内容发布更新时间 : 2024/5/18 22:40:56星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

边坡稳定性分析方法及其适用条件

摘要：边坡是一种自然地质体，在外力的作用下，边坡将沿其裂隙等一些不稳定结构面产生滑移，当土体内部某一面上的滑动力超过土体抗滑动的能力，将导致边坡的失稳。边坡稳定性分析是岩土工程的一个重要研究内容，并已经形成一个应用研究课题， 本文对目前边坡稳定性分析中所采用的各种方法进行了归纳，并阐述了其适用条件。

关键词：边坡稳定性 分析方法 适用条件 正文：

一、工程地质类比法

工程地质类比法，又称工程地质比拟法，属于定性分析，其内容有历史分析法、因素类比法、类型比较法和边坡评比法等。该方法主要通过工程地质勘察，首先对工程地质条件进行分析，如对有关地层岩性、地质构造、地形地貌等因素进行综合调查和分类，对已有的边坡破坏现象进行广泛的调查研究，了解其成因、影响因素和发展规律等；并分析研究工程地质因素的相似性和差异性；然后结合所要研究的边坡进行对比，得出稳定性分析和评价。其优点是综合考虑各种影响边坡稳定的因素，迅速地对边坡稳定性及其发展趋势作出估计和预测； 缺点是类比条件因地而异，经验性强，没有数量界限。

适用条件：在地质条件复杂地区，勘测工作初期缺乏资料时，都常使用工程地质类比法，对边坡稳定性进行分区并作出相应的定性评价，因此，需要有丰富实践经验的地质工作者，才能掌握好这种方法。

二、极限分析法

应用理想塑性体或刚塑性体处于极限状态的极小值原理和极大值原理来求解理想塑性体的极限荷载的一种分析方法。它在土坡稳定分析时，假定土体为刚塑性体，且不必了解变形的全过程，当土体应力小于屈服应力时，它不产生变形，但达到屈服应力，即使应力不变，土体将产生无限制的变形，造成土坡失稳而发生破坏。其最大优点是考虑了材料应力—应变关系，以极限状态时自重和外荷载所做的功等于滑裂面上阻力所消耗的功为条件，结合塑性极限分析的上、下限定理求得边坡极限荷载与安全系数。

三、极限平衡法

该法将滑体作为刚体分析其沿滑动面的平衡状态,计算简单。但由于边坡体的复杂性,计算时模型的建立与参数的选取不可避免地使计算结果与实际结果不吻合。常用的方法有如下几种。

1瑞典条分法。基本假定:A边坡稳定为平面应变问题;B滑动面为圆弧;C计算圆弧面安全系数时,将条块重量向滑面法向分解来求法向力。该方法不考虑条间力的作用,仅能满足滑动体的力矩平衡条件,产生的误差使安全系数偏低。

优缺点：在不能给出应力作用下的结构图像的情况下，仍能对结构的稳定性给出较精确的结论，分析失稳边坡反算的强度参数与室内试验吻合度较好，使分析程序更加可信;但需要先知道滑动面的大致位置和形状，对于均质土坡可以通过搜索迭代确定其危险滑动面，但是对于岩质边坡，由于其结构和构造比较复杂，难以准确确定其滑动

面的位置而且确定时也带来很大随机性，这就给岩质边坡的稳定性分析带来较大困难。

2改进的条分法

① Bishop条分法。在瑞典条分法的基础上做了改进,假定滑面形状为滑裂圆弧面、条块之间仅有水平作用力而无垂向作用力,即条块在滑动过程中无垂向的相对运动趋势。

该法的安全系数比瑞典条分法的精度较高,适用于圆弧形滑裂面。

②Sarma法是极限平衡法的最新发展。基本理念是边坡岩体除非

沿一个理想的平面或圆弧面滑动,方可视为一个完整的刚体运动,否则必须先破裂为多块可相对滑动的块体才发生滑动。

该方法可用于各种形状滑动面的边坡分析,可根据岩体实际存在的断层、节理和层面等结构面划分条块,并可根据坡体内的各类结构面划分条块,但不要求各条块保持垂直,计算较接近实际,但我国由于缺乏经验而影响了推广使用。

③斯宾塞法。假定条块之间的作用力方向相同,满足力矩与力的平衡条件,克服了其他方法中仅适用对称问题的缺陷,不需已知滑动方向,且可根据滑面的几何特征进一步获得各条块局部的稳定性系数及其潜在的滑动方向。

④摩根斯坦普赖斯法。分析任意曲线形状的滑面,假设潜在的滑坡体划分为无限小宽的条块,基于构建的力和力矩平衡微分方程以确定潜在滑移面的法向应力及边坡稳定性安全系数。但收敛慢,需经多次演算方能满足极限平衡条件。

⑤传递系数法。是我国自主研发的适用边坡稳定性分析方法,可使单个条块与整个滑坡体均满足平衡方程,计算简单,精度偏低。同时，极限平衡法也存在着一定的局限性:其一,需要事先假设边坡中存在的滑动面(圆弧法或折线法);其二,无法考虑土体与支护结构之间的作用及其变形协调关系;其三,不能计算边坡及支护结构的位移情况。该方法模型简单、计算公式简捷、可以解决各种复杂剖面形状、能考虑各种加载形式的优点,因此得到广泛的应用。但对于复杂的地质情况则不适用！

极限平衡理论边坡稳定性分析方法基本条件的比较

四、数值分析法

随着计算机技术的发展,很多数值计算方法都用到边坡稳定分析中。该法在处理非均质、非线性、复杂边界边坡时,通过计算机处理获得岩土体应力应变关系,且能模拟边坡的开挖、支护及地下水渗流等以分析岩土体间及与支护结构间的相互作用。常用的方法有如下几种：

(1)有限元法(FEM)。

该法为边坡稳定分析中采用较多的方法,可用于求解弹性、弹塑性、粘弹塑性、粘塑性等问题。将连续系统分割为有限个分区或单元,对每个单元提出一个近似解,再将所有单元按标准方法组合为一个与原有系统近似的系统,基于等价于微分方程的积分原理组建节点平衡