參考點穩定性分析的方法

Ⅰ 邊坡穩定性分析方法

邊坡穩定性分析方法如下：

（1）工程地質類比法

工程地質類比法，又稱工程地質比擬法，屬於定性分析，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。如對有關地層岩性、地質構造、地形地貌等因素進行綜合調查、分類，棗如顫對已有的邊坡破凳敗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；並分析研究工程地質因素的相似性和差異性；然後結合所要研究的邊坡進行對比，得出穩定性分析和評價。

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後，由縫單元兩側塊體的相對位移確定縫面的變形和應力。

SoilVision軟體

是一款岩土工程和地質環境分析軟體包，提供了二維和三維岩土工程的全面解決方案，是行業領先的知名極限平衡邊坡穩定分析軟體，可以用以分析各種簡單或復雜的岩土問題。

SoilVision可通過在土堤、露天礦坑、河堤、路堤和防洪堤的土壤和岩石坡面穩定性方面對土壤結構執行數字建模和分析，解決復雜問題。SoilVision既用於基本設計，也用於高級非飽和分析，廣泛用於在采礦行業中進行大型土壤結構工程的設計和評估。

Ⅱ 桂林岩溶地基穩定性分析評價常用方法

在桂林岩溶區的岩土工程實踐中，岩溶地基穩定性評價分析的常用方法，主要採用以下定性評價和定量評價方法。

1.6.1岩溶地基穩定性定性評價

影響含溶洞岩石地基穩定性的因素很多，有岩體的物理力學性質、構造發育情況（褶皺、斷裂等）、結構面特徵、地下水賦存狀態、溶洞的幾何形態、溶洞頂板承受的荷載（工程荷載及初始應力）、人為影響因素等，它們是地基穩定性分析評價的重要依據。

1.6.1.1斷裂構造

岩溶地基失穩的主要表現形式是岩溶塌陷，可溶性基岩中的斷裂、裂隙的力學性質、構造岩的膠結特性、裂隙發育程度、規模及其與其他構造的組合關系等，在一定程度上控制了岩溶地基的穩定性。斷裂構造的存在，總體來說對岩溶地基穩定性不利。斷裂構造的力學性質、規模、構造岩的膠結特徵、裂隙發育程度及與其他構造的組合關系，在一定的程度上決定了岩溶地基的穩定性。

張性或張扭性斷裂的斷裂面較粗糙，裂口較寬，構造岩多為角礫岩、碎裂岩等，且多呈稜角狀，粒徑相差大，膠結較差，結構較鬆散，孔隙較大，透水性強，對岩溶地基穩定性不利，如桂林市西城區許多岩溶地基的塌陷失穩，均分布在張性或張扭性斷裂帶上或其附近；而壓性或壓扭性斷裂的裂面較平直、光滑、裂口閉合、膠結較好、結構較緻密、透水性差，不利於地下水活動，對地基穩定性影響較小。

1.6.1.2褶皺構造

在縱彎褶皺作用下，較易在褶皺轉折端處形成空隙——虛脫現象，同時在褶皺核部易形成共軛剪節理及張節理，這些部位的空隙及裂面粗糙，膠結較差，地下水活動較頻繁，對含溶洞岩石地基穩定性不利；而平緩的大型褶皺，對地基穩定性影響較小。

1.6.1.3結構面

當含溶洞岩石地基中存在結構面，如節理等，對其穩定性不利。結構面的性質、成因發展、空間分布及組合形態，是影響穩定性的重要因素。一般來說，次生破壞夾層比原生軟弱夾層的力學性質差得多，如再發生泥化作用，則性質更差。若溶洞周邊處出現兩組或兩組以上傾向不同斜交的結構面，就極有可能產生坍落或滑動。例如，2002年8月，位於桂林理工大學（原桂林工學院）附近的屏風山，山體靠近建幹路一側，發育有一洞高約3 m 的溶洞，該溶洞頂部由於存在多組斜交的結構面，頂部突然坍落直徑數米、重達數十噸的石灰岩塊石。

1.6.1.4岩石

當石灰岩呈厚層塊狀，質純，強度高時，並且岩石的走向與溶洞軸線正交或斜交，角度平緩，對地基穩定性影響較小；反之，對地基穩定性不利。桂林市區中心的石灰岩為泥盆紀融縣組灰岩多呈厚層塊狀，質純，強度較高，市區北面和西面分別分布有少量石炭紀泥質灰岩和石炭紀硅質灰岩，這兩類岩石較少岩溶發育。

1.6.1.5溶洞洞體

當溶洞埋藏較深，覆蓋層較厚，洞體較小（與基礎尺寸比較），溶洞呈單體分布，且呈圓形時，對地基穩定性影響較小；反之，對地基穩定性不利。另外，當溶洞內有充填物時，也對地基穩定性有利。

1.6.1.6地下水

地下水是影響含溶洞地基穩定性的重要因素，地下水的活動將降低岩體結構面的強度。當水位變化較大或有承壓水時，也可改變地基溶洞周圍的應力狀態，從而影響地基的穩定性。桂林灕江水位的升降變化，是影響灕江兩岸一級階地岩溶塌陷最重要的影響因素。

1.6.1.7其他因素

人工爆破、人為大幅度降水、交通工具載入或振動、地下工程施工及基坑開挖等產生臨空面而改變溶洞周圍應力狀態、地震（水庫誘發地震）等，都有可能引起溶洞地基的塌陷失穩。

1.6.2岩溶地基穩定性定量評價

定量評價法是在取得詳細的岩土工程勘察資料和岩土體分布情況、物理力學參數的情況下採用的評價方法，一般先由假定條件建立相應的物理力學模型或數學模型，再進行分析計算，依據結果對溶洞頂板穩定性作出評價和判斷。

在工程實踐中，目前常用的方法中，其一般力學機制，可認為是溶洞上部的岩土體整體往下塌陷，即為整體破壞型式。通過溶洞發育規律及溶洞塌陷體的形狀分析還發現，其破壞機制除整體破壞型式以外還有溶洞洞壁內部破壞的型式。

假定溶洞岩石地基呈整體下塌失穩，穩定性評價計算，可按下面方法綜合進行：

1.6.2.1根據溶洞頂板坍塌自行填塞洞體所需厚度進行計算^[2]

洞體頂板被裂隙切割呈塊狀、碎塊狀，頂板塌落後體積松脹，當塌落向上發展到一定高度，洞體可被松脹物自行堵塞。在沒有地下水搬運的情況下，可以認為洞體空間已被支撐而不再向上擴展了。設洞體空間體積為V₀，塌落體體積V，此時塌落高度H 可由下式確定：

V·m = V₀ +V 或 V₀ = V（m -1）

式中：m 為頂板岩石的松脹系數，對岩石取1.1～1.3，視坍落後塊度定；對土取1.05～1.1。

設洞體頂板為中厚灰岩，洞體截面積為F，洞高H₀，假定塌落前後洞體均為圓柱形，則

V₀ =F·H₀,V =F·H

那麼，自行堵塞洞體所需的溶洞頂板安全厚度為：

桂林岩溶區岩土工程理論與實踐

如高度H 以上還有外荷載，則還應加以荷載所需的厚度，才是洞體頂板的安全厚度。

1.6.2.2根據頂板裂隙分布情況，分別對其進行抗彎、抗剪驗算^[2]

（1）當頂板跨中有裂縫，頂板兩端支座處岩石堅固完整時，按懸臂梁計算：

桂林岩溶區岩土工程理論與實踐

（2）若裂隙位於支座處，而頂板較完整時，按簡支梁計算：

桂林岩溶區岩土工程理論與實踐

（3）若支座和頂板岩層均較完整時，按兩端固定梁計算：

桂林岩溶區岩土工程理論與實踐

抗彎驗算：

桂林岩溶區岩土工程理論與實踐

抗剪驗算：

桂林岩溶區岩土工程理論與實踐

以上各式中：

M——彎距（kM ·m）;

p——頂板所受總荷重p=p₁+p₂+p₃;

p₁——頂板厚為H的岩體自重（kN/m）;

p₂——頂板上覆土層重量（kN/m）;

p₃——頂板上附加荷載（kN/m）；

l——溶—洞跨度（m）

σ——岩體的計算抗彎強度（石灰岩一般為允許抗壓強度的1/8）（kPa）;

f_s——支座處的剪力（kN）;

S——岩體的計算抗剪強度（石灰岩一般為允許抗壓強度的1/12）（kPa）;

b——梁—板的寬度（m）;

H——頂板岩層厚度（m）。

適用范圍：頂板岩層比較完整，強度較高，層理厚，而且已知頂板厚度和裂隙切割情況。

1.6.2.3根據極限平衡條件，按頂板能抵抗受荷載剪切的厚度計算^[2]

F+G = UH S

式中：F——上部荷載傳至頂板的豎向力（kN）;

G——頂板岩土自重（kN）;

U——洞體平面的周長（m）;

S——頂板岩體的抗剪強度，對灰岩一般取抗壓強度的1/12。

1.6.2.4遞線交會法

在剖面上從基礎邊緣按30°～45°擴散角向下作應力傳遞線，當洞體位於該線所確定的應力擴散范圍之外時，可認為洞體不會危及基礎的穩定。由定性評價中的洞體頂板厚跨比（H/L）可知，當集中荷載作用於洞體中軸線，H/L為0.5時，應力擴散線為頂板與洞壁交點的連線，它與水平面夾角相當於混凝土的應力擴散角450；當H/L為0.87時，相當於鬆散介質的應力擴散角300。

1.6.2.5規范法

根據《建築地基基礎設計規范》（GBJ 50007—2002）的第6.5.2條和第6.5.4條規定進行判定。這也是當前岩土工程勘察中用得較多的方法之一。

該規范第6.5.2條規定：在岩溶地區，當基礎底面以下的土層厚度大於3倍獨立基礎底寬，或大於6倍條形基礎底寬，且在使用期間不具備形成土洞的條件時，可不考慮岩溶對地基穩定性的影響。

第6.5.4條規定：當溶洞頂板與基礎底面之間的土層厚度小於本規范第6.5.2條規定的要求時，應根據洞體大小、頂板形狀、岩體結構及強度、洞內充填情況以及岩溶水活動等因素進行洞體穩定性分析，當地質條件符合下列情況之一時，可不考慮溶洞對地基穩定性的影響。

（1）溶洞被密實的沉積物填滿，其承載力超過150 kPa，且無被水沖蝕的可能性；

（2）洞體較小，基礎尺寸大於洞的平面尺寸，並有足夠的支承長度；

（3）微風化的硬質岩石中，洞體頂板厚度接近或大於洞跨。

1.6.2.6含溶洞岩石地基局部破壞型式穩定性分析

上述岩溶地基的穩定性評價計算方法，都是假定含溶洞地基產生整體破壞為前提，且它們沒有考慮溶洞斷面形態、地下水等的影響。在工程實踐中發現，許多含溶洞地基的破壞往往是由局部破壞進而發展到整體破壞，由溶洞內部破壞再發展到外部塌陷失穩。文獻[16]利用彈性理論，推導了岩石地基中溶洞周圍的應力狀態，利用格里菲斯強度理論，對含溶洞岩石地基的穩定性進行了定量計算判別。並且發現基礎底面尺寸、溶洞頂板厚度、溶洞跨度（直徑）、溶洞的斷面形狀對地基穩定性的影響很大，而地下水產生的「真空吸蝕作用」對地基穩定性的影響很小，洞內充填物對地基穩定的作用不明顯。