巖土工程穩(wěn)定性邊坡穩(wěn)定性分析方法綜述資料PPT學習教案

1、會計學1巖土工程穩(wěn)定性邊坡穩(wěn)定性分析方法綜巖土工程穩(wěn)定性邊坡穩(wěn)定性分析方法綜述資料述資料評評價價方方法法定量分定量分析析定性分定性分析析自然自然(成因成因)歷史分析法歷史分析法工程類比法工程類比法邊坡穩(wěn)定性分析數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)邊坡穩(wěn)定性分析數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)圖解法：赤平極射投影、實體比例投影、摩擦圓圖解法：赤平極射投影、實體比例投影、摩擦圓法法極限平衡分析法極限平衡分析法數(shù)值分析方法數(shù)值分析方法模型模擬試驗法等模型模擬試驗法等。2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(1/19)(1/19)不確定性分析方法不確定性分析方法模糊綜合評價法模糊綜合評價法概率統(tǒng)計分析法概率

2、統(tǒng)計分析法第1頁/共28頁2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(2/19)(2/19)第2頁/共28頁自然歷史分析法（也稱成因歷史分析法）自然歷史分析法（也稱成因歷史分析法） 通過研究邊坡的形成歷史和所處的自然地質(zhì)環(huán)境、它的變形和物通過研究邊坡的形成歷史和所處的自然地質(zhì)環(huán)境、它的變形和物質(zhì)組成、變形破壞行跡，以及影響邊坡穩(wěn)定性的各種因素特征和相互質(zhì)組成、變形破壞行跡，以及影響邊坡穩(wěn)定性的各種因素特征和相互關系，從而對它的演變階段和穩(wěn)定狀況做出評價和預測。關系，從而對它的演變階段和穩(wěn)定狀況做出評價和預測。 主要是針對已有多年歷史的邊坡，其主要是針對已有多年歷史的邊

3、坡，其主要研究內(nèi)容主要研究內(nèi)容如下：如下：研究組成邊坡的物質(zhì)介質(zhì)及其特征，包括巖土類型及性質(zhì)、巖體結(jié)研究組成邊坡的物質(zhì)介質(zhì)及其特征，包括巖土類型及性質(zhì)、巖體結(jié)構特征等。構特征等。對已有的邊坡變形作深入仔細的研究，包括變形部位、變形類型及對已有的邊坡變形作深入仔細的研究，包括變形部位、變形類型及形成機理等。形成機理等。分析邊坡所處地區(qū)自然地理條件的變化，包括季節(jié)性雨期、周期性分析邊坡所處地區(qū)自然地理條件的變化，包括季節(jié)性雨期、周期性地震、地表水的變化等。地震、地表水的變化等。聯(lián)系邊坡變形破壞的歷史，確定促使邊坡穩(wěn)定性發(fā)生變化的主導因聯(lián)系邊坡變形破壞的歷史，確定促使邊坡穩(wěn)定性發(fā)生變化的主導因素，從

4、而判斷邊坡穩(wěn)定現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。素，從而判斷邊坡穩(wěn)定現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。成因歷史分析法不僅能判定邊坡穩(wěn)定現(xiàn)狀，也能對邊坡穩(wěn)定性演化做成因歷史分析法不僅能判定邊坡穩(wěn)定現(xiàn)狀，也能對邊坡穩(wěn)定性演化做出預測，并能為定量的力學計算方法確定邊界條件和選用參數(shù)，為工出預測，并能為定量的力學計算方法確定邊界條件和選用參數(shù)，為工程地質(zhì)類比法提供比擬依據(jù)。因此，成因歷史分析法是各種分析方法程地質(zhì)類比法提供比擬依據(jù)。因此，成因歷史分析法是各種分析方法的基礎。的基礎。 第3頁/共28頁工程地質(zhì)類比法工程地質(zhì)類比法 是將已有邊坡同新邊坡進行類比，將前者的研究設計經(jīng)驗是將已有邊坡同新邊坡進行類比，將前者的研究設計經(jīng)驗用于擬建邊

5、坡的研究設計中去。為此，需對要類比的兩個邊坡用于擬建邊坡的研究設計中去。為此，需對要類比的兩個邊坡全面分析研究其工程地質(zhì)條件和影響邊坡穩(wěn)定的各種因素，并全面分析研究其工程地質(zhì)條件和影響邊坡穩(wěn)定的各種因素，并考慮采礦技術條件，比較其相似性和差異性。只有相似程度較考慮采礦技術條件，比較其相似性和差異性。只有相似程度較高的邊坡才能進行類比，即類比的原則是相似性。高的邊坡才能進行類比，即類比的原則是相似性。 工程地質(zhì)類比法雖然是一種工程地質(zhì)類比法雖然是一種經(jīng)驗方法經(jīng)驗方法，但在新邊坡的設計，但在新邊坡的設計中，特別是對中小型邊坡的設計時通常采用的一種方法。這種中，特別是對中小型邊坡的設計時通常采用的一

6、種方法。這種方法可以根據(jù)邊坡的巖性、構造、巖體結(jié)構、水文地質(zhì)條件、方法可以根據(jù)邊坡的巖性、構造、巖體結(jié)構、水文地質(zhì)條件、坡高等相似性，從經(jīng)驗數(shù)據(jù)中選取合理的邊坡角；根據(jù)巖性和坡高等相似性，從經(jīng)驗數(shù)據(jù)中選取合理的邊坡角；根據(jù)巖性和巖體結(jié)構的相似性，從經(jīng)驗數(shù)據(jù)中選取穩(wěn)定計算參數(shù)；根據(jù)自巖體結(jié)構的相似性，從經(jīng)驗數(shù)據(jù)中選取穩(wěn)定計算參數(shù)；根據(jù)自然條件相似的邊坡破壞實例，反算推求邊坡穩(wěn)定性的計算參數(shù)然條件相似的邊坡破壞實例，反算推求邊坡穩(wěn)定性的計算參數(shù)，預測新邊坡的變形破壞形式和發(fā)展變化規(guī)律以及根據(jù)相似邊，預測新邊坡的變形破壞形式和發(fā)展變化規(guī)律以及根據(jù)相似邊坡的整治經(jīng)驗，提出邊坡整治措施。坡的整治經(jīng)驗，提

7、出邊坡整治措施。第4頁/共28頁圖解法圖解法 包括赤平極射投影、實體比例投影與摩擦圓等方法。包括赤平極射投影、實體比例投影與摩擦圓等方法。 圖解法的優(yōu)點是能快速、直觀地分辨出控制邊坡穩(wěn)圖解法的優(yōu)點是能快速、直觀地分辨出控制邊坡穩(wěn) 定定性的主要和次要結(jié)構面，確定出邊坡結(jié)構的穩(wěn)定類型，判定性的主要和次要結(jié)構面，確定出邊坡結(jié)構的穩(wěn)定類型，判定不穩(wěn)定塊體的形狀、規(guī)模及滑動方向。對用圖解法判定為不不穩(wěn)定塊體的形狀、規(guī)模及滑動方向。對用圖解法判定為不穩(wěn)定的巖質(zhì)高邊坡，需進一步用計算加以驗證。穩(wěn)定的巖質(zhì)高邊坡，需進一步用計算加以驗證。 第5頁/共28頁赤平極射投影法赤平極射投影法 赤平極射投影是表示物體的幾

8、何要素，或點、線、平面的空間赤平極射投影是表示物體的幾何要素，或點、線、平面的空間方向和它們之間的角距關系的平面投影。方向和它們之間的角距關系的平面投影。 利用赤平極射投影分析邊坡穩(wěn)定性時，首先要調(diào)查統(tǒng)計巖體節(jié)利用赤平極射投影分析邊坡穩(wěn)定性時，首先要調(diào)查統(tǒng)計巖體節(jié)理裂隙，掌握比較發(fā)育和貫通性強的結(jié)構面，特別是軟弱結(jié)構面的理裂隙，掌握比較發(fā)育和貫通性強的結(jié)構面，特別是軟弱結(jié)構面的產(chǎn)狀特征。如果軟弱結(jié)構面比較明顯，就需將其畫在赤平投影圖上產(chǎn)狀特征。如果軟弱結(jié)構面比較明顯，就需將其畫在赤平投影圖上，并結(jié)合邊坡面在赤平投影圖上的位置，分析邊坡的穩(wěn)定性。，并結(jié)合邊坡面在赤平投影圖上的位置，分析邊坡的穩(wěn)定

9、性。 赤平極射投影法能有效地定性評價邊坡的穩(wěn)定性和滑動形式，赤平極射投影法能有效地定性評價邊坡的穩(wěn)定性和滑動形式，但不能表示出軟弱結(jié)構面在邊坡上的具體位置及滑動體的大小和形但不能表示出軟弱結(jié)構面在邊坡上的具體位置及滑動體的大小和形態(tài)特征。為此，以赤平極射投影為基礎，尚需采用實體比例投影方態(tài)特征。為此，以赤平極射投影為基礎，尚需采用實體比例投影方法。法。 近年來，由于工程地質(zhì)學科的發(fā)展，使赤平極射投影法得到了近年來，由于工程地質(zhì)學科的發(fā)展，使赤平極射投影法得到了更廣發(fā)的應用。利用巖體結(jié)構面的赤平極射投影，再輔以作用力的更廣發(fā)的應用。利用巖體結(jié)構面的赤平極射投影，再輔以作用力的矢量圖，形成了一整套

10、分析巖體穩(wěn)定性的方法。對邊坡來說，可用矢量圖，形成了一整套分析巖體穩(wěn)定性的方法。對邊坡來說，可用于分析除圓弧滑面外的多種幾何形態(tài)滑體的穩(wěn)定性。于分析除圓弧滑面外的多種幾何形態(tài)滑體的穩(wěn)定性。第6頁/共28頁邊坡穩(wěn)定專家系統(tǒng)邊坡穩(wěn)定專家系統(tǒng) 該系統(tǒng)是一種計算機程序分析法，以專家的水平完成復該系統(tǒng)是一種計算機程序分析法，以專家的水平完成復雜的邊坡穩(wěn)定分析。它把一般的模擬人類的解題策略與邊坡雜的邊坡穩(wěn)定分析。它把一般的模擬人類的解題策略與邊坡穩(wěn)定問題所特有的大量實際知識和經(jīng)驗結(jié)合起來。穩(wěn)定問題所特有的大量實際知識和經(jīng)驗結(jié)合起來。 工程地質(zhì)領域最早研制出的專家系統(tǒng)是用于地質(zhì)勘察的專家工程地質(zhì)領域最早研制

11、出的專家系統(tǒng)是用于地質(zhì)勘察的專家系統(tǒng)系統(tǒng) Propecter，由斯坦福大學于，由斯坦福大學于70年代中期完成的。另外年代中期完成的。另外，MIT在在80 年代中期研制的測井資料咨詢的專家系統(tǒng)也得到年代中期研制的測井資料咨詢的專家系統(tǒng)也得到成功地應用。成功地應用。 在國內(nèi)，許多單位正在進行研制，并取得了很多的成果在國內(nèi)，許多單位正在進行研制，并取得了很多的成果。專家系統(tǒng)使得一般工程技術人員在解決工程地質(zhì)問題時能。專家系統(tǒng)使得一般工程技術人員在解決工程地質(zhì)問題時能象有經(jīng)驗的專家給出比較正確的判斷并做出結(jié)論，因此，專象有經(jīng)驗的專家給出比較正確的判斷并做出結(jié)論，因此，專家系統(tǒng)的應用為工程地質(zhì)的發(fā)展提供

12、了一條新思路。家系統(tǒng)的應用為工程地質(zhì)的發(fā)展提供了一條新思路。 第7頁/共28頁2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(3/19)(3/19)第8頁/共28頁2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(4/19)(4/19)第9頁/共28頁2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(5/19)(5/19)第10頁/共28頁2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(6/19)(6/19)第11頁/共28頁2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(7/19)(7/

13、19)第12頁/共28頁2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(8/19)(8/19)第13頁/共28頁 彈塑性極限平衡分析法彈塑性極限平衡分析法 彈塑性極限平衡法從分析邊坡體的彈塑性極限平衡法從分析邊坡體的應力和變形應力和變形入手，由邊入手，由邊坡體的應力和變形特征來確定邊坡體的極限平衡狀態(tài)，從而避坡體的應力和變形特征來確定邊坡體的極限平衡狀態(tài)，從而避免對邊坡體最小安全系數(shù)的反復計算及比選，達到減少工作量免對邊坡體最小安全系數(shù)的反復計算及比選，達到減少工作量和提高準確率的目的。和提高準確率的目的。 彈塑性極限平衡法中采用彈塑性極限平衡法中采用強度折減法強度折減法

14、，即逐漸降低材料強，即逐漸降低材料強度度( (即降低材料抗剪強度參數(shù)即降低材料抗剪強度參數(shù)c c和和 的方法來逼近系統(tǒng)的極限平的方法來逼近系統(tǒng)的極限平衡狀態(tài)，并以衡狀態(tài)，并以屈服區(qū)的貫通屈服區(qū)的貫通來表征極限平衡狀態(tài)的到達，把材來表征極限平衡狀態(tài)的到達，把材料強度折減系數(shù)料強度折減系數(shù)(Z(Zi i) )定義為定義為系統(tǒng)的整體穩(wěn)定安全系數(shù)系統(tǒng)的整體穩(wěn)定安全系數(shù)(Fs)(Fs)。在。在地質(zhì)條件、材料參數(shù)、屈服準則和本構關系正確的前提下，能地質(zhì)條件、材料參數(shù)、屈服準則和本構關系正確的前提下，能夠保證由此得到的穩(wěn)定安全系數(shù)為夠保證由此得到的穩(wěn)定安全系數(shù)為真實穩(wěn)定安全系數(shù)的下限真實穩(wěn)定安全系數(shù)的下限。

15、 彈塑性極限平衡法彈塑性極限平衡法不必假設土條間的作用力和破壞面的位不必假設土條間的作用力和破壞面的位置和形狀置和形狀，因此，該方法，因此，該方法能處理復雜幾何輪廓和邊界條件，有能處理復雜幾何輪廓和邊界條件，有廣泛的適用性和良好的應用前景廣泛的適用性和良好的應用前景。 第14頁/共28頁優(yōu)勢面理論分析法及其發(fā)展應用優(yōu)勢面理論分析法及其發(fā)展應用 采用優(yōu)勢面理論分析法可確定巖坡的控穩(wěn)優(yōu)勢面，并進行優(yōu)勢面采用優(yōu)勢面理論分析法可確定巖坡的控穩(wěn)優(yōu)勢面，并進行優(yōu)勢面組合分析組合分析 ，找出其試算安全系數(shù)最小的優(yōu)勢分離體，確定邊坡破壞模，找出其試算安全系數(shù)最小的優(yōu)勢分離體，確定邊坡破壞模型，并采用極限平衡分

16、析法分析計算優(yōu)勢分離體的安全度及邊坡穩(wěn)定型，并采用極限平衡分析法分析計算優(yōu)勢分離體的安全度及邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)，以此判斷邊坡整體穩(wěn)定狀況安全系數(shù)，以此判斷邊坡整體穩(wěn)定狀況 ，從而克服和彌補經(jīng)典極限分，從而克服和彌補經(jīng)典極限分析法中要假定滑動面、反復計算析法中要假定滑動面、反復計算 比選最小的安全系數(shù)及相應的滑動面比選最小的安全系數(shù)及相應的滑動面的不足，提高了最小安全系數(shù)的可靠性。的不足，提高了最小安全系數(shù)的可靠性。 在采用優(yōu)勢面理論分析法時，在確定控穩(wěn)優(yōu)勢面時，一般首先要在采用優(yōu)勢面理論分析法時，在確定控穩(wěn)優(yōu)勢面時，一般首先要通過野外地質(zhì)調(diào)查來通過野外地質(zhì)調(diào)查來對研究體內(nèi)的結(jié)構面加以分類對研究體

17、內(nèi)的結(jié)構面加以分類，確定各候選優(yōu)勢，確定各候選優(yōu)勢面的綜合權重值，還需進一步確定優(yōu)勢面的力學參數(shù)，所有這些過程面的綜合權重值，還需進一步確定優(yōu)勢面的力學參數(shù)，所有這些過程都或多或少的帶有經(jīng)驗性，都要不同程度的受到主觀性的影響，但恰都或多或少的帶有經(jīng)驗性，都要不同程度的受到主觀性的影響，但恰恰這兩方面是確定其分析結(jié)果可靠程度的關鍵問題，因而優(yōu)勢面理論恰這兩方面是確定其分析結(jié)果可靠程度的關鍵問題，因而優(yōu)勢面理論分析法存在一定的缺陷性分析法存在一定的缺陷性 。因此，優(yōu)勢面理論分析法中引入了層次分。因此，優(yōu)勢面理論分析法中引入了層次分析法，在一定程度上提高了控穩(wěn)優(yōu)勢面的選定客觀性。析法，在一定程度上提

18、高了控穩(wěn)優(yōu)勢面的選定客觀性。第15頁/共28頁2.1 2.1 邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述邊坡穩(wěn)定性分析評價方法概述(9/19)(9/19)(2)數(shù)值分析方法數(shù)值分析方法 大致可以分為兩大類：大致可以分為兩大類： 第一類是第一類是基于連續(xù)介質(zhì)的應力應變分析方法基于連續(xù)介質(zhì)的應力應變分析方法，這類方法包括有限元、邊界，這類方法包括有限元、邊界元、拉格朗日元等，它們具有強大的處理復雜幾何邊界條件和材料非線性特征元、拉格朗日元等，它們具有強大的處理復雜幾何邊界條件和材料非線性特征的能力。同時，也可以模擬有限條數(shù)的巖體結(jié)構面。這些方法在固體和流體的的能力。同時，也可以模擬有限條數(shù)的巖體結(jié)構面。這些方法在

19、固體和流體的各個領域都有廣泛的應用，是理論體系比較嚴格也比較成熟的一種方法；各個領域都有廣泛的應用，是理論體系比較嚴格也比較成熟的一種方法； 另一類方法是另一類方法是基于非連續(xù)介質(zhì)的應力應變分析方法基于非連續(xù)介質(zhì)的應力應變分析方法。眾所周知，巖體是由。眾所周知，巖體是由結(jié)構面切割的不連續(xù)介質(zhì)。盡管有限無能夠通過設置界面單元來模擬這些結(jié)構結(jié)構面切割的不連續(xù)介質(zhì)。盡管有限無能夠通過設置界面單元來模擬這些結(jié)構西，但是當這些界面很多時，也會出現(xiàn)模擬大變形和收斂性能方面的問題。近西，但是當這些界面很多時，也會出現(xiàn)模擬大變形和收斂性能方面的問題。近期，在非連續(xù)介質(zhì)應力應變分析方面發(fā)展了一系列新的方法，如離

20、散元、界面期，在非連續(xù)介質(zhì)應力應變分析方面發(fā)展了一系列新的方法，如離散元、界面元、元、DDADDA、流形元等，為研究類似巖體這樣的非連續(xù)介質(zhì)提供了很好的手段。、流形元等，為研究類似巖體這樣的非連續(xù)介質(zhì)提供了很好的手段。這些方面具有強大的處理非連續(xù)介質(zhì)和大變形的能力，不僅能夠比較真實地模這些方面具有強大的處理非連續(xù)介質(zhì)和大變形的能力，不僅能夠比較真實地模擬結(jié)構加荷破壞全過程的應力應變性狀，而且還可以動畫形式提供邊坡以后的擬結(jié)構加荷破壞全過程的應力應變性狀，而且還可以動畫形式提供邊坡以后的塌落、崩解過程。塌落、崩解過程。 數(shù)值方法是把力學中的微分方程或積分方程或多元未知量問題化歸大型線數(shù)值方法是把

21、力學中的微分方程或積分方程或多元未知量問題化歸大型線性方程組去求解，而計算技術的發(fā)展，使長期困擾工程力學，回避求解大型方性方程組去求解，而計算技術的發(fā)展，使長期困擾工程力學，回避求解大型方程組的問題得到解決，這是歷史性的大變革。程組的問題得到解決，這是歷史性的大變革。 總結(jié)起來，數(shù)值分析（應力應變分析）方法主要包括有限單元法、邊界元總結(jié)起來，數(shù)值分析（應力應變分析）方法主要包括有限單元法、邊界元法、法、FLACFLAC法、離散元法、法、離散元法、DDADDA法等等，其中有限元法應用比較廣泛。法等等，其中有限元法應用比較廣泛。第16頁/共28頁（1 1）有限元）有限元(FEM)(FEM)法法 有

22、限元法在邊坡巖土體的穩(wěn)定性分析中得到最早有限元法在邊坡巖土體的穩(wěn)定性分析中得到最早(1967(1967年年) )應用，也是目前非常廣泛使用的一種數(shù)值分析方法。目前，己應用，也是目前非常廣泛使用的一種數(shù)值分析方法。目前，己經(jīng)開發(fā)了多個二維及三維有限元分析程序，如經(jīng)開發(fā)了多個二維及三維有限元分析程序，如SAP2000SAP2000，ANIMAANIMA，ANSYSANSYS等，可以用來求解彈性、彈塑性、粘彈齷性、粘塑性等，可以用來求解彈性、彈塑性、粘彈齷性、粘塑性、流變問題、大變形和小變形問題以及其他非線性應力變形問、流變問題、大變形和小變形問題以及其他非線性應力變形問題等等。題等等。 有限元法的

23、優(yōu)點是部分地考慮了邊坡巖體的非均勻和不連有限元法的優(yōu)點是部分地考慮了邊坡巖體的非均勻和不連續(xù)性，可以給出巖體的應力、應變大小和分布，避免了極限平續(xù)性，可以給出巖體的應力、應變大小和分布，避免了極限平衡分析法中將滑體視為剛體而過為簡化的缺點，能使我們近似衡分析法中將滑體視為剛體而過為簡化的缺點，能使我們近似地從應力應變區(qū)分析邊坡的變形破壞機制，分析最先、最容易地從應力應變區(qū)分析邊坡的變形破壞機制，分析最先、最容易發(fā)生屈服破壞的郎位和需要首先進行加固處理的部位等。發(fā)生屈服破壞的郎位和需要首先進行加固處理的部位等。 不足：還不能很好地求解大變形和位移不連續(xù)等問題，對不足：還不能很好地求解大變形和位移

24、不連續(xù)等問題，對于無限域、應力集中問題等的求解還不理想。于無限域、應力集中問題等的求解還不理想。第17頁/共28頁（2 2）邊界元）邊界元(BEM(BEM）法）法 邊界元法是邊界元法是7070年代發(fā)展起來的一種數(shù)值方法，于年代發(fā)展起來的一種數(shù)值方法，于19761976年被應年被應用到分析用到分析層狀巖體的開挖穩(wěn)定問題層狀巖體的開挖穩(wěn)定問題中。邊界元法和有限元法中。邊界元法和有限元法都是解決邊坡問題的數(shù)值方法，它們的主要區(qū)別在于邊界元都是解決邊坡問題的數(shù)值方法，它們的主要區(qū)別在于邊界元法是法是“邊界邊界”方法，有限元法是方法，有限元法是“區(qū)域區(qū)域”方法，因此使用邊方法，因此使用邊界元有降低維數(shù)的

25、效果。邊界元法中的位移不連續(xù)法雖然還界元有降低維數(shù)的效果。邊界元法中的位移不連續(xù)法雖然還能對巖體中的斷層、裂隙等各種不連續(xù)面進行較好的處理，能對巖體中的斷層、裂隙等各種不連續(xù)面進行較好的處理，但是，在處理非均質(zhì)問題和非線性問題方面不如有限元法靈但是，在處理非均質(zhì)問題和非線性問題方面不如有限元法靈活。因而，邊界元法目前在邊坡巖體穩(wěn)定性分析中的應用還活。因而，邊界元法目前在邊坡巖體穩(wěn)定性分析中的應用還遠不如在地下洞室中應用廣泛。遠不如在地下洞室中應用廣泛。第18頁/共28頁（3 3）快速）快速LagrangianLagrangian分析分析(FLAC)(FLAC)法法 為了克服有限元等數(shù)值分析方法

26、不能求解巖土體大變形問為了克服有限元等數(shù)值分析方法不能求解巖土體大變形問題的缺陷，人們根據(jù)題的缺陷，人們根據(jù)顯式有限差分原理顯式有限差分原理，提出了，提出了FLAC數(shù)值分數(shù)值分析方法。該方法較有限元法能更好地考慮巖土體的不連續(xù)和大析方法。該方法較有限元法能更好地考慮巖土體的不連續(xù)和大變形特性，求解速度較快。其變形特性，求解速度較快。其缺點缺點是計算邊界、單元網(wǎng)格的劃是計算邊界、單元網(wǎng)格的劃分帶有很大的隨意性它已有不少商用程序，它無需建立剛性分帶有很大的隨意性它已有不少商用程序，它無需建立剛性矩陣，所需內(nèi)存少，時間少，但也有不足之處。矩陣，所需內(nèi)存少，時間少，但也有不足之處。（4）第19頁/共2

27、8頁（4 4）離散元）離散元(DEM)(DEM)法法 是一種動態(tài)的數(shù)值分析方法，可以用來模擬邊坡巖體的非是一種動態(tài)的數(shù)值分析方法，可以用來模擬邊坡巖體的非均質(zhì)、不連續(xù)和大變形等特點，因而，也就成為目前較為流行均質(zhì)、不連續(xù)和大變形等特點，因而，也就成為目前較為流行的一種巖土體穩(wěn)定性分析數(shù)值方法。的一種巖土體穩(wěn)定性分析數(shù)值方法。 離散單元法的一個突出功能是它在反映巖塊之間接觸面的離散單元法的一個突出功能是它在反映巖塊之間接觸面的滑移、分離與傾翻等大位移的同時，又能計算巖塊內(nèi)部的變形滑移、分離與傾翻等大位移的同時，又能計算巖塊內(nèi)部的變形與應力分布。此法在巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定分析中有較廣泛的應用，與應力分布

28、。此法在巖質(zhì)高邊坡穩(wěn)定分析中有較廣泛的應用，離散元法用于邊坡變形破壞機理的研究是近些年來的一個新進離散元法用于邊坡變形破壞機理的研究是近些年來的一個新進展，是分析不連續(xù)巖體的一種較理想的數(shù)值計算方法。該方法展，是分析不連續(xù)巖體的一種較理想的數(shù)值計算方法。該方法充分考慮了節(jié)理巖體的不連續(xù)性，以分離的塊體為出發(fā)點，允充分考慮了節(jié)理巖體的不連續(xù)性，以分離的塊體為出發(fā)點，允許塊體有較大的位移，甚至脫離母體而自由下落，且可以對節(jié)許塊體有較大的位移，甚至脫離母體而自由下落，且可以對節(jié)理巖體破壞的全過程進行模擬。理巖體破壞的全過程進行模擬。第20頁/共28頁（5 5）不連續(xù)變形分析）不連續(xù)變形分析(DDA)

29、(DDA) DDA DDA是于是于8080年提出的一種新的數(shù)值方法。該方法用一種類年提出的一種新的數(shù)值方法。該方法用一種類似干離散元的塊體來模擬被不連續(xù)面切割成的塊體系統(tǒng)，在此似干離散元的塊體來模擬被不連續(xù)面切割成的塊體系統(tǒng)，在此過程中，塊體通過不連續(xù)面間接觸連成整體。此方法的計算網(wǎng)過程中，塊體通過不連續(xù)面間接觸連成整體。此方法的計算網(wǎng)格格( (單元單元) )與巖體物理網(wǎng)格相一致，可以反映巖體連續(xù)和不連續(xù)與巖體物理網(wǎng)格相一致，可以反映巖體連續(xù)和不連續(xù)的具體部位。單個塊體內(nèi)部滿足連續(xù)介質(zhì)的變形協(xié)調(diào)方程和本的具體部位。單個塊體內(nèi)部滿足連續(xù)介質(zhì)的變形協(xié)調(diào)方程和本構關系，但塊體間不滿足變形協(xié)調(diào)關系，塊

30、體間的本構關系是構關系，但塊體間不滿足變形協(xié)調(diào)關系，塊體間的本構關系是通過假定剛度來實現(xiàn)，通過假定剛度來實現(xiàn)，DDADDA中的本構關系為塊體所受的合外力中的本構關系為塊體所受的合外力與塊體位移之間的關系。與塊體位移之間的關系。DDADDA法是法是兼具有限元與離散元法二者兼具有限元與離散元法二者之部分優(yōu)點之部分優(yōu)點的一種數(shù)值方法，其一個時步內(nèi)的求解過程更像有的一種數(shù)值方法，其一個時步內(nèi)的求解過程更像有限元法，而在塊體運動學求解方面更類似于離散元法。但是，限元法，而在塊體運動學求解方面更類似于離散元法。但是，巖體種類繁多，性質(zhì)極為復雜，計算時步的大小對結(jié)果影響很巖體種類繁多，性質(zhì)極為復雜，計算時步

31、的大小對結(jié)果影響很大，且需耗用大量的計算機內(nèi)存及計算時間。大，且需耗用大量的計算機內(nèi)存及計算時間。第21頁/共28頁數(shù)值計算方法的各種方法比較數(shù)值計算方法的各種方法比較第22頁/共28頁第23頁/共28頁（3 3）不確定性分析方法）不確定性分析方法 模糊綜合評價法模糊綜合評價法 模糊綜合評價法是把模糊評判和層次分析相結(jié)合進行滑模糊綜合評價法是把模糊評判和層次分析相結(jié)合進行滑坡綜合評價的一種方法坡綜合評價的一種方法. . 主要方法：在地質(zhì)勘察的基礎上，分析影響邊坡穩(wěn)定的主要方法：在地質(zhì)勘察的基礎上，分析影響邊坡穩(wěn)定的各種因素，采用層次分析法將各種因素劃分層次，建立遞階各種因素，采用層次分析法將各

32、種因素劃分層次，建立遞階關系，求出各類指標對邊坡穩(wěn)定性的影響程度。最后用模糊關系，求出各類指標對邊坡穩(wěn)定性的影響程度。最后用模糊評判方法的最大隸屬原則進行選擇評判方法的最大隸屬原則進行選擇 ，把邊坡分成穩(wěn)定，把邊坡分成穩(wěn)定 、較、較穩(wěn)定穩(wěn)定 、較不穩(wěn)定及不穩(wěn)定等幾個等級。、較不穩(wěn)定及不穩(wěn)定等幾個等級。第24頁/共28頁概率統(tǒng)計分析法的應用及其發(fā)展概率統(tǒng)計分析法的應用及其發(fā)展 常用的概率統(tǒng)計方法有常用的概率統(tǒng)計方法有解析法、精確的蒙特卡羅模擬解析法、精確的蒙特卡羅模擬。 解析法解析法一般根據(jù)抗剪強度的分布概率，通過解析表達式分析計算邊坡穩(wěn)一般根據(jù)抗剪強度的分布概率，通過解析表達式分析計算邊坡穩(wěn)定

33、性系數(shù)定性系數(shù)K的分布，判斷邊坡的穩(wěn)定狀況。的分布，判斷邊坡的穩(wěn)定狀況。 蒙特卡羅模擬法蒙特卡羅模擬法是通過抗剪強度參數(shù)的均勻分布隨機數(shù)是通過抗剪強度參數(shù)的均勻分布隨機數(shù) ，取得參數(shù)的正，取得參數(shù)的正態(tài)分布抽樣，進而模擬態(tài)分布抽樣，進而模擬K值的分布，并計算值的分布，并計算 K1的概率。的概率。 可靠性概率分析理論在邊坡工程中得到了廣泛的應用。近年來發(fā)展起來可靠性概率分析理論在邊坡工程中得到了廣泛的應用。近年來發(fā)展起來 的方法很多的方法很多 ，如近似的一階二次矩法，如近似的一階二次矩法 (簡稱簡稱 FOSM)、Rosenblue方法及改方法及改進一階二次矩法進一階二次矩法Hasofer-lin

34、d(H-L )法、法、Rackwitz-Fiessler(R-F)法等法等 ，多，多是以極限狀態(tài)方程具有明確的解析表達式為基礎。但邊坡作為一個動態(tài)系統(tǒng)是以極限狀態(tài)方程具有明確的解析表達式為基礎。但邊坡作為一個動態(tài)系統(tǒng) ，涉及邊坡穩(wěn)定性的因素很多，涉及邊坡穩(wěn)定性的因素很多 ，即確定邊坡穩(wěn)定狀況的隨機變量很多，即確定邊坡穩(wěn)定狀況的隨機變量很多 (如坡如坡高、坡腳高、坡腳 、內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角、容重、內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦角、容重 、孔隙水壓力等、孔隙水壓力等)，其失效模式形式很，其失效模式形式很多，對失效函數(shù)值的求解一般采用有限元分析法進行多，對失效函數(shù)值的求解一般采用有限元分析法進行 ，因而基本隨機變量，

35、因而基本隨機變量不存在明確的表達式不存在明確的表達式 ?？煽啃皂憫?。可靠性響應 面法作為對諸多隨機變量面法作為對諸多隨機變量 的一種有效的一種有效 的可靠性解法，解決的可靠性解法，解決 了這一問題。了這一問題。 概率統(tǒng)計方法事先確定的自變量序列是否齊全，其值是否準確，或是概率統(tǒng)計方法事先確定的自變量序列是否齊全，其值是否準確，或是否能真正反映邊坡穩(wěn)定狀況否能真正反映邊坡穩(wěn)定狀況 收集的觀測點是否有代表性等，許多因素限制收集的觀測點是否有代表性等，許多因素限制分析結(jié)果的準確性，而且其預測結(jié)果大多以用區(qū)間反映的邊坡破壞概率來表分析結(jié)果的準確性，而且其預測結(jié)果大多以用區(qū)間反映的邊坡破壞概率來表示，也

36、具有定性定點示，也具有定性定點第25頁/共28頁四、邊坡穩(wěn)定性評價方法發(fā)展趨勢四、邊坡穩(wěn)定性評價方法發(fā)展趨勢 (1)(1)從從分析方法分析方法上來說，目前在工程中用于邊坡穩(wěn)定性分析的常規(guī)方上來說，目前在工程中用于邊坡穩(wěn)定性分析的常規(guī)方法很多法很多 ，把某兩種或幾種方法綜合運用于邊坡穩(wěn)定性分析之中，有，把某兩種或幾種方法綜合運用于邊坡穩(wěn)定性分析之中，有助于相互比較，成為目前評價邊坡穩(wěn)定性的普遍方法及發(fā)展趨勢。另助于相互比較，成為目前評價邊坡穩(wěn)定性的普遍方法及發(fā)展趨勢。另外，對如何更接近邊坡系統(tǒng)的實際特征，比較準確地確定潛在滑動面外，對如何更接近邊坡系統(tǒng)的實際特征，比較準確地確定潛在滑動面位置及其形態(tài)等，國內(nèi)外學者提出了傳統(tǒng)方法的很多改進算法。例如位置及其形態(tài)等，國內(nèi)外學者提出了傳統(tǒng)方法的很多改進算法。例如，為了準確描述復雜的非線性邊坡特征，在基于改進，為了準確描述復雜的非線性邊坡特征，在基于改進BPBP神經(jīng)網(wǎng)絡算法神經(jīng)網(wǎng)絡算法和常規(guī)和常規(guī)SVRSVR算法的基礎上，算法的基礎上，Scholkopf BScholkopf B于于20002000年提出了基于一種改年提出了基于一種改進支持向量機算法進支持向量機算法 ( SVR)( SVR)的邊坡穩(wěn)定性預測方法。的邊坡穩(wěn)定性預測方法。 同時，近