邊坡穩定性
邊坡穩定性是指邊坡巖、土體在一定坡高和坡角條件下的穩定程度。按照成因，邊坡分為天然斜坡和人工邊坡兩類，后者又分為開挖邊坡和堤壩邊坡等。按照物質組成，邊坡分為巖體邊坡、土體邊坡，以及巖、土體復合邊坡3種。按照穩定程度，分為穩定邊坡、不穩定邊坡，以及極限平衡狀態邊坡。
邊坡破壞

邊坡穩定性評價方法有哪些？邊坡破壞的類型很多，常見的是崩塌和滑坡。陡坡前緣部分巖、土體突然與母體分離，翻滾跳動崩墜崖底或塌落而下的過程和現象，稱為崩塌。邊坡部分巖、土體沿著先前存在的地質界面，或新形成的剪切破壞面向下滑動的過程和現象，稱為滑坡。在邊坡破壞中，滑坡是最常見，危害最嚴重的一類。
所有的邊坡失穩，均涉及到邊坡巖、土體在剪切應力作用下的破壞。因此，影響剪切應力和巖、土體抗剪強度的因素，都影響邊坡的穩定性。例如，構成邊坡巖、土體的工程地質性質及其變化；邊坡中斷層、層面、不整合面等不連續面的產狀與坡面傾向、傾角之間的關系；邊坡尺寸和形態的改變；坡腳遭受水的侵蝕或人工開挖；邊坡上天然或人工加載；邊坡巖、土體中地下水位的升降，以及地震和爆破引起的瞬時振動等，均會在一定程度上改變邊坡的穩定性。
表示方法
邊坡的穩定性通常以滑動面上的抗滑力(Fs)與滑動力(Fr)的比值，即抗滑穩定性系數(η)來表示。這一比值越大，邊坡越穩定；反之，邊坡越不穩定。
評價邊坡穩定性的常用方法有下列4類：
①定性分析法。通過對邊坡的尺寸和坡形、邊坡的地質結構、所處的地質環境、形成的地質歷史、變形破壞形跡，以及影響其穩定性的各種因素的研究，判斷邊坡演變階段和穩定狀況。
②極限平衡分析法。把可能滑動的巖、土體假定為剛體，通過分析可能滑動面，并把滑動面上的應力簡化為均勻分布，進而計算出邊坡的穩定性系數。
③數值分析法。利用有限單元分析法，先計算出邊坡位移場和應力場，然后利用巖、土體強度準則，計算出各單元與可能滑動面的穩定性系數。
④工程地質類比法。將所研究邊坡或擬設計的人工邊坡與已經研究過的或已有經驗的邊坡進行類比，以評價其穩定性，并提出合理的坡高和坡角。
分析方法
工程地質類比法
工程地質類比法，又稱工程地質比擬法，屬于定性分析，其內容有歷史分析法、因素類比法、類型比較法和邊坡評比法等。該方法主要通過工程地質勘察，首先對工程地質條件進行分析。如對有關地層巖性、地質構造、地形地貌等因素進行綜合調查、分類，對已有的邊坡破壞現象進行廣泛的調查研究，了解其成因、影響因素、發展規律等；并分析研究工程地質因素的相似性和差異性；然后結合所要研究的邊坡進行對比，得出穩定性分析和評價。其優點是綜合考慮各種影響邊坡穩定的因素，迅速地對邊坡穩定性及其發展趨勢作出估計和預測；缺點是類比條件因地而異，經驗性強，沒有數量界限。在地質條件復雜地區、勘測工作的初期、缺乏資料時，都常使用工程地質類比法，對邊坡穩定性進行分區并作出相應的定性評價，因此，需要有豐富實踐經驗的地質工作者，才能掌握好這種方法。
邊坡穩定性圖解法
在邊被穩定性分析中，常使用各種圖解法，它是屬于定性的方法，其優點是簡單、直觀、快速；缺點是帶有一定的經驗性和概念性。因此圖解法常常用于規劃階段，或初步分析邊坡穩定之用。用圖解法分析，發現有問題的邊坡應用計算驗證。圖解法分為諾模圖法和赤平投影圖法，諾模圖法利用諾模圖來表征與邊坡有關參數之間的定量關系，從而求出邊坡穩定性系數、穩定坡角和極限坡高，主要應用于具有圓弧性破壞面的滑坡；赤平投影圖法利用赤平投影的原理，通過作圖直觀地反映出邊坡破壞的邊界，確定失穩巖土體的規模形態及其可能變形滑動方向等，從而對邊坡穩定程度作出初步分析，并為力學計算提供基礎，它主要用于巖質邊坡的穩定性分析。王俊斌等在山西省平遙—榆社高速公路勘察中，運用疊加了巖層產狀、路線走向、邊坡傾向、節理發育程度及地形坡向的玫瑰花圖，使得路基的高邊坡穩定性分析變得簡明扼要，清晰地展現出各種結構面、坡面及路線之間的角度關系，為分析基巖邊坡的穩定性提供了有效的證據。節理玫瑰花圖解法無論是在滑坡路基、填方路基還是挖方路基邊坡穩定性分析中，均簡潔明了、簡單易行，分析結果可信度高，在邊坡路基段勘探與穩定性分析中應加以推廣應用。
塊體單元法
塊體單元法介于剛體極限平衡法和有限元法之間，兼有 2 者的優點，工作量小，特別適用于如裂隙巖體那樣的非連續介質問題，且塊體元的應力精度與位移精度一致，因此按位移和應力求出的穩定安全系數比較接近。塊體單元法以塊體形心處的剛體位移作為基本未知量，即用分片的剛體位移模式逼近實際位移場，在塊體單元之間設“縫”單元，反映結構的物理性質。根據虛功原理求出各塊體形心處的剛體位移后，由縫單元 2 側塊體的相對位移確定縫面的變形和應力。塊體單元法既保證了各塊條的力和力矩的平衡，又考慮了它們的變形。而且，塊體單元法可以反映非連續面 2 側位移和應力可能不連續的特點，還提高了應力精度，使穩定安全系數的計算更為可靠，因此，塊體單元法特別適用于具有軟弱結構面巖體的穩定分析。 

主動防護網和被動防護網都是有鋼絲繩索和鋼絲格柵組成的都屬于是柔性防護網用于山體滑坡和邊坡防護。
主動防護主動防護系統優點是以鋼絲繩網為主的各類柔性網覆蓋包裹在所需防護斜坡或巖石上，以限制坡面巖石土體的風化剝落或破壞以及為巖崩塌（加固作用），或將落石控制于一定范圍內運動（圍護作用）。 
被動防護優點是由鋼絲繩網、環形網、（需攔截小塊落石時附加一層鐵絲格柵）、固定系統（錨桿、拉錨繩、基座和支撐繩）減壓環和鋼柱四個主要部分構成。鋼柱和鋼絲繩網連接組合構成一個整體，對所防護的區域形成面防護，從而阻止崩塌巖石土體的下墜，起到邊坡防護作用。 
該性能適用于建筑設施旁有緩沖地帶的高山峻嶺，把巖崩、飛石、雪崩、泥石流攔截在建筑設施之外，避開災害對建筑設施的毀壞
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邊坡穩定性評價方法
1.定性分析方法

邊坡穩定性評價方法有哪些?分析影響邊坡穩定性的主要因素、失穩的力學機制、變形破壞的可能方式及工程的綜合功能，并對邊坡的成因及演化歷史進行分析，以此評價邊坡穩定狀況及其可能的發展趨勢。該方法的優點是綜合考慮影響邊坡穩定性的因素，快速地對邊坡穩定性做出評價和預測。常用的方法有：

（1）地質分析法（歷史成因分析法）

根據邊坡的地貌形態、地質條件和邊坡變形破壞的基本規律，追溯邊坡演變的全過程，預測邊坡穩定性發展的趨勢及其破壞方式，從而對邊坡穩定性做出評價，對已發生過滑坡的邊坡，則判斷其能否復活或轉化。

（2）工程地質類比法

其實質是把已有的自然邊坡或人工邊坡的研究設計經驗應用到條件相似的新邊坡的研究和人工邊坡的研究設計中去。需要對已有邊坡進行詳細的調查研究，全面分析工程地質因素和影響邊坡變形發展主導因素的相似性和差異性，同時，還應考慮工程的類別、等級及其對邊坡的特定要求等。它雖然是一種經驗方法，但在邊坡設計中，特別是在中小型工程的邊坡設計中是很通用的方法。

（3）圖解法

可以分為兩類：(1)用一定的曲線和偌謨圖來表征邊坡有關參數之間的定量關系，由此求出邊坡穩定性系數，或已知穩定系數及其他參數（φ、c、r、結構面傾角、坡角、坡高）僅一個未知的情況下，求出穩定坡角或極限坡高。這是力學計算的簡化。(2)利用圖解求邊坡變形破壞的邊界條件，分析軟弱結構面的組合關系，分析滑體的形態、滑動方向，評價邊坡的穩定程度，為力學計算創造條件。常用的為極射赤平投影分析法及實體比例投影法。

（4）邊坡穩定專家系統

工程地質領域最早研制出的專家系統是用于地質勘查的專家系統Propecter，由斯坦福大學于20世紀70年代中期完成。另外，麻省理工學院在80年代中期研制的測井資料咨詢專家系統也得到成功應用。在國內，許多單位正在進行研制，并取得很多成果。專家系統使得一般工程技術人員在解決工程地質問題時能像有經驗的專家一樣給出比較正確的判斷并做出結論。因此，專家系統的應用為工程地質的發展提供了一條新思路。

2.定量評價方法

其實質仍是一種半定量方法，雖然評價結果表現為確定的數值，但最終判定仍然依賴人為的判斷。目前，所有定量的計算方法都是基于定性基礎之上的。

（1）極限平衡法

極限平衡法在工程中應用最為廣泛。根據邊坡破壞的邊界條件，應用力學分析的方法，對可能發生的滑動面，在各種荷載作用下進行理論計算和抗滑強度的力學分析。通過反復計算和分析比較，對可能的滑動面給出穩定性系數。該方法比較直觀、簡單，對大多數邊坡的評價結果比較令人滿意。該方法的關鍵在于對滑體的范圍和滑面的形態進行分析，正確地選用滑面計算參數，正確地分析滑體的各種荷載。基于該原理的方法很多，如條分法、圓弧法、Bishop法、Janbu法、不平衡傳遞系數法等。

極限平衡方法的最新發展之一是Sarma法。其基本概念：邊坡除非是沿一個理想的平面或圓弧滑動，才可以作為一個完整的剛體運動，否則，必須先破裂成多個可以相對滑動的塊體，才能發生滑動。該方法的優點是：可以用來評價各種類型滑坡的穩定性，如平面滑動、楔體滑動、圓弧及非圓弧滑動等。

（2）數值分析方法

主要是利用某種方法求出邊坡的應力分布和變形情況，研究巖體中應力和應變的變化過程，求得各點上的局部穩定系數，由此判斷邊坡的穩定性。主要有以下幾種：(1)有限單元法（FEM）：該方法是目前應用最廣泛的數值分析方法。其優點是部分地考慮了邊坡巖體的非均質、不連續介質特征，考慮了巖體的應力應變特征，可以避免將坡體視為剛體、過于簡化邊界條件的缺點，能夠接近實際地從應力應變分析邊坡的變形破壞機制，對了解邊坡的應力分布及應變位移變化有利。其不足之處是：數據準備工作量大，原始數據易出錯，不能保證整個區域內某些物理量的連續性；對解決無限性問題、應力集中問題等精度比較差。(2)邊界單元法（BEM）：該方法只需對邊界極限離散化，具有輸入數據少的特點。計算精度較高，在處理無限域方面有明顯的優勢。不足之處：一般邊界元法得到的線性方程組的關系矩陣是滿的不對稱矩陣，不便應用有限元中成熟的對稀疏對稱矩陣的系列解法。另外，邊界元法在處理材料的非線性和嚴重不均勻的邊坡時，不如有限元法。(3)離散單元法（DEM）：可以直觀反映巖體變化的應力場、位移場及速度場等各個參量的變化，可以模擬邊坡失穩的全過程。該方法特別適合塊裂介質的大變形及破壞問題的分析。缺點是計算時步需要很小，阻尼系數難以確定等。(4)塊體理論（BT）該方法利用拓撲學和群論評價三維不連續巖體穩定性，建立在構造地質和簡單力學平衡計算基礎上。塊體理論為三維分析方法，隨著關鍵塊體類型的確定，能找出具有潛在危險的關鍵塊體的臨空面位置及其分布。

3.不確定性分析方法

（1）系統分析方法

由于邊坡處于復雜的巖體力學環境條件下，其穩定性涉及的面很廣，且程度非常復雜，可以認為其是一個復雜系統。因此，邊坡問題也是一個系統工程問題。應用系統分析方法應該遵循的途徑：巖體力學環境條件的研究→變形破壞機制的研究→穩定性計算分析。目前，該方法廣泛應用于邊坡穩定性分析之中。

（2）可靠度分析方法

確定分析方法中經常用到安全系數的概念，實際上只是滑動面上的平均穩定系數，而沒有考慮影響安全系數各個因素的變異性，可靠度分析方法則考慮了這一點。可靠度分析方法在分析邊坡的穩定性時，充分考慮各個隨機要素（如巖體及結構面的物理力學性質，地下水的作用包括靜水壓力、動水壓力、裂隙水壓力、軟化作用、浮托力及各種荷載等）的變異性。

（3）灰色系統方法

灰色系統理論主要以信息利用與開拓為宗旨，以客觀現象量化為目標，除對事物進行描述外，更側重對事物發展過程進行動態研究。應用于滑坡研究中主要有兩方面：一是用灰色預測模型進行滑坡失穩時間的預報，實踐證明該預測的精度仍需進一步提高；二是用灰色聚類理論進行邊坡穩定性分級、分類。該方法的局限性是聚類指標的選取、灰元的白化等帶有經驗性質。

（4）模糊數學評判法

模糊數學對處理經驗模糊性的事物和概念具有一定的優越條件。該方法首先找出影響邊坡穩定性的因素，并進行分類，分別賦予一定的權值，然后根據最大隸屬度原則判斷邊坡單元的穩定性。實踐證明，模糊評判法效果較好，為多變量、多因素影響的邊坡穩定性的綜合定量評價提供了一種有效的手段。其缺點是各個因素的權重選取帶有主觀判斷的性質。

4.確定性和不確定性方法的結合

主要是概率分析方法與有限元法或邊界單元法相結合而形成的隨機有限元法或隨機邊界單元法等。由于是隨機變量，故其結果更能客觀地模擬邊坡巖體的力學性質、邊坡巖體的變形破壞發展及其性態的變化，從而成為數值模擬方法發展的新途徑，是邊坡穩定性研究的新手段。

5.物理模擬方法

早在1971年，英國帝國學院最早把傾斜臺面模型技術用于研究邊坡傾倒破壞機理及過程。隨后，又試制成了基底摩擦試驗模型，廣泛應用于邊坡塊狀傾倒及彎折傾倒。然而，由于受模型尺寸的限制，這些模型技術不能模擬大型復雜的工程及二維、三維的模型。針對這種工程要求，離心模型試驗技術快速發展起來。國外早在20世紀30年代就已起步，特別是近20年來，這一技術有了快速發展，并得到廣泛應用。離心模型試驗主要模擬以自重為主荷載的巖土結構，在模型試驗過程中模型出現了與原型相同的應力狀態，從而避免了使用相似材料，而直接使用原型材料。因此，這項技術已被廣泛地在各個方面得到應用。由于離心模型技術能使模型達到原型的壓力水平，近年來已被廣泛地應用于滑坡研究之中，為復雜的巖石工程的研究提供了有力手段。邊坡工程中的離心模型試驗也存在一些尚未解決的問題，主要是一些模擬理論問題。由于用原型材料進行試驗，在相似規律條件下，并不能使模型滿足所有的條件，從而引起固有誤差。此外，如何確定參數有待進一步研究。

邊坡穩定性評價方法大體可以分為：定性分析方法，定量分析方法，不確定性分析方法
（1）定性分析方法

邊坡穩定性評價方法有哪些?該法是基于通過地質勘察資料研究邊坡穩定性的影響因素(如地質與水文條件及人類活動等),分析邊坡體的成因、演變史等,從而獲得可能失穩破壞方式與力學機理,是工程實踐中大多采用方法。但是運用這種方法需要對勘察人員的能力有較高的要求，需要保證野外地質勘察資料的準確性，主觀能動性對判斷的正確性有較大影響。其中在定性分析方法中一般采用的有自然歷史分析法，工程類比法與圖解法。

1）自然歷史分析法

主要是通過邊坡形成的地質歷史以及所處的自然地理和地質環境，邊坡的地形地貌，地質結構，邊坡的發展演化和破壞的形態，從而分析主要以及次要的影響因素，從而對邊坡穩定性作出初步評價。

2）工程類比法

類比法就是將要研究的斜坡或者人工設計的邊坡與已經研究過的斜坡或者人工邊坡進行類比，評價他們的穩定性，而且必須全面分析工程地質條件，使它們的相似性越高，相似性越高，類比得出的結論越可靠。

3）圖解法

在圖解法中一般經常用的是赤平極射投影圖解法。在邊坡穩定性分析時，赤平極射投影圖解法可以表示邊坡巖體中發育的結構面和坡面的產狀與空間組合關系，掌握優勢軟弱結構面特征，從而分析斜坡的穩定性。是一種直觀的方法。

（2）定量分析方法
定量分析法是以影響邊坡穩定的因素為確定量考慮，它是通過建立工程巖體的力學模型和運用適當的分析方法，分析巖體在各種力場作用下的變形與穩定性，為巖石工程防護設計和施工提供定量依據。其中定量分析方法中有極限平衡法與數值分析法。

1）極限平衡法

極限平衡法是根據力學平衡原理分析邊坡破壞模式的受力狀態，采用抗滑力與下滑力之間的關系來評價邊坡的穩定性。極限平衡法中根據不同的假設條件，可以分為瑞典條分法，畢肖普法，簡布法，薩爾瑪法等方法。

采用這種方法前提條件：①把巖土體看作剛體 ②滑動面上的強度由粘聚力和內摩擦角控制。 ③滑坡體中的應力為集中力。

極限平衡法優點是模型簡單、計算簡捷,在不能給出應力作用下的結構圖像的情況下,仍能對結構的穩定性給出較精確的結論。但是對于巖質邊坡,由于其結構和構造比較復雜,難以準確確定其滑動面的位置,而且確定時也帶來很大隨機性,這就給巖質邊坡的穩定性分析帶來較大困難。此外, 極限平衡法沒有考慮材料的的應力-應變關系。

2）數值分析法

對比極限平衡法，數值分析法更加的快捷，靈活，并且計算所得安全系數更加的符合實際情況。數值模擬的方法可以考慮巖土介質的非均質，不連續，各向異性等性質，也能模擬各種復雜的邊界和初始條件。數值解法不僅可以得到邊坡的安全系數，還可以獲取邊坡體內應力，位移分布情況及其時間的變化。常用的數值分析法有：有限單元法，有限差分法，離散單元法，邊界單元法。

有限單元法是將一個連續巖土體離散為有限個單元，當分析邊坡問題時，從這些單元入手，將整個連續體的力學特征看作組成該連續體的各個單元力學特征的總和，然后得到整個巖土體的力學平衡關系

（3）非確定性分析方法
影響邊坡的巖體的因素多種多樣，導致巖土體的物理力學性質會發生改變，這些非確定性因素會干擾我們對邊坡穩定性的分析，而且我們也不能只靠重復試驗和擴大模型來減少誤差，所以產生了多種非確定性分析方法，通過勘察技術對邊坡進行巖土體的數據收集整理，再運用非確定性原理與方法進行分析計算。可以有效的減少誤差。非確定性分析方法有模糊綜合評價法，可靠度分析法，神經網絡法，數理統計預測模型等。