談巖土工程常用邊坡穩(wěn)定性研究方法

1、談巖土工程常用邊坡穩(wěn)定性研究方法摘要巖土工程建設(shè)中，邊坡滑動(dòng)是常見現(xiàn)象。 由于天然邊坡由于原來地質(zhì)條件改變而滑坡或者通過人工 開挖和填筑形成相應(yīng)的人工邊坡。文章主要就常用的極限平 衡法、數(shù)值分析法和極限分析法等其他方法進(jìn)行分析，為以 后巖土工程建設(shè)中提供寶貴建議和方法。關(guān)鍵詞巖土工程局部的剪切 滑坡 穩(wěn)定整治中圖分類號k826. 16 文獻(xiàn)碼b 文章編號 1000-405x (2013) -7-55-1我國是山地災(zāi)害頻繁發(fā)生的國家，一定程度上給國民經(jīng) 濟(jì)發(fā)展帶來較大影響。邊坡災(zāi)難已經(jīng)成為地震中的第二大地 質(zhì)災(zāi)害，邊坡穩(wěn)定性的研究向來都是國內(nèi)外學(xué)術(shù)界所關(guān)注的 課題，由于其將直接關(guān)系到邊坡工程的經(jīng)

2、濟(jì)性和安全性。邊 坡穩(wěn)定性評價(jià)包含兩個(gè)方面：一方面對邊坡穩(wěn)定性做出精確 評價(jià)；另一個(gè)方面則需要對人工邊坡進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，并提出 整治邊坡的有效措施，提供相應(yīng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。1極限平衡法分析介紹及應(yīng)用極限平衡法是目前現(xiàn)代建筑邊坡穩(wěn)定分析當(dāng)中最為常 見的方法，它一般具有模型簡單、公式相對簡單和便于理解 的優(yōu)點(diǎn)，這種適用于任何幾何外形、變化的巖石等參數(shù)，所 以我們需要考慮各種各樣加載的形式，極限平衡法需要通過 認(rèn)真地分析，在臨近破壞、土體外力和內(nèi)部強(qiáng)度提供相應(yīng)的 抗力平衡，這樣可以計(jì)算土體在自身和外負(fù)荷的作用下，更 好的保持土坡穩(wěn)定性，通常需要以邊坡的穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行相應(yīng) 的表示：f=s/t=tane/tan

3、 e （s：抗剪強(qiáng)度；t：實(shí)際的剪應(yīng)力； tane/tan e : 土地實(shí)際剪應(yīng)力）邊坡中最小的穩(wěn)定系統(tǒng)可以稱之外邊坡穩(wěn)定的安全性， 它主要是表示邊坡的穩(wěn)定程度，所以需要在該方法策劃假設(shè) 土體順沿著潛在的滑動(dòng)面發(fā)生相應(yīng)的剛性滑動(dòng)和一定的轉(zhuǎn) 動(dòng)，滑動(dòng)土體主要是理想的剛塑性，它不考慮土的應(yīng)力，并 認(rèn)為其需要沿著滑動(dòng)面在各點(diǎn)的強(qiáng)度發(fā)揮程度和抗剪強(qiáng)度 的折減安全系數(shù)存在著相同性，所以其安全系數(shù)的表述與滑 坡所在的區(qū)域存在著變形的特點(diǎn)，滑坡體外區(qū)域的地質(zhì)情況 或者是受力條件等不發(fā)生相應(yīng)的關(guān)系。這種方法的最難點(diǎn)是 在潛在的最危險(xiǎn)的滑動(dòng)面進(jìn)行全方位的搜索和邊坡關(guān)系穩(wěn) 定。極限平衡法是現(xiàn)在邊坡穩(wěn)定性最常見的一

4、種方法，工程 上最慣用的方法是費(fèi)倫紐斯的簡化條分法，也就是瑞典圓弧 法和假定滑動(dòng)面為圓弧，該方法在沒有計(jì)算的情況下，需要 大大簡化相應(yīng)的計(jì)算，并開展一種實(shí)用的方法，bisop對于 傳統(tǒng)的felenius作出了非常重要的改進(jìn)，并提出了相關(guān)的 安全系數(shù)，需要通過力矩平衡來確定其安全的系統(tǒng)。2數(shù)值分析法的分析應(yīng)用數(shù)值分析法主要是考慮巖石的土體都是非均質(zhì)、不連續(xù) 和大變形等特點(diǎn)，有限元法是數(shù)值分析法當(dāng)中的典型的代 表，而有限元法需要全面滿足其靜力的許可，這樣可以調(diào)整 應(yīng)變相容和應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系，從而構(gòu)成了與極限平衡 法相比的優(yōu)點(diǎn)：首先破壞面的形狀或位置不需要假定，其次 是不必要引入其假定條件，同時(shí)

5、保持嚴(yán)密體系；最后是利用 有限元法提供應(yīng)力變形的所有信息。有限元法是一個(gè)相對比 較理想的分析邊坡應(yīng)力、變形和穩(wěn)定性的手段。采用有限元 法后又發(fā)展邊界元法、離散元法、塊體理論和不連續(xù)的變形 分析等分析法，數(shù)值分析最需要解決的問題是巖土體本構(gòu)關(guān) 系和相應(yīng)的數(shù)據(jù)精度。有限元法實(shí)現(xiàn)結(jié)合先進(jìn)計(jì)算機(jī)軟件的 方式，有效解決了復(fù)雜環(huán)境中的荷載條件問題、幾何等其他 問題，但是位移有限元會使得結(jié)果產(chǎn)生過高估計(jì)問題真實(shí)性 的問題，因此在實(shí)踐過程中也并非萬能。3極限分析法的分析應(yīng)用塑性極限分析法需要考慮巖土體的應(yīng)力，在塑性力學(xué)的 上限和下限進(jìn)行定理分析邊坡穩(wěn)定性，也就從下限和上限兩 個(gè)方向，所以這一求解最好的辦法就是

6、回避其在工程中較難 理清思路的本構(gòu)關(guān)系表達(dá)，使得原本抽象化的東西簡約化， 能夠使得更好且更直接的呈現(xiàn)其物理概念，可以較為全面的 反映且推算出應(yīng)求問題的安全系數(shù)及極限荷載，因此在該方 面其顯示十分清晰，在很多情況下要給出相應(yīng)問題的嚴(yán)密 解。現(xiàn)前該種方法在穩(wěn)定性評價(jià)中已然得到越來越多的應(yīng) 用。4巖土工程常用邊坡穩(wěn)定性其他分析方法定性分析方法主要是通過工程進(jìn)行相應(yīng)的勘察，這樣會 影響邊坡的穩(wěn)定性，可能會造成變形和失穩(wěn)的力學(xué)機(jī)制進(jìn)行 全面的分析，需要對已變形的質(zhì)體及其演化史進(jìn)行相應(yīng)的了 解，從而做出相應(yīng)的評價(jià)和說明。常用的方法有：自然歷史 分析法、工程地質(zhì)類比法、專家系統(tǒng)及圖解法和邊坡穩(wěn)定性 分析的相

7、關(guān)數(shù)據(jù)庫等。圖解法主要是考慮邊坡的各種因素， 比如巖性、地下水、邊坡角等變化，需要根據(jù)相應(yīng)的公式制 成相關(guān)的圖表，這樣可以使邊坡設(shè)計(jì)計(jì)算變得更簡單和便 捷，所以只需要查找相關(guān)的圖表就可以了，但是在簡化公式 的基礎(chǔ)上需要進(jìn)行歸并，對適用的條件或者是適用的范圍進(jìn) 行相應(yīng)的限制。模糊分析方法是認(rèn)為邊坡性質(zhì)或者穩(wěn)定性的 界限并不是非常清楚，而且還非常模糊，需要采用模糊理論 對邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行相關(guān)的研究。模糊理論最主要的是模糊 變換的理論和最大隸屬度的原則，綜合去考慮其被評事物或 者其屬性的相應(yīng)的元素，這樣可以進(jìn)等級和級別的評價(jià)。5小結(jié)本文主要從不同分析角度入手簡述有關(guān)巖土工程當(dāng)中 較為常見的邊坡穩(wěn)定性方法，旨在更好的實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量的提 高和勞動(dòng)生產(chǎn)安全保障性，從極限平衡法、數(shù)值分析法、極 限分析法還有其他方法中我們能夠透過對比不斷得出在不 同環(huán)境情況下應(yīng)采用最為恰當(dāng)?shù)姆治龇绞?，極大的使得邊坡 穩(wěn)定分析工作的效率得到提高。參考文獻(xiàn)1 陳祖煜.土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析通用條分法及其改進(jìn)j.巖土工程學(xué)報(bào)，2011,5 （ 4）：11-27.2 劉祖典.黃土力學(xué)與工程m .西安：陜西科學(xué)技 術(shù)