【正文】 系數(shù)不能達(dá)到要求時(shí)，就需要采取工程措施提高安全系數(shù)，以滿(mǎn)足安全運(yùn)行的需要。因此穩(wěn)定性分析和評(píng)價(jià)便成了邊坡工程的重要核心內(nèi)容之一。如有限元，離散元與塊體元等的相互耦合，數(shù)值解和解析解的結(jié)合，這些方法的耦 合能充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，解決更復(fù)雜的邊坡問(wèn)題 ；二、利用突變理論的觀點(diǎn)研究邊坡系統(tǒng)有廣闊的發(fā)展前景 ， 然而應(yīng)用單一的突變理論解決復(fù)雜的 邊 坡問(wèn)題有其一定的局限性，需要將模糊數(shù)學(xué)、概率論、灰色系統(tǒng)理論和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)與突變理論相結(jié)合，應(yīng)用數(shù)值模擬手段模擬復(fù)雜系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)演化全過(guò)程，這是有待深入研究的課題 ；三、 把邊坡及其所處的環(huán)境看成一個(gè)大系統(tǒng)，從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合考慮各子系統(tǒng)之間的相互作用與聯(lián)系，采用系統(tǒng)控制論等理論方法對(duì)邊坡的失穩(wěn)機(jī)某水庫(kù)邊坡穩(wěn)定性分析與加固治理 3 理的特性進(jìn)行研究分析，也是一個(gè)大的發(fā)展趨勢(shì) ；四、 邊坡系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)，它不斷與 周?chē)h(huán)境進(jìn)行著物質(zhì)和能量的交換。在邊坡穩(wěn)定極限分析方法的整個(gè)發(fā)展過(guò)程中，可以說(shuō)計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用 起了極為關(guān)鍵的作用。 目前國(guó)內(nèi)外邊坡穩(wěn)定性分析的主要方法有：極限平衡法和數(shù)值模擬法，數(shù)值模擬法主要有有限模擬和離散元模擬，極限平衡法主要有瑞 典條分法、 BISHOP 法、余推力法、JANBU 法、 SARMA 法等。說(shuō)明了要 進(jìn)行巖土邊坡穩(wěn)定性分析與加固治理應(yīng)做好調(diào)查巖土邊坡的巖土類(lèi)別、巖性條件等工程地質(zhì)條件，根據(jù)邊坡的地貌形態(tài)、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件等初步判定邊坡的穩(wěn)定性、可能破壞的形式等，用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查的結(jié)果對(duì)邊坡巖體進(jìn)行室內(nèi)物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)和滑坡的機(jī)理進(jìn)行分析確定計(jì)算方法，選取合適而可行的邊坡加固方案等工作。如何根據(jù)具體的邊坡工程地質(zhì)條件，具體地分析目的與精度要求， 合理有效地選用與之相適應(yīng)的邊坡穩(wěn)定性分析與加固方法， 是一項(xiàng)很重要的工作。 29 某水庫(kù)邊坡穩(wěn)定性分析與加固治理 1 某水庫(kù)邊坡穩(wěn)定性分析與加固治理 1 前言 課題設(shè)計(jì)的意義 邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題一直是巖土邊坡一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容。 25 6 結(jié)論及建議 23 小結(jié) 22 目 錄 2 加固措施 22 邊坡的加固治理 18 ANSYS 軟件非線(xiàn)性有限單元法分析 17 Flac3D 軟件有限元分析 15 理正巖土邊坡分析軟件程序說(shuō)明 13 Stab 及 Emu邊坡分析軟件的程序說(shuō)明 8 邊坡穩(wěn)定性的有限元分析 7 小結(jié) 最后結(jié)合某水庫(kù)邊坡工程，對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性分析及加固方案設(shè)計(jì)，總結(jié)邊坡防護(hù)與加固的基本原則、基本思路以及常用的邊坡防護(hù)加 固方法，并進(jìn)行了綜合比較。 邊坡穩(wěn)定性 分析與加固 方法很多，不同的方法又各具特點(diǎn)，有一定的適用條件。 本科生畢業(yè)論文 某水庫(kù)邊坡穩(wěn)定性分析與加固治理 The some reservoir side slope Stability analysis and Reinforce to manage 指導(dǎo)教師： 學(xué) 院： 專(zhuān) 業(yè)： 年級(jí)： 論文 提交日期： 答辯日期： 某水庫(kù)邊坡穩(wěn)定性分析與加固治理 摘 要 邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題一直是巖土邊坡一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容。如何根據(jù)具體的邊坡工程地質(zhì)條件 及 分析目的與精度要求， 合理有效地選用與之相適應(yīng) 的邊坡穩(wěn)定性分析與加固方法， 是一項(xiàng)很重要的工作。 關(guān)鍵詞 ： 邊坡；穩(wěn)定性分析；防護(hù)加固 The some reservoir side slope Stability analysis and Reinforce to manage ABSTRACT The slope stability problem has been the rock soil slope an importance research involves electrician39。 1 課題設(shè)計(jì)的意義 1 邊坡穩(wěn)定性分析方法的發(fā)展現(xiàn)狀 3 本文的主要內(nèi)容 5 2 邊坡穩(wěn)定性的影響因素 5 匯水域及地表、地下水文 6 地震作用 8 3 邊坡穩(wěn)定性的計(jì)算分析方法 8 邊坡穩(wěn)定性的數(shù)值計(jì)算分析 10 邊坡滑動(dòng)穩(wěn)定性的 Sarma 法 11 邊坡滑動(dòng)穩(wěn)定性的條分法 13 Emu 軟件的程序說(shuō)明 20 設(shè)計(jì)工程地質(zhì)概況 21 穩(wěn)定性分析 它涉及水電工程，鐵道工程，公路工程，礦山工程等諸多工程領(lǐng)域，能否正確評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性直接關(guān)系到建設(shè)的資金投入和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。從邊坡工程研究發(fā)展歷程可見(jiàn)，邊 坡穩(wěn)定性研究發(fā)展的過(guò)程，同時(shí)又是一個(gè)邊坡穩(wěn)定性 分析與加固 方法不斷發(fā)展的過(guò)程。做好邊坡穩(wěn)定性分析和加固治理貫穿于整個(gè)邊坡工程，同時(shí)它也是邊坡工程的重中之重。其中瑞典條分法的基本原理是將滑動(dòng)土體分成若干豎直土條，求各土條對(duì)滑動(dòng)圓心的抗滑力矩和滑動(dòng)力矩，各取其總和，計(jì)算安全系數(shù)；畢肖普法的基本原理是假定滑動(dòng)面是以圓心為 O，半徑為 R 的滑弧，從中任取一土條為分離體，其分離體的周邊作用力為：土條重引起的切向力和法向反力，并分別作用于底面中心處，土條側(cè)面作用法向力和切向力，根據(jù)靜力平衡條件和極限平衡狀態(tài)時(shí)各土條力對(duì)滑動(dòng)圓心的力矩之和為零等，可得求土坡穩(wěn)定系數(shù)的普遍公式； SARMA 法是 Sarma(1979 年 )提出對(duì)滑坡體進(jìn)行斜分條的極限平衡分析法，該法假定沿條塊側(cè)面也達(dá)到了極限平衡，這樣，通過(guò)靜力平衡條件即可唯一地確定邊坡的安全系數(shù)或加載系數(shù)。 近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外在邊坡穩(wěn)定性分析方法研究方面取得了很多新的進(jìn)展，其主要表現(xiàn)為 : 確定性分析方法的發(fā)展、隨機(jī)分析方法的蓬勃發(fā)展、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在邊坡中的應(yīng)用等。邊坡系統(tǒng)的失穩(wěn)是一個(gè)不可逆的熱力學(xué)過(guò)程，從熱力學(xué)角度研究邊坡系統(tǒng)失穩(wěn)應(yīng)具有十分重要意義 ；五、 采用反分析法來(lái)研究邊坡系統(tǒng)的失穩(wěn)也是發(fā)展的一大趨勢(shì)。但是，自然邊坡是由漫長(zhǎng)的地質(zhì)作用造成的，是一個(gè)受多因素影響、隨時(shí)空變異的復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，所以對(duì)邊坡穩(wěn)定性的分析和評(píng)價(jià)，單純強(qiáng)調(diào)定性分析或定量評(píng)價(jià)都是難于真正解決問(wèn)題的。邊坡加固的基本原則是減少邊坡土體的下滑力、提高其抗滑力，其措施按功能分為兩類(lèi)，一類(lèi)是以減小或消除影響邊坡穩(wěn)定條件的各種不利因素為主的措施，另一類(lèi)是提高邊坡性能為主的主要措施。 O’ Rourke和 Jones（ 1990年）將土體的加固體系分為 外部加固和內(nèi)部加固兩大類(lèi)，某水庫(kù)邊坡穩(wěn)定性分析與加固治理 4 同時(shí)提出外部加固和內(nèi)部加固兩種類(lèi)型的典型例子。 鑒于邊坡加固技術(shù)的現(xiàn) 狀及國(guó)內(nèi)大規(guī)模工程建設(shè)的需求 ,目前 邊坡加固的新技術(shù) 有 纖維束導(dǎo)滲排水孔、預(yù)應(yīng)力錨梁、層狀網(wǎng)式鋼筋石籠擋墻和預(yù)應(yīng)力抗滑樁 。噴錨支護(hù)是一種“剛”、“柔”適度的薄層支護(hù)，既有抑制邊坡巖面有害變形的一面，又有適應(yīng)邊坡變形的一面，噴錨支護(hù)所用材料有水泥、砂、石，配制噴射混凝土的速 凝劑、填加劑和減水劑以及錨桿錨索和相應(yīng)的各種錨夾具。根據(jù)墻背傾斜情況，重力式擋墻可分為俯斜式擋墻、仰斜式擋墻、直立式擋墻和衡重式擋墻及其他形式擋墻。它是一種邊坡的深層加固處治技術(shù)，能解決邊坡的深層加固及穩(wěn)定性問(wèn)題，達(dá)到根治邊坡的目的，因而是一種極具廣泛應(yīng)用前景的高邊坡處治技術(shù)。 本文首先介紹了邊坡穩(wěn)定性分析方法的發(fā)展現(xiàn)狀和目前各種邊坡加固措施，以及分析了影響邊坡穩(wěn)定的各種因素，對(duì)目前邊坡工程中常用的各種穩(wěn)定性分析方法進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)，闡述了它們各自的主要原理、特點(diǎn)和適用范圍，著重探討了目前工程上最為常用的條分法。巖層或結(jié)構(gòu)的產(chǎn)狀對(duì)邊坡穩(wěn)定也有很大影響，水平巖層的邊坡穩(wěn)定性較好，但存在陡傾的節(jié)理裂隙，則易形成崩塌和剝落。 ～ 15176。 的邊坡，則根據(jù)層面的抗剪強(qiáng)度等因素而定。堅(jiān)硬完整的塊狀或厚某水庫(kù)邊坡穩(wěn)定性分析與加固治理 6 層狀巖石如花崗巖、石灰?guī)r、礫巖等可以 形成數(shù)百米的陡坡，如長(zhǎng)江三峽峽谷。 不同的巖層組成的邊坡，其變形破壞也有所不同，在黃土地區(qū)，邊坡的變形破壞形式以滑坡為主；在花崗巖、厚層石灰?guī)r、沙巖地區(qū)則以崩塌為主；在片巖、板巖、千枚巖地區(qū)則往往產(chǎn)生表層撓曲和傾倒等蠕動(dòng)變形。水對(duì)邊坡巖體還產(chǎn)生軟化或泥化作用，使巖土體的抗剪強(qiáng)度大為降低；地表水的沖刷，地下水的溶蝕和潛蝕也直接對(duì)邊坡產(chǎn)生破壞作用。 ② 邊坡裂隙靜水壓力：有張裂隙發(fā)育的巖石邊坡以及長(zhǎng)期干旱的裂隙粘土邊坡，如果因降雨或地下水活動(dòng)使裂隙充水，則裂隙面將承受靜水壓力。 出口節(jié)理張開(kāi)，地下水位低，裂隙水壓力?。怀隹诠?jié)理閉合，透水性差，則地下水位高，裂隙水壓力大。對(duì)處于極限穩(wěn)定狀態(tài)，依靠坡腳巖體重 量保持暫時(shí)穩(wěn)定的邊坡，坡腳被水淹沒(méi)后，浮托力對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響就更加顯著。 地震作用 地震 對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響表現(xiàn)為累積和觸發(fā) (誘發(fā) )等兩方面效應(yīng)。總位移量的大小不僅與震動(dòng)強(qiáng)度有關(guān)，也與經(jīng)歷的震動(dòng)次數(shù)有關(guān)，頻繁的小震對(duì)斜坡的累進(jìn)性破壞起著十分重要的作用，其累積效果使影響范圍內(nèi)巖體結(jié)構(gòu)松動(dòng)，結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度降低。它不僅可引發(fā)裂縫中的空隙水壓力 (尤其是在暴雨期 )激增而導(dǎo)致破壞，也可因晃動(dòng)造成巖層根部巖體破碎而失穩(wěn)。 某水庫(kù)邊坡穩(wěn)定性分析與加固治理 8 小結(jié) 巖土邊坡的 破壞類(lèi)型從形態(tài)上來(lái)看可分為巖崩和巖滑兩種。不同的巖層組成的邊坡，其變形破壞也有所不同，在黃土地區(qū)，邊坡的變形破壞形式以滑坡為主；在花崗巖、厚層石灰?guī)r、沙巖地區(qū)則以崩塌為主；在片巖、板巖、千枚巖地區(qū)則往往產(chǎn)生表層撓曲和傾倒等蠕動(dòng)變形。內(nèi)在因素對(duì)邊坡的穩(wěn)定性起控制作用，外部因素起誘發(fā)破壞作用。其中，有限元法是邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)分析中被廣泛采用的一種。對(duì)預(yù)先可知滑動(dòng)面或滑動(dòng)方向的巖體，可直接利用有限元分析結(jié)果進(jìn)行穩(wěn)定性復(fù)核。 有限元法的基本思路：把土坡當(dāng)成變形體，按照土的變 形特性，計(jì)算出土坡內(nèi)的應(yīng)力分布，然后再引入圓弧滑動(dòng)面的概念，驗(yàn)算滑動(dòng)土體的整體抗滑穩(wěn)定性。 采用有限元方法分析邊坡的大概有以下幾種 情況 ： ⑴ 按照彈塑性理論，對(duì)邊坡進(jìn)行有限元分析，得出邊坡完整的應(yīng)力應(yīng)變變形成果，可以預(yù)測(cè)邊坡區(qū)域由彈性變?yōu)樗苄缘耐暾?化 過(guò)程，為邊坡的治理、施工方法提供依據(jù)。很多程序可以完成此類(lèi)分析。 某水庫(kù)邊坡穩(wěn)定性分析與加固治理 10 在實(shí)際巖土工程 的數(shù)值模擬中，有限元法之所以占主導(dǎo)地位，是因?yàn)橛邢拊▽?duì)非均質(zhì)、各向異性和非線(xiàn)性的巖土材料具有良好的適應(yīng)性，能編制各類(lèi)工程實(shí)際問(wèn)題的有限元分析通用化程序，可以解決各種復(fù)雜的邊界問(wèn)題。其缺點(diǎn)是計(jì)算時(shí)步需要很小，阻尼系數(shù)難以確定等。因此，采用離散元方法分析邊坡穩(wěn)定性是可行的，其計(jì)算結(jié)果對(duì)工程有一定的指導(dǎo)意義。但各種方法都是以剖面為對(duì)象的平面分析法。通過(guò)反復(fù)計(jì)算和分析比較，對(duì)可能的滑動(dòng)面給出穩(wěn)定性系數(shù)。它的基本思想是：斜坡巖土體除非是沿一個(gè)理想的平面圓弧而滑動(dòng)，才可能作為一個(gè)完整剛體運(yùn)動(dòng)，否則，巖土體必先破壞成多塊相對(duì)滑動(dòng)的塊體才可能發(fā)生整體滑動(dòng)。 對(duì)于ψ≠ 0的土坡，為了得到滑面上的抗剪強(qiáng)度，由摩爾 — 庫(kù)侖強(qiáng)度理論知道，需要計(jì)算滑面上各點(diǎn)的法向應(yīng)力σ n。 設(shè)在滑動(dòng)體內(nèi)土條總數(shù)為 n，任一土條 i上的作用力和未知數(shù)如下： ⑴ 重力 Wi。 n個(gè)土條間接觸面上的法向力大小、作用點(diǎn)均為未知量。我們假定整個(gè)滑面上各點(diǎn)的安全系數(shù)相等，則安全系數(shù) Fs為 1個(gè)未知數(shù)。因此，未知數(shù)個(gè)數(shù)比方程數(shù)多 n2個(gè)，只要土條數(shù)大于2，土坡穩(wěn)定分析問(wèn)題即為超靜定問(wèn)題。 小結(jié) 目前國(guó)內(nèi)外邊坡穩(wěn)定性分析的主要方法有：極限平衡法和數(shù)值模擬法，數(shù)值模擬法某水庫(kù)邊坡穩(wěn)定性分析與加固治理 13 主要有有限模擬和離散元模擬，極限平衡法主要有瑞典條分法、 BISHOP法、余推力法、JANBU法、 SARMA法等。 研究成果表明，雖然條分法和有限元法計(jì)算得到的滑坡穩(wěn)定系數(shù)規(guī)律相同，但條分法的計(jì)算結(jié)果一般大于有限元法，在工程上應(yīng)引起重視。現(xiàn)在的 STAB程序仍然保留了這一版本對(duì)邊坡幾何形狀處理的主要特點(diǎn)。 1994年水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)院在黃山組織專(zhuān)題審查會(huì)，并于 1984年 12月 12日以 (84)水規(guī)算字第 3號(hào)文正式批準(zhǔn) STAB為水利水電系統(tǒng)土石壩設(shè)計(jì)專(zhuān)用程序，在水利水電設(shè)計(jì)系統(tǒng)中推廣使 用。 2020年，某水庫(kù)邊坡穩(wěn)定性分析與加固治理 14 STAB95正式升級(jí)為 WINDOWS界面交互式的軟件 STAB2020，并增加了傳遞系數(shù)法的功能。 ⑴ 簡(jiǎn)化方法?？梢詫?duì)圓弧或