边坡稳定性三维极限平衡分析的新探讨及其应用

边坡稳定性的评价 ,特别是对于具有复杂几何特征的问题 ,应作为三维问题处理。文中提出了一种评价边坡稳定性的三维极限平衡方法 ,并编制了相应的计算机程序。程序使用者可结合工程经验 ,方便地确定可能的滑面 ,对工程上可能的多个滑动方向进行计算、分析 ,并且能方便的计算出各种情况下的安全系数和滑动推力。同时可考虑地下水、地震等因素。最后 ,文中对宜宾翠屏山滑坡进行了稳定分析。     

边坡稳定性三维极限平衡分析的新探讨及其应用

边坡稳定性的评价，特别是对于具有复杂几何特征的问题，应作为三维问题处理。文中提出了一种评价边坡稳定性的三维极限平衡方法，并编制了相应的计算机程序。程序使用者可结合工程经验，方便地确定可能的滑面，对工程上可能的多个滑动方向进行计算、分析，并且能方便的计算出各种情况下的安全系数和滑动推力。同时可考虑地下水、地震等因素。最后，文中对宜宾翠屏山滑坡进行了稳定分析。     

对“边坡稳定性的三维极限平衡分析方法及应用”讨论的答复

在“边坡稳定性的三维极限平衡分析方法及应用”一文(以下简称原文)中我们的本意是想提供一种对岩质边坡稳定分析比较实用的三维分析方法,希望既能反映三维稳定性的实质,而数学表达方法又比较简洁。原文引起了陈先生的兴趣,很高兴在此作一讨论。目前发表的三维方法都是各有优缺点,各有一定的作用范围,恐怕还很难找到一个普遍适用的方法。原文主要用于岩石边坡的稳定分析。工程中常见的岩石边坡,由于结构面的存在,大多呈扁平状态,结构面是凸凹不平的、滑体厚度不大,而滑体滑面主要由结构面构成。而在土体中的滑面往往可以形成比较规则的球面,滑体滑面由该球面构成。因此,在岩石边坡情况下是否不考虑Ｓ在Ｙ方向的投影就是假定过多,是值     

基于滑面正应力修正的极限平衡法的研究现状

基于滑面正应力修正的极限平衡法是近年来发展起来的一种边坡稳定性分析方法,具有良好的发展潜力。在已有工作的基础上,对该方法的研究成果作了系统的归纳总结,主要包括基本理论的建立和完善、二维与三维极限平衡研究和典型工程应用等三大方面。同时介绍了借助该方法的基本原理在加固边坡的稳定性、三维边坡滑带强度参数的反演分析、地震作用下的三维边坡稳定性评价、三维边坡稳定性分析中的端部效应等方面取得的进展。最后,对该课题的研究不足和下阶段的研究方向进行了阐述。     

大坝边坡概率最危险滑面搜索的一种算法

在大坝边坡稳定性分析中,如果把岩体参数都作为定值来处理,可以通过计算最小安全系数来搜索到边坡的一个最危险滑面,称之为确定性最危险滑面。若把岩体参数作为随机变量来处理,通过计算最小可靠指标也可以搜索到另外一个最危险滑面,称之为概率最危险滑面。许多学者在研究中把这两个滑面作为一个面来处理,但实际工程中这两个面却不一致,通过对岩体不确定力学参数进行合理的组合及弱化,研究了这两个滑面之间的关系,提出了一种用计算安全系数来搜索概率最危险滑面的方法。并通过工程实例验证了该方法的可行性,结果表明:这是一种实用有效的搜索边坡概率最危险滑面的算法。     

基于立体投影和3DEC的某水电站裂隙岩体边坡稳定性研究

裂隙岩体边坡稳定性研究是国内外岩土工程领域研究的热点问题,传统方法在评价裂隙岩体边坡稳定性时具有诸多限制。本文以某水电站溢洪道开挖边坡为例,提出了考虑确定性结构面与随机性结构面,基于立体投影和3DEC的裂隙岩体边坡稳定性分析方法。在水电站工程地质调研的基础上,确定了优势结构面,开展了结构面力学参数的现场试验,采用立体投影方法进行了设计边坡角下边坡可能滑动模式分析;依据可能的滑动模式,建立了三维非连续地质模型与数学力学模型,进行了自然、暴雨、地震三种工况下的位移与稳定性分析。该成果为裂隙岩体边坡稳定性研究提供了一种新的高效的方法,对相似工程具有借鉴作用。     

岩质边坡软弱结构面参数取值方法和稳定性分析

红砂岩顺层边坡岩体被节理、层面等结构而切割,形成一个复杂的不连续地质介质。当边坡换稳时,岩体沿层面或滑面滑动。软弱结构面具有较低的剪切强度,且有一定的厚度。在边坡稳定分析中,如何找出软弱结构面的抗剪强度,是稳定分析中十分重要的事情。本文参考了大量文献资料,介绍了滑面抗剪强度的具体取值方法。根据边超可能的失稳模式,选择Sarma法计算边超稳定性安全系数,结合滑坡变形监测数据,对边坡进行稳定性分析和评价。     

复杂岩质边坡锚固工程地震敏感性分析

地震是使边坡及其支护结构产生变形破坏的诱发因素,地震敏感性分析对于边坡工程的优化设计具有重要意义。复杂岩质边坡具有不规则的破坏滑移面,岩土体结构复杂,其稳定性受地下水、地震等地质环境的影响。本文采用改进的Sarma边坡稳定性分析模型,探讨了复杂岩质边坡进行地震敏感性分析的方法,该方法不仅考虑了不规则滑面问题、坡面加固力问题,而且考虑了地下水和地震的作用。通过选择典型岩质边坡锚固工程进行实例分析表明,地震对边坡稳态的作用是十分显著的,它是边坡变形破坏最敏感的影响因素。该方法能够很好地揭示复杂岩质边坡工程稳定性对地震作用的动态响应,是边坡地震敏感性分析的有效方法。     

多层复杂滑坡的稳定性分析与支护选择

 工程中常见发育多层滑面的大型复杂滑坡，受工程边坡的改造和工程结构的作用其坡体结构与应力状态都发生改变，原有的滑面可能不再是最危险滑面，而会在原滑面的基础上形成新的最危险滑面，目前工程中对此关注不多。提出指定剪出点的稳定性核算方法，假定工后滑坡中的最危险滑面为新生滑面与原滑面的组合滑面，采用一种新的搜索方法确定坡面各点的安全系数，据此对多层复杂滑坡进行稳定性分析，在此基础上进行滑坡的支护选型并确定合理的支护设置位置，以实际工程为例详细论述该方法的应用步骤，并提出大型滑坡的支护设置原则，研究结果对大型复杂滑坡的支护选型和设计有一定指导意义。     

滑石板顺层岩质高边坡稳定性及加固措施研究

 针对两家人水电站滑石板顺层岩质高边坡工程地质条件的特殊性,研究该边坡在1996年地震过后降雨条件下的滑塌成因,滑石板边坡在侧滑面、底滑面已经非常明显以及后缘拉裂面基本可以确定的条件下,有2个基本问题需要明确：(1) 侧滑面和后缘拉裂带的贯通率;(2) 底滑面岩体力学参数的取值。2个基本问题的确定通过滑石板边坡历史上已滑塌区域的边坡失稳破坏过程来反演分析,并且与中国水电工程顾问集团公司贵阳勘测设计院现场勘测、岩石室内试验结果以及国内类似边坡工程的经验取值进行对比分析,寻找出最为合理的计算参数。在此基础上对边坡进行稳定性分析,由于边坡在非正常工况下存在滑塌的可能性,因此对边坡进行加固处理是必要的,通过对边坡加固位置的计算分析可知,对边坡底部进行加固处理不仅能够提升局部的稳定性,同时也能保证边坡整体稳定性。在此基础上设计了3种加固方案,对这3种加固方案进行计算分析,可寻找出最为经济合理的一种加固方案。     

Sliding surface searching method for slopes containing a potential weak structural surface

Weak structural surface is one of the key factors controlling the stability of slopes. The stability of rock slopes is in general concerned with set of discontinuities. However, in soft rocks, failure can occur along surfaces approaching to a circular failure surface. To better understand the position of potential sliding surface, a new method called simplex-finite stochastic tracking method is proposed. This method basically divides sliding surface into two parts： one is described by smooth curve obtained by random searching, the other one is po｜yline formed by the weak structural surface. Single or multiple sliding surfaces can be considered, and consequently several types of combined sliding surfaces can be simu- lated. The paper will adopt the arc-polyline to simulate potential sliding surface and analyze the searching process of sliding surface. Accordingly, software for slope stability analysis using this method was developed and applied in real cases. The results show that, using simplex-finite stochastic tracking method, it is possible to locate the position of a potential sliding surface in the slope.     

梨园水电站下咱日堆积体稳定性分析

以梨园水电站坝前左岸分布的大规模下咱日堆积体为例,通过分析堆积体物质组成及堆积体与基岩接触面的物理力学特性,确定堆积体的边界条件,并初步判定其可能的变形及破坏模式。以此为基础,采用三维极限平衡方法对沿堆积体与基岩接触面的假设滑面及由二维极限平衡分析出的最危险滑弧拟合出的三维空间滑面进行了分析,确定了不同滑面的安全系数。根据有限元三维分析成果,基于位移梯度理论提出了堆积体三维滑面确定方法,分析方法能够搜索任意形式滑面,同时兼顾考虑堆积体的三维效应。分析表明各工况下堆积体稳定性均能满足要求,计算成果为工程设计提供了重要参考。     

考虑破坏面转移和垃圾坝作用的边坡稳定分析

垃圾坝是山谷型填埋场和横向扩建填埋场中常采用的增稳措施;破坏面在衬里结构不同界面间发生转移也是被证实的规律,考虑破坏面转移和垃圾坝作用的垃圾体边坡稳定分析方法尚未见报道。通过将衬里结构中破坏面转移点作为分界点,将滑动垃圾体分成5个楔体,利用极限平衡条件建立了五楔体边坡稳定分析方法。研究结果表明,五楔体极限平衡分析方法能够分析考虑破坏面转移和垃圾坝影响的填埋体稳定性;考虑破坏面转移计算得到的安全系数低于不考虑考虑破坏面转移的计算结果,考虑破坏面转移的计算方法能够发现更危险的情况;填埋场安全系数随垃圾坝高度的增大而增大;垃圾坝的背坡有一最优坡度,垃圾坝的背坡小于这一坡度时,发生“坝背破坏”模式;垃圾坝的背坡大于这一坡度时,发生“坝底破坏”模式;最危险破坏面通过填埋场的背坡和底坡的衬里,再通过垃圾坝的坝背衬里界面或坝底。     

任意滑动面搜索新方法应用于三维复杂土坡稳定性分析

在提出任意三维滑动面搜索方法的基础上,针对滑动体非对称情况（包括准线不对称和长度不对称）、母线不在滑动体内沿滑动方向断面尺寸最大的面上、土坡含软弱夹层的情况,采取了一些解决措施,并将其应用于工程上常见的填挖方复合土坡、水平分层填方路堤、公路纵断面为平斜坡的土坡和含软弱夹层的土坡这4种算例中。分析表明：①此方法可以对一些较复杂条件下的土坡进行稳定性分析,并能够寻找到较优的最危险滑动面（包括整体和局部稳定性）;②当填挖边坡上填方段和挖方段的材料不一致时,更容易在抗滑稳定性差的材料处发生失稳,但当填方段和挖方段的材料重度γ相同时,两种材料的φ/c是否相等在一定程度上对滑动体的对称性和大小有影响;③对于公路纵断面为平斜坡的土坡,其潜在最危险滑动面更倾向于平坡段,斜坡对边坡的稳定系数有一定的积极影响;④在含软弱夹层的土坡中,当滑动体的长度无限长时,其三维稳定性趋于二维稳定性,与以往研究成果相比较时,得出本文方法计算出的结果与之非常接近,说明本文方法可行。     

边坡稳定分析的一些进展

本文介绍近年在用极限平衡法与有限单元法 ,分析边坡稳定性方面的一些进展 ,在基于极限平衡的解析法上 ,我们导出了多阶斜坡的稳定安全系数与滑裂面角度的计算公式。这对岩质边坡的设计有很高的实用意义。导出了目前采用的各种条分法的统一计算公式。对于非严格条分法 ,用一个平衡方程并假设条间力的作用方向 ,即能求得安全系数 ;对严格条分法 ,用二个平衡方程 ,并假设条间力的作用方向或条间力的作用点位置 ,就能求出安全系数。统一式是一简单的迭代式 ,因而计算简便 ,并有很高精度。提出了两种用有限元法求边坡稳定安全系数的方法 :一种基于极限平衡法 ,对土质边坡采用圆弧搜索法 ,对岩质边坡采用在滑移面上布置节理单元的方法。另一种采用有限元强度折减法 ,便于采用大型软件 ,是一种很有前途的求边坡稳定安全系数的新方法。     

非对称旋转破坏的三维Bishop边坡稳定算法

根据Bishop简化法的计算假定和原则,并假定边坡的整体滑动方向,推导出三维边坡稳定分析的计算方法。该方法适用于对称和非对称的旋转破坏的边坡稳定问题,如边坡破坏面为对称的圆弧、旋转椭圆等旋转面,或者这些旋转面的组合面,或者旋转面与平面的组合面等。探讨了三维Bishop简化法应用于非对称破坏存在的问题。     

基于动态和整体强度折减法的边坡稳定性分析

 基于强度折减法的边坡稳定性评价只能获得静态单一的安全系数。为获得边坡渐进失稳过程中的稳定性状况,提出基于动态和整体强度折减法的边坡动态稳定性评价方法,利用动态强度折减法搜索出渐进扩展的滑动面,并结合整体强度折减法计算安全系数的优势,在边坡渐进失稳过程中计算动态安全系数,从而实现对边坡失稳全过程的分析和调控。首先,利用动态强度折减法确定出一系列扩展的滑动面,然后,在每一步折减中降低滑动面的强度参数,随后采用整体强度折减法计算此刻的安全系数。最后进行滑动面扩展–安全系数的对应分析,根据安全系数的动态变化规律对边坡进行稳定性评价和支护。两实例计算表明,动态强度折减法获得的滑动面与实际监测数据相吻合,合理反映边坡(滑坡)的变形破坏特征。利用动态和整体强度折减法的各自优势,获得边坡渐进失稳过程中的一系列动态安全系数,更利于边坡的稳定性判断及支护措施建议。相比于极限平衡法,动态强度折减法也更适合于非均质边坡的稳定性评价,能搜索出正确的潜在滑动面。     

基于Dijkstra算法的边坡极限平衡有限元分析

基于有限元计算结果,将边坡稳定性问题转化为图论中寻找最短路问题。通过引入图论中解决最短路问题的Dijkstra算法到搜索边坡最危险滑动面及其安全系数中去,对Dijkstra算法作了一定的改进,建立了一种新的边坡稳定性分析方法--基于Dijkstra算法的极限平衡有限元方法。通过一算例对该法进行验证,计算得的安全系数和危险滑动面位置与推荐答案基本一致,说明该方法应用于边坡工程的可行性。将该方法应用于糯扎渡水电站右岸泄洪洞出口边坡的稳定性分析,与极限平衡法和强度折减法作了比较。研究表明,该方法计算得到的安全系数介于极限平衡法和强度折减法之间;危险滑动面位置与这两种方法计算得到的危险滑动面位置基本一致,该方法应用于复杂岩体边坡的稳定性分析可行。最后,对于逆坡向发展的滑动面,以洛古水电站右岸边坡的稳定性分析为实例,研究了逆坡向发展的滑动面滑动力计算方法;比较分析3DEC和该方法的计算结果,说明该方法适用于逆坡向发展的滑动面的稳定性分析。     

三维简化Janbu法分析边坡稳定性的扩展

对三维简化的Janbu法进行了扩展，使得离散后在同一行上的各条块在水平横向的安全系数相等以及在同一列上的条块在水平纵向的安全系数相等，得到不同行(列)的安全系数，最后通过各条块底滑面的几何特性与受力分析给出其独立的安全系数以及各条块潜在的滑动方向。该方法拓展了传统极限平衡方法只给出坡体总体安全系数的思路，可对坡体局部稳定性和潜在滑动方向进行判定。该方法可适用于任意形状的滑面，还可分析包括考虑孔隙水压力、地质体分层、上覆载荷以及地震力等其他形式的外载。