石 等，并设置各层的物理力 学参数。
选择分析方法
极限平衡法
采用极限平衡原理，通过搜索最危险滑动面，计 算边坡的安全系数和潜在滑动面。
有限元法
利用有限元方法，对边坡进行应力应变分析，评 估边坡的稳定性。
边界元法
应用边界元技பைடு நூலகம்，解决边坡稳定分析的边界值问 题，提高计算效率。
案例三：边坡加固设计分析
边坡描述
本案例涉及一个已经发 生滑动的边坡，需要进 行加固设计以防止进一 步滑动。
加固措施
采用抗滑桩和预应力锚 索进行加固，抗滑桩间 距5米，锚索长度20米 。
分析结果
加固后计算得到的安全 系数为1.5，表明加固措 施有效地提高了边坡的 稳定性。

边坡稳定有限元分析本例将演示如何使用有限元方法分析边坡稳定性并计算其安全系数。

任务首先，分析无超载作用下的边坡稳定性，然后分析在大小为q=35.0kN/m2的条形超载作用下的边坡稳定性，最后为边坡施加预应力锚杆，并分析其稳定性。

边坡的几何尺寸（包括各点的坐标）如下图所示。

图25.1 边坡几何尺寸（多段线上各点的坐标）土层剖面包含两种类型的土，其参数如下：表25.1 岩土材料参数列表计算我们使用“GEO5岩土工程有限元分析计算模块”（以下简称“有限元模块”）（v18版）来分析该问题。

下面为建模和分析步骤：-建模阶段：分析设置和几何建模-工况阶段[1]：分析边坡无超载作用时的稳定性-工况阶段[2]：分析加入超载后边坡的稳定性-工况阶段[3]：分析加入锚杆后边坡的稳定性-结论建模阶段：分析设置和几何建模在分析设置界面中设置“分析类型”为“边坡稳定分析”，保持其他选项不变。

图25.2 【分析设置】界面注：选择“边坡稳定分析”时和选择“应力应变分析”时的设置以及建模过程几乎完全一样。

在【分析】界面点击“开始分析”按钮即可以分析并计算边坡的安全系数。

在“有限元-边坡稳定分析”模块中，各个工况阶段之间是相互独立的，即当前工况阶段的分析结果不受上一工况阶段分析结果的影响。

下一步，设置全局坐标范围。

设置的坐标范围要足够大，这样才能使得所要分析的区域不受边界条件的影响。

对于该算例，设置全局坐标范围<0m, 40m>，设置底边界距离多段线最低点距离为10m。

设置各个多段线和土层剖面，其参数如下表所示。

图25.3 全局坐标对话框表25.2各多段线及其节点的坐标列表设置各个岩土材料的参数并将其指定到相应的分区。

在本算例中，我们选择Drucker-Prager（DP）模型（见注）。

设置两种岩土材料的剪胀角ψ均为0°，即当材料受到剪力作用时，其体积不发生改变。

注：分析边坡稳定性时，必须选择非线性弹塑性模型作为岩土材料的本构模型，因为在边坡稳定分析过程中岩土材料会产生塑性应变，且塑性应变的产生是和岩土材料的强度参数c和φ相关的。

计算方法
采用极限平衡法和数值分析法相结合的方法进行计算。
稳定性分析
通过计算得到安全系数为1.05，表明该边坡处于临界稳定 状态，需采取加固措施进行治理。加固措施包括锚杆格构 护坡、预应力锚索等。
05
CATALOGUE
边坡稳定性加固措施与建议
加固措施类型及原理
支挡结构加固
通过挡土墙、抗滑桩等支挡结构，承担边坡的土压力，阻止边坡 滑动。
研究成果总结
1 2 3
边坡稳定性计算模型
成功构建了考虑多种因素的边坡稳定性计算模型 ，提高了预测精度。
数值分析方法
发展了基于有限元、离散元等数值分析方法的边 坡稳定性计算技术，实现了复杂条件下边坡稳定 性的快速评估。
实时监测技术
将实时监测技术应用于边坡稳定性计算中，实现 了对边坡变形、渗流等过程的实时监测和预警。
排水系统加固
设置排水沟、截水沟等，排除地表水和地下水，降低边坡土体的含 水量，提高边坡稳定性。
加筋土加固
在边坡土体中加入拉筋或加筋材料，提高土体的抗剪强度和整体性 ，增加边坡的稳定性。
加固措施选择与优化
选择原则
根据边坡的地质条件、工程要求 、施工条件等因素，选择经济合 理、技术可行的加固措施。
优化方向
01
边坡类型
ห้องสมุดไป่ตู้
岩质边坡，高度20m，由砂岩和泥岩互层构成，坡度1:1。
02
计算方法
采用数值分析法中的有限元法进行计算。
03
稳定性分析
通过计算得到安全系数为1.15，表明该边坡在天然状态下处于基本稳定
状态，但在开挖或爆破等扰动作用下可能会发生局部失稳或崩塌。
实例三：复杂条件下边坡稳定性计算

数值模拟分析也是地下管道 稳定性评价的重要手段之一 ，可以通过模拟管道周围的 土壤力学性质、管道材料的 应力应变关系等，预测管道 的稳定性状态，为工程设计 和施工提供参考。
极限平衡分析也是地下管道 稳定性评价的常用方法之一 ，它基于极限平衡理论，通 过分析管道中的应力分布和 破坏模式，计算管道的稳定 性和安全系数，为工程设计 和施工提供依据。
详细描述
在水电站建设中，需要对岩体进行稳定性分析，以确保大坝、水闸等建筑物的安全。岩体工程地质力 学提供了多种方法，如应力分析、位移监测、地应力测量等，用于评估岩体的稳定性和安全性。
工程实例二：高速公路边坡稳定性评价
总结词
高速公路边坡稳定性评价是工程实例中 的另一个重要应用。
VS
详细描述
在高速公路建设中，需要对边坡进行稳定 性评价，以防止滑坡、坍塌等安全事故的 发生。岩体工程地质力学提供了多种评价 方法，如极限平衡法、有限元法、概率分 析法等，用于对边坡的稳定性进行定量评 估。
现状
目前，岩体工程地质力学已经发展成为一门较为成熟的学科，其在水利、土木、交通、矿山等领域的工程建设中 得到了广泛应用。同时，随着计算机技术、数值模拟方法的发展，岩体工程地质力学的数值模拟和可视化技术也 得到了迅速发展，为复杂条件下岩体的稳定性分析和预测提供了强有力的工具。
02
CATALOGUE
岩体的物理性质与力学行为
通过注浆管将浆液注入岩体中，对岩体进行加固和填充。
注浆加固技术适用范围
03
适用于各种岩石工程中，如隧道、边坡、桥梁等，可提高岩体
的稳定性和承载能力。
06
CATALOGUE
工程实例分析
工程实例一：大型水电站岩体稳定性分析
总结词

掌握活断层的基本概念及研究意义；掌握活断层的类型及特征、错动速率和活动周期，活断层活动的时空不均一性，震源机制及震源机制断层面解；掌握活断层的判别标志，活断层的调查、监测与研究方法。

一条长大活断层的不同区段可以有不同的活动方式。

活断层的活动强度主要以其错动速率来判定。

地震历史记录最老距今3000a左右，仪器确切测定震中更是最近几十年来才实现的。

判定断层活动性主要还是要依靠地质标志，即断层近期活动在最新沉积层中、在断层物质中或在地形地貌上留下来的证据。

通过多种绝对年龄测定，还可判定断层的活动时间、速率及重复活动的时间间隔或重复活动周期。

1、活断层研究意义:一是断层的地面错动及其附近伴生的地面变形，往往会直接损害跨断层修建或建于其邻近的建筑物。

其次是活断层多伴有地震，而强烈地震又会使使建于活断层附近的较大范围内的建筑物受到损害。

2、沿活断层产生粘滑或其锁固点、端点破裂而发生错动，则积蓄的弹性应变能的释放就造成地震。

预测地震危险性需要首先研究活断层，判定其活动时代、错动速率、重复活动的证据和重现周期。

活断层的类型和活动方式：按构造应力状态及两盘相对位移的性质，活断层分为：走向滑动或平移断层，逆断层和正断层。

其中以走向滑动型最为常见。

三类活断层由于几何特征和运动特性不同，所以它们对工程场地的影响也各异。

走向滑动或平移断层：最大、最小主应力近于水平，所以两者之间的最大剪应力面—断层面近于直立，其地表出露线平直，表现为极窄的直线形断崖。

主要是断层面两侧相对的水平运动，相对的垂直升降很小。

河流最易于沿这种断层发育，水工建筑物也就最易于受到这种活断层的威胁。

如断层与坝轴线小角度斜交，由于断层错动而造成的心墙拉开宽度可以相当大。

些规模非常巨大：例如阿尔金山断裂，鲜水河断裂，红河断裂都是我国西部长达数百到数千公里的活动着的走滑断裂。

这些断层的水平错动往往在地形上留下明显迹象，尤以对水系的错动改造最为明显。

逆断层的断层线往往是波状弯曲的，断层带也较平移断层宽得多，由于上升盘形成了断层崖易产生滑坡或崩塌，逆断层的确切位置最难确定。

第一章绪论1.1 引言随着国民经济的发展，水利建设，交通运输和国防工程等建设工程中所遇到的岩质边坡稳定性问题也相应地增多。

由于工程建设的需要，往往在一定程度上破坏或扰动原来较为稳定或岩体而形成新的人工边坡，诱发新的地质灾害。

地质灾害已经成为制约我国经济及社会可持续发展的一个重大问题。

岩质边坡滑坡作为地质灾害中一个十分突出的问题，给国民经济建设的各个部门带来了严重的干扰和损失。

1993年三峡库区巫溪县南门岩体崩滑造成200余人丧生。

2000年彭水县山体滑坡造成70余人丧生。

2004年12月11日，雨台温高速公路柳市附近突发大面积山体滑坡事故。

滑坡的山体高约100m、宽约70m.甫台温高速公路70余米的路段完全被滑落的大石封死，致使温州大桥白鹭屿至乐成镇一段的高速公路双向车道全部瘫痪。

地震作用诱发的边坡滑动和坍塌也是常见的灾害之一。

特别是在山区和丘陵地带，地震诱发的滑坡往往分布广、数量多、危害大。

我国是一个多地震的国家，西部地区又是地中海一喜玛拉雅地震带经过的地方，是亚欧大陆最主要的地震带，也是我国地震活动最活跃的地区，因地震而导致的滑坡灾害非常严重。

大量崩塌与滑动主要发生在多震的西部地区，而这些地区正是我国的水电能源和各种矿产资源的主要蕴藏地。

随着国家西部大开发战略的实施，将加速对西部地区水电、矿产资源开发、及公路、铁路等基础设施建设，愈来愈多的工程(如水电、矿山、能源、核废料储存及溶质运移)都建设在岩体之上，几乎所有的土木工程建设都涉及到边坡的动力稳定问题。

在大多数岩体力学问题的研究中，都假定岩体在外力作用下是静止的，所以，考虑问题的角度也一般是从静力学角度出发，其结果与实际情况不尽相符，往往对结果作一些折减。

通常，在许多实际情况中，荷载常具有动力特性，如上所述的地震滑坡灾害等，沿用静力学的原理和方法来求解这类问题，结构的动载特性无法反应出来，这显然是不合适的。

例如，在地震作用和影响下，岩质边坡的稳定;隧洞围岩和衬砌结构的安全;筑造在岩层中的导弹发射竖井能否继续使用;修建大型水库以后是否存在诱发地震的可能性，以及在诱发地震一旦发生时，大坝及库区岩质边坡的稳定等。

有关软弱结构面的岩质边坡稳定性分析岩质边坡稳定性分析是工程界的重点问题.软弱结构面岩体的复杂构造，使得难以保证岩质边坡稳定性分析的准确性。

为此,本文针对软弱结构面的岩质边坡稳定性问题展开了研究，并选择有限元强度折减法作为计算方法，探讨了软弱夹层对边坡稳定性影响和规律，旨在提高软弱结构面的岩质边坡稳定性分析的准确性.ﻭﻭﻭ软弱结构面;岩质边坡；稳定性分析极限平衡法等计算方法是边坡稳定分析的传统方法，这种分析方法所得结果偏差和误差较大，实际应用价值较低，因而这些方法逐渐被新的方法所代替。

岩土工程的多年中，创造了有限元强度折减法,其可提升岩质边坡稳定性的评估准确性，而较为准确的结果将为工程设计、施工及后续管理提供有效的数据支持，对于整个工程项目具有重要意义。

ﻭ１边坡稳定性计算方法ﻭﻭ由于极限平衡法难以准确评估边坡体内应力，同时也不能分析出应变效果，因而本文选择有限元强度折减法作为计算方法,以保证内应力和应变效果。

ﻭ有限元强度折减法是基于弹塑性有限元计算的一种方法,以C、作为岩土体强度指标，F为折减系数，C、除以值相应的F，得到一组C 、 ,作为新材料参数；C 、会重新代入到有限元计算程序中,如此循环,直到临界破坏状态判定条件（给定)与当边坡岩土体相符时，停止运算,此时对应的Ｆ值就是最小安全系数，将最小安全系数代入图１中(1）式，得到参数C；将最小安全系数代入图1中（2）式，得到参数 .此外,参数ﻭE和v分别是弹性模量和泊松比，两者数值为定值，C、值变化对其无影响。

：施戈亮，女,（１９83. 1１－)专业技术初级职称。

武汉.研究方向:岩质边坡稳定性分析；玻璃幕墙建筑防火性能分析。

ﻭﻭ2 工程实例2．1 工程概况ﻭ本文选择我国南沿海地区某工程作为研究案例。

该工程为建筑工程，工程实地存在软弱岩脉风化成的软弱夹层。

工程边坡属于残丘坡地，自然坡度约为3５，呈现中间高两侧低的地貌，现场开挖成阶梯状斜坡，高2５m，宽１5０m。

公路岩质边坡地质灾害治理措施摘要：山区的勘查工作时常会遇到边坡问题,若治理不当,很可能导致滑坡等灾害的出现，危及周边地区的安全。

本文结合工程实例，介绍了岩质边坡的特点，围绕岩质边坡的勘查、稳定性和设计进行分析，并提出一些有效的治理措施。

供类似研究参考。

关键词：岩质边坡；稳定性；设计；措施我国山区的经济发展水平相对较低，基础设施的建设比较落后，在交通建设行业蓬勃发展的今天，山区的公路建设任然是发展的首要任务。

公路建设过程中，由于山区公路的桥梁和隧道较多，除了要考虑周边地区的经济发展及耕地等因素外，还需要考虑公路工程沿线的地质条件。

山区的地形险峻，地质条件十分复杂，随着人口的激增以及土地资源的过渡开发，在众多地质灾害中，边坡问题尤为突出，若治理不当,很可能导致滑坡等灾害的出现。

因此，通过对质边坡的勘查、稳定性和设计进行分析，需找有效的措施，解决岩质边坡的变形、稳定和治理问题。

1岩质边坡的特点某公路处于山区，地形陡峻，有部分边坡是属于岩质边坡。

岩层倾角在10°以内，呈水平形状。

公路岩质边坡有约35处，具有边坡高、陡、险，岩质边坡地质灾害治理复杂，影响岩质边坡稳定因素多，破坏作用大和施工困难的特点。

2岩质边坡地质灾害治理措施岩质边坡勘察设计的工作思路和步骤为：工程地质勘察→稳定性分析评价→防护加固措施设计→施工阶段现场核查→动态信息化跟踪与设计调整→治理效果监测与评估。

在实地调查与评估的基础上，分析边坡岩体结构的变形破坏与失稳模式，充分考虑自然营力、工程活动对边坡稳定所造成的影响，以及边坡失稳对自然环境、人类活动和公路工程造成的破坏可能，才能有的放矢进行针对性地治理设计。

2.1岩质边坡的勘察(1)特别注重对既有自然和人工边坡变形失稳破坏和治理情况调查，进行必要的挖探、钻探和物探工作，以查明隐伏结构面等。

(2)查明层间夹层分布，岩层、节理裂隙及断层等结构面位置和产状，节理裂隙密度、断层宽度、节理裂隙及断层延伸长度，节理裂隙张开程度、充填情况，地下水等，分析层间夹层和结构面的力学属性及与临空面的空间关系，确定边坡可能失稳破坏的模式、规模、位置。

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崩塌形成机理图
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崩塌的形成条件
⒈新构造运动强烈上升地区，河谷急剧下切，坡高崖 陡，易形成崩塌。 ⒉坚硬性脆且断裂发育的岩层及软硬相间的岩层。 ⒊地下水的渗入。 ⒋各种风化侵蚀作用强烈。 ⒌触发因素（地震、暴雨、不合理的开挖等）
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新滩滑坡剖面图
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鸡筏子滑坡（全景）照片
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中下部地形坡角10~20度，沿其 滑动的基岩面多为10~12度。
滑体1500万方
鸡筏子滑坡
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巴东县城滑坡
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第三节 边坡稳定性的影响因素
三、地质构造及岩体结构的影响
各种结构面的特性（发育程度、规模大小、充填胶结、产状等)对边 坡岩体的稳定性有很大影响，结构面的产状和岩体结构类型更有明显影响。
⒈一组结构面发育的边坡稳定情况（图6－23） ⒉多组结构面发育的边坡稳定情况（图6－24） 四、地下水的作用 危害较大，许多边坡的破坏都与地下水的活动有关，其作用过程比较 复杂，主要有以下几个方面： ⒈使岩石软化或溶蚀 ⒉产生静水压力或动水压力（图6－25） ⒊增加岩体重量 ⒋冻胀作用 ⒌浮托力 此外，风化、暴雨、水流冲刷坡脚、人工开挖、采空、振动等，都可能诱 发边坡岩体失稳。 （转到第四节）
L
的影响更为显
据经验和计算，当 L =0时，坡脚处切向应力的最大值约 相当于原始水平应力的3倍。而当水平构造应力为3γH时，切 向应力可达7~9倍的γH。此外，坡脚处的最大剪应力也将随 水平应力的增长而成倍增加。

（完整版）土坡稳定性计算第九章土坡稳定分析土坡就是具有倾斜坡面的土体。

土坡有天然土坡，也有人工土坡。

天然土坡是由于地质作用自然形成的土坡，如山坡、江河的岸坡等；人工土坡是经过人工挖、填的土工建筑物，如基坑、渠道、土坝、路堤等的边坡。

本章主要学习目前常用的边坡稳定分析方法，学习要点也是与土的抗剪强度有关的问题。

第一节概述学习土坡的类型及常见的滑坡现象。

一、无粘性土坡稳定分析学习两种情况下(全干或全淹没情况、有渗透情况)无粘性土坡稳定分析方法。

要求掌握无粘性土坡稳定安全系数的定义及推导过程，坡面有顺坡渗流作用下与全干或全淹没情况相比无粘性土土坡的稳定安全系数有何联系。

二、粘性土坡的稳定分析学习其整体圆弧法、瑞典条分法、毕肖甫法、普遍条分法、有限元法等方法在粘性土稳定分析中的应用。

要求掌握圆弧法进行土坡稳定分析及几种特殊条件下土坡稳定分析计算。

三、边坡稳定分析的总应力法和有效应力法学习稳定渗流期、施工期、地震期边坡稳定分析方法。

四、土坡稳定分析讨论学习讨论三个问题：土坡稳定分析中计算方法问题、强度指标的选用问题和容许安全系数问题。

第二节基本概念与基本原理一、基本概念1．天然土坡(naturalsoilslope)：由长期自然地质营力作用形成的土坡，称为天然土坡。

2．人工土坡(artificialsoilslope)：人工挖方或填方形成的土坡，称为人工土坡。

3．滑坡(landslide)：土坡中一部分土体对另一部分土体产生相对位移，以至丧失原有稳定性的现象。

4．圆弧滑动法(circleslipmethod)：在工程设计中常假定土坡滑动面为圆弧面，建立这一假定的稳定分析方法，称为圆弧滑动法。

它是极限平衡法的一种常用分析方法。

二、基本规律与基本原理（一）土坡失稳原因分析土坡的失稳受内部和外部因素制约，当超过土体平衡条件时，土坡便发生失稳现象。

1．产生滑动的内部因素主要有：（1）斜坡的土质：各种土质的抗剪强度、抗水能力是不一样的，如钙质或石膏质胶结的土、湿陷性黄土等，遇水后软化，使原来的强度降低很多。