当前课程知识点：地质学与工程地质 > 第11章 斜坡稳定性工程地质问题分析 > 11.3 斜坡稳定性分析 > Chapter 11.3 斜坡稳定性分析
同学们好 欢迎来到地质学与工程地质课程
受各种内外因素的影响
自然界中的斜坡有的是安全的
或者说是稳定的 有的是不稳定的
对人类的工程活动存在着潜在的威胁
那么我们如何来评价斜坡的这种安全程度
或者是说稳定状态呢
首先什么是斜坡的稳定性
其实就是用来反映斜坡不发生位移
滑动或坍塌而保持稳定性的一种程度
根据斜坡在目前或不久的将来
是否发生过大的位移 滑动或坍塌
可以将斜坡分为稳定的和不稳定斜坡两种
斜坡稳定性分析呢 就是对斜坡
现有的这种稳定性状况
稳定性发展趋势及对斜坡稳定性起主导作用的因素
进行定量或定性的分析和评价
工程中常用的分析方法有 演变历史分析法
力学分析法和工程地质类比法三种
斜坡总是处在一定的自然环境中
它的变形破坏有自身的规律性
只有掌握了这种规律
才能对斜坡稳定性现状及发展趋势做出正确的评价
演变历史分析法呢
就是通过研究斜坡形成的地质历史
和所处的自然地质环境
它的地形 地貌 地质结构
变形破坏迹象及影响斜坡稳定性的
各种因素特征和相互关系
从而对它的演变历史
和稳定性状况做出评价和预测
其实就是一种过程分析法
也是斜坡工程地质中最常用的一种地质分析法
这一部分呢很抽象 同学们在听课过程中
注意结合我们前面学到的
有关地质学的基本知识来思考
演变历史分析法它的分析内容呢主要包括
在对区域地质调查 测绘等成果
汇总的基础上 研究和分析斜坡的区域地质背景
比如附近大的活动断裂带分布及特征
区域性地壳运动规律和古河流的演化等等
从而建立斜坡变形迹象
与区域地质背景间的相关关系
运用钻探 平硐勘探及现场调研测绘等手段
分析斜坡区的工程地质条件
比如地形地貌 地质结构及岩性组合
斜坡地表
及坡体内的变形破坏迹象
从而判别目前斜坡所处的变形破坏发展阶段
在这个斜坡的外围地质环境及自身的
工程地质条件研究分析基础上建立斜坡演变过程
从而对斜坡稳定性现状发展趋势及可能的变形
和破坏方式做出定性的评价
这就是传统的演变历史分析方法分析的内容
但是我们还希望这种地质分析成果
能够为后续的稳定性力学分析提供地质基础
这就需要建立斜坡的工程地质模型
也就是将斜坡重要的工程地质条件
按实际的状况简明的用图形表示出来
从而建立能够反映斜坡
实际工程地质特征的结构模型
当然由于地质体的复杂性和现有技术手段的限制
通常还需要对所建立的地质模型
进行反复的验证和分析
有时甚至先假定要建立的地质模型
然后反推 验证 动态修改等等
最终建立地质分析与力学分析的桥梁
力学分析法呢 它是在地质分析的基础上应用数学
力学及岩土力学等理论和方法
分析计算斜坡的稳定性
可以得出稳定性的定量指标
根据它的原理又可以分为
极限平衡法和数值计算法
而极限平衡法 又是国内外各行业
规范中所指定的方法 也是这一部分的重点内容
我们来回顾一个物理学中的简单的例子
一个滑块放在40度的斜面上
如果接触面的摩擦角φ等于50度
这个滑块能不能保持静止
或者说会不会稳定
同学们肯定先对滑块进行受力分析
共收到3个力 重力W 斜面对它的反力N
及斜面对它的摩擦力T
接着同学们肯定还要对重力进行分解
一个是沿着斜面向下的力S 它等于W乘以sinα
它是引起滑块具有向下运动的趋势 称为下滑力
另外一个呢是垂直于斜面的分力
W乘以conα 它的大小与N相等
有了N 是不是可以得到T
它就等于W乘以conα 然后再乘以tanφ
它是阻止滑块下滑的力 所以称为抗滑力
当摩擦角等于50度的时候
抗滑力T是不是大于下滑力S
滑块保持静止或者是说稳定
如果当φ等于30度的时候呢
下滑力是不是要超过了抗滑力
滑块下滑失去稳定性
而当φ等于40度时 下滑力是不是等于抗滑力
滑块处于临界状态
那么我们能不能用一个数值
来定量地表征这个滑块
会不会保持静止或者是稳定呢
我们用T与S的比值
当这个比值大于1时
滑块是不是处于稳定状态啊
小于1时呢处于不稳定状态
而等于1时正好处于临界状态
所以称T与S的比值为稳定性系数
斜坡稳定的极限平衡法
它的基本思路就是假定斜坡内
存在一个潜在的滑动面
该面上土体处处达到极限平衡状态
根据作用在该滑面上的抗滑力
与下滑力的比来求得块体的稳定性系数
自然界中的斜坡滑动面通常是非常地复杂
如果滑动面是由多段折线构成的
大家想一想 怎么去求解它的稳定性系数
根据已有的力学知识
如果直接去解的话是不是无法求解
所以通常要将滑块划分为若干个块体
这样就可以将对滑体的整体受力分析
转化为多个块体的受力分析
然后根据一些假定最终求得
滑动面上的下滑力和抗滑力
进而求得相应的稳定性系数
这就是极限平衡中的重要思想 也就是分块
根据求解时的假定条件不同
工程中常用的极限平衡法有瑞典条分法
毕肖普法 塞尔玛法等等
有关各种方法的具体求解过程 本课程将不再介绍
有兴趣的同学可以参考有关的教科书
随着计算机的发展
这些方法目前都可以通过程序来自动的计算分析
从而为斜坡稳定性评价提供了便利
总的来讲无论是哪种极限平衡法
它们都要对滑体进行分块和一些假设
这就导致了它与实际的情况相差比较大
但经过大量的工程实践表明
极限平衡法的结果还是比较符合实际的
而且比较方便 所以在工程中被广泛地应用
数值分析法 比如有限元法
离散元发 大变形不连续分析法等等
可以弥补极限平衡法的不足
尤其是近几年来随着数值计算技术的不断发展
它们在斜坡稳定性分析及
变形破坏机理的研究中逐渐体现出强大的优势
并取得了一些可喜的成果
工程地质类比法呢 它其实是一种经验法
它是把已有的斜坡研究和设计经验
应用到工程地质条件相似的
新的斜坡中 是一种半定量
半定性的斜坡稳定性评价方法
大家根据已有的知识思考一下
如果两个边坡可以采用工程地质类比法分析
它们需要在哪些方面具有相似性
一般的来讲主要包括岩性 岩体结构 斜坡类型
影响斜坡稳定性的内外动力作用
斜坡成因机制及发展阶段
在这基础上我们可以把原有边坡的研究 设计经验
比如斜坡变形破坏形式和发展变化规律
岩土体的物理力学参数
斜坡设计及治理方案等应用到新的斜坡设计中
工程地质类比法在实际工程中也经常的用到
比如水库库岸再造是水电工程中
经常遇到的工程地质问题
我们可以根据库岸地质结构和岩性组合等特征
将工程地质条件相近的库岸段划分出来
然后与工程地质条件相似的稳定的坡形进行类比
从而预测斜坡在水库运营期间
再造后的最终稳定的坡形及范围等等
好这节课我们学习了工程中
常用的几种斜坡稳定性评价方法
通过这节课的学习 同学们重点掌握
斜坡稳定性的演变历史分析法
及工程地质类比法的适用条件
了解力学分析法 尤其是极限平衡法它的基本思想
为后续深入学习奠定基础
-0.1 人类工程活动与地质环境
-0.2 工程地质学的任务
-知识巩固--作业
-1.1 地球的形成与演化
-1.2 地球的基本性质
-1.3 岩石圈板块构造与地质作用
-知识巩固
-2.1 地壳运动
--默认
-2.2 岩浆作用
-2.3 变质作用
-2.4 地震作用
-知识巩固
-3.1 引述
-3.2 风化作用
-第3章 外动力地质作用--3.2 风化作用
-3.3 地面流水的地质作用
-3.3 地面流水的地质作用--作业
-3.4 风的地质作用
-3.4 风的地质作用--作业
-3.5 冰川的地质作用
-3.5 冰川的地质作用--作业
-知识巩固-基础篇--作业
-知识巩固-提高篇--作业
-4.1 矿物
-第4章 矿物与岩石--4.1 矿物
-4.2 岩浆岩
-第4章 矿物与岩石--4.2 岩浆岩
-4.3 沉积岩
-4.3 沉积岩--作业
-4.4 变质岩
-第4章 矿物与岩石--4.4 变质岩
-第4章 矿物与岩石--知识巩固-基础篇
-第4章 矿物与岩石--知识巩固-提高篇
-5 地质年代
-知识巩固--作业
-6.1 水平构造与倾斜构造
-6.2 褶皱构造
-6.3 断裂构造
-第6章 地质构造--知识巩固-基础篇
-第6章 地质构造--知识巩固-提高篇
-7.1 概述
-7.2 地质图的表示方法
-7.3 地质图的阅读和分析
-第7章 地质图--知识巩固-基础篇
-第7章 地质图--知识巩固-提高篇
-8.1 基本概念
-8.1 基本概念--作业
-8.2 地下水的埋藏类型与排泄
-第8章 地下水--8.2 地下水的埋藏类型与排泄
-8.3 地下水的运动
-8.3 地下水的运动--作业
-8.4 地下水的水质
-8.4 地下水的水质--作业
-8.5 与地下水有关的工程地质问题
-8.5 与地下水有关的工程地质问题--作业
-知识巩固-基础篇--作业
-第8章 地下水--知识巩固-提高篇
-9.1 土的物质组成
-9.1 土的物质组成--作业
-9.2 土的基本性质
-9.2 土的基本性质--作业
-9.3 土的工程分类
-9.4 特殊土及工程性质
-9.4 特殊土及工程性质--作业
-第9章 土体的工程地质性质--知识巩固-基础篇
-第9章 土体的工程地质性质--知识巩固-提高篇
-10.1 概述
--10.1练习
-10.2 岩石的物理和水理性质
--10.2练习
-10.3 岩石的力学性质
--10.3习题
-10.4 岩体结构、结构面与结构体
--10.4习题
-10.5 结构面的特征及力学性质
--10.5习题
-10.6 岩体力学性质
--10.6习题
-10.7 岩体的工程地质分类
--10.7习题
-知识巩固-基础篇--作业
-知识巩固-提高篇--作业
-11.1 斜坡变形与破坏
-11.1 斜坡变形与破坏--作业
-11.2 影响斜坡稳定的因素
-11.3 斜坡稳定性分析
-11.3 斜坡稳定性分析--作业
-11.4 岩质边坡稳定的结构分析法
-11.5 斜坡变形破坏防治原则与措施
-11.5 斜坡变形破坏防治原则与措施--作业
-第11章 斜坡稳定性工程地质问题分析--知识巩固-基础篇
-第11章 斜坡稳定性工程地质问题分析--知识巩固-提高篇
-12.1 地下洞室及其应力重分布
-12.1 地下洞室及其应力重分布--作业
-12.2 洞室围岩的变形与破坏
-12.3 影响洞室围岩稳定性的因素
-12.4 洞室围岩失稳的防治措施
-第12章 地下洞室围岩稳定性的工程地质分析--知识巩固
-13.1 水利工程坝基
--Chapter 13.1.1 坝型及对工程地质条件的要求
-13.2 常见地基处理方法
-第13章 地基岩体稳定性工程地质问题分析--知识巩固
-14.1 水库渗漏
-14.2 库岸稳定问题
-14.3 库周浸没及水库淤积
-知识巩固--作业
-15.1 概述
-15.2 工程地质测绘
-15.3 工程地质勘探与野外试验
-15.4 地质罗盘的使用方法
-知识巩固
-汶川地震泥石流——5年的回顾
--汶川地震泥石流
--汶川地震这五年
--解疑答惑
-期末考试
