边坡稳定空间分析及其应用

本书以实用为目的，重视理论的阐述与推导，更强调方法的掌握与运用。旨在提炼和推广新理论、新方法、新技术，总结与介绍成熟的工程经验、工程实践与工程运用。内容包括边坡空间分析数值方法、复杂分析模型的数值建模、三维块体稳定性分析、复杂滑坡及边坡点安全系数的计算，以及基于滑坡点安全系数进行抗滑桩桩位选择、基于边坡点安全系数进行边坡锚杆支护设计等内容。本书与边（滑）坡工程对象紧密结合，系统解释点安全系数的计算及应用，论述详细、内容丰富，对边坡空间分析具有一定的参考价值。

本书可供土木工程、道桥工程等专业工程技术人员，高等院校相关专业的师生，以及科研单位相关领域的研究人员参考。

第一章 边坡空间分析数值方法 1

第一节 概述 1

第二节 边坡问题的数值分析原理 1

一、数值方法基本理论 1

二、数值方法计算岩土工程的几个问题 3

三、结构-土体接触界面的模拟 5

第三节 有限元法 8

一、概述 8

二、计算原理 9

三、算例 10

第四节 有限差分法 14

一、概述 14

二、计算原理 14

三、FLAC软件简介 20

四、算例 29

第五节 离散单元法 34

一、概述 34

二、计算原理 34

三、3DEC软件简介 36

四、算例 36

第六节 岩土工程计算分析时应注意的几个问题 38

参考文献 40

第二章 复杂分析模型的数值建模 41

第一节 概述 41

第二节 岩体工程地质结构与地质概化模型 41

第三节 岩体的力学性能与力学模型 43

第四节 准三维模型的建模方法 47

第五节 复杂三维模型的建立 54

一、三维等高线 54

二、坡面栅格点数据 54

三、实体边坡 59

四、边坡开挖 61

参考文献 63

第三章 三维块体稳定性分析 65

第一节 概述 65

第二节 岩质边坡坡体结构特征及破坏模式 66

一、岩体结构及边坡结构 66

二、坡体结构 69

三、坡体结构类型 75

四、节理控制式坡体结构 80

五、边坡破坏模式 86

六、基于坡体结构分析的高边坡破坏模式确定方法 90

第三节 岩质边坡稳定性分析的块体理论 91

一、块体理论的基本概念及其假定 91

二、块体理论的研究方法及其特点 92

三、块体的基本类型及其定义 93

四、空间块体的数学描述 94

五、块体的两个重要定理 94

六、块体可动性的矢量判别法 95

七、关键块体的判别 97

第四节 基于块体理论的岩质边坡稳定性分析程序的编制 100

一、块体理论程序概述 100

二、贯通节理岩质边坡三维块体稳定性分析程序 102

第五节 工程实例分析 104

一、基本地质条件 104

二、坡体内主要结构面及其特性 105

三、可能的失稳破坏模式及参数取值 105

四、边坡块体分析数字地形模型的建立 106

五、“动可容”块体的确定 106

六、块体安全系数的计算 110

七、以其他层间挤压错动带为底滑面的搜索结果 111

八、关于程序中荷载考虑的说明 112

参考文献 113

第四章 复杂滑坡点安全系数分析 115

第一节 概述 115

第二节 滑坡点安全系数计算 116

一、滑带单元应力计算 116

二、点安全系数法的定义及参数 117

第三节 基于点安全系数的滑坡稳定性评价及空间滑动机理分析 120

一、万梁高速公路张家坪滑坡 121

二、阳坡里滑坡 122

第四节 滑带参数反演 126

一、计算模型 126

二、参数反演 128

三、震后滑坡强度参数反演 128

第五节 基于点安全系数的抗滑桩桩位选择 140

一、抗滑桩支护效果评价方法 140

二、推动式滑坡滑抗比等指标的定义 142

三、推动式滑坡抗滑桩最佳位置的比选 143

四、其他影响因素变化对抗滑桩最佳桩位的影响 150

五、基于点安全系数的抗滑桩桩位选择方法 158

参考文献 158

第五章 边坡三维点安全系数分析 160

第一节 概述 160

第二节 边坡点安全系数计算 160

一、基于位移等值面的边坡点安全系数 160

二、基于结构面的边坡点安全系数 167

第三节 路基边坡渐进失稳分析 172

一、均质边坡 172

二、不同软化夹层厚度的路基边坡 176

三、不同软化夹层倾角的路基边坡 179

四、含软化夹层多级台阶的路基边坡 182

五、抗滑桩支护的软化夹层路基边坡 185

第四节 节理岩质边坡稳定性评价 187

一、边坡工程概况 187

二、基于位移等值面的点安全系数 188

三、基于结构面的点安全系数 191

四、两种计算方法的对比分析 193

第五节 基于点安全系数的边坡锚杆支护设计 196

一、计算模型及参数选取 197

二、原始边坡稳定性分析 197

三、方案设计与锚杆参数取值 199

第六节 复杂空间形态边坡支护设计 214

一、工程概况 214

二、工程边坡稳定性分析 219

三、工程边坡支护方案选取 222

四、锚杆支护效果 225

参考文献 228