第31卷第2期Vol.31，No.2西华大学学报（自然科学版）Journal of Xihua University ·Natural Science2012年3月Mar．2012文章编号：1673-159X （2012）02-0101-05收稿日期：2010-10-09基金项目：国家自然科学基金资助项目（40772174）；宜宾学院自然科学研究青年基金项目作者简介：王玉平（1984－），女，助教，硕士，主要研究方向为岩土体稳定性分析与加固。
边坡稳定性分析方法综述王玉平1，曾志强2，潘树林1（1．宜宾学院矿业与安全工程学院，四川宜宾644000；2．宜宾学院物理与电子工程学院，四川宜宾644000）摘要：对目前边坡稳定性分析中所采用的方法进行了归纳，分析总结了图解法、极限平衡理论、数值分析方法、复合法等确定性分析方法的发展情况。
详细分析了边坡稳定性分析方法的最新进展和边坡稳定性分析中的新方法、新理论及各种方法的优缺点。
指出随着计算机技术的兴起和软件的应用，多种方法的综合运用成为边坡稳定性分析的发展方向。
关键词：边坡稳定性；极限平衡理论；数值分析；评价方法中图分类号：TU43；P642．22文献标志码：ASummarization of Slope Stability Analysis MethodWANG Yu-ping 1，ZENG Zhi-qiang 2，PAN Shu-lin 1（1．College of Mining and Safety Engineering ，Yibin University ，Yibin 644000China ；2．College of Physics and Electronic Engineering ，Yibin University ，Yibin 644000China ）Abstract ：In recent years ，the great advance has achieved for slope stability analysis method．The deterministic analysis methods ，including graphic method ，limit equilibrium theory ，numerical analysis method and compound method ，are developed．The recent pro-gress of the slope stability analysis methods is analyzed in this paper and the advantages and disadvantages of new method of various an-alytical methods are pointed out．With the advent of computer technology and the software application ，comprehensive use of various methods becomes the development direction of slope stability analysis．Key words ：slope stability ；limit equilibrium theory ；numerical analysis ；method of evaluation边坡是一种自然地质体，按组成物质可以分为土质边坡和岩质边坡，在边坡角变化、地下水、地震力、水位变化等外因作用下，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，稳定性问题涉及矿山工程、水利水电工程等诸多工程领域，近年来受到越来越多的关注，研究方法层出不穷，其中主要以刚体极限平衡分析法和数值分析方法为主，而这些方法在设计参数的选取上都是按定值进行考虑的。
然而，由于边坡受多种因素综合影响，其稳定性常表现出复杂多样性、不确定性等特征。
随着数学方法的发展和计算机技术的进步，人工智能、神经网络、软件的应用等迅速发展，边坡稳定性分析方法不断发展与完善。
1传统分析方法的发展1．1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、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、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；缺点是类比西华大学学报·自然科学版2012年条件因地而异，经验性强，没有数量界限。
在地质条件复杂地区、勘测工作的初期、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。
1．2边坡稳定性图解法在边被稳定性分析中，常使用各种图解法，它是属于定性的方法，其优点是简单、直观、快速；缺点是带有一定的经验性和概念性。
因此图解法常常用于规划阶段，或初步分析边坡稳定之用。
用图解法分析，发现有问题的边坡应用计算验证。
图解法分为诺模图法和赤平投影图法，诺模图法利用诺模图来表征与边坡有关参数之间的定量关系，从而求出边坡稳定性系数、稳定坡角和极限坡高，主要应用于具有圆弧性破坏面的滑坡；赤平投影图法利用赤平投影的原理，通过作图直观地反映出边坡破坏的边界，确定失稳岩土体的规模形态及其可能变形滑动方向等，从而对边坡稳定程度作出初步分析，并为力学计算提供基础，它主要用于岩质边坡的稳定性分析。
王俊斌等［1］在山西省平遥—榆社高速公路勘察中，运用叠加了岩层产状、路线走向、边坡倾向、节理发育程度及地形坡向的玫瑰花图，使得路基的高边坡稳定性分析变得简明扼要，清晰地展现出各种结构面、坡面及路线之间的角度关系，为分析基岩边坡的稳定性提供了有效的证据。
节理玫瑰花图解法无论是在滑坡路基、填方路基还是挖方路基边坡稳定性分析中，均简洁明了、简单易行，分析结果可信度高，在边坡路基段勘探与稳定性分析中应加以推广应用。
1．3极限平衡分析法极限平衡法是土坡稳定性分析中发展最完善、最早出现的确定性分析方法。
其基本方法是：假定边坡的岩土体破坏是由于边坡内产生了滑动面，部分坡体沿滑动面滑动而造成的。
根据具体情况选择合理的满足摩尔－库伦准则的滑动面，形状可以是平面、圆弧面和其他不规则曲面。
由静力平衡关系，从而达到定量评价的目的并求出一系列滑动时的破坏荷载和最危险滑动面。
其中包括普通条分法、改进条分法、毕肖普的改良方法、力平衡方法、Morgen-stern－NR及priceVE等方法，国内外土力学教程中主要介绍的各种极限平衡法［2］如瑞典圆弧法、sar-maSK法。
其优点是模型简单、计算简捷，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。
此外，极限平衡法没有考虑材料的的应力－应变关系，所求出土体条间的内力或滑条底部的反力均不能代表边坡滑动变形时真实存在的力，所得安全系数只是假定滑裂面上的平均安全度。
这给边坡稳定性分析带来了很大的不确定性，而且无法对边坡的变形破坏模式作出判定。
1．4块体单元法块体单元法介于刚体极限平衡法和有限元法之间，兼有2者的优点，工作量小，特别适用于如裂隙岩体那样的非连续介质问题，且块体元的应力精度与位移精度一致，因此按位移和应力求出的稳定安全系数比较接近。
块体单元法以块体形心处的刚体位移作为基本未知量，即用分片的刚体位移模式逼近实际位移场，在块体单元之间设“缝”单元，反映结构的物理性质。
根据虚功原理求出各块体形心处的刚体位移后，由缝单元2侧块体的相对位移确定缝面的变形和应力。
块体单元法既保证了各块条的力和力矩的平衡，又考虑了它们的变形。
而且，块体单元法可以反映非连续面2侧位移和应力可能不连续的特点，还提高了应力精度，使稳定安全系数的计算更为可靠，因此，块体单元法特别适用于具有软弱结构面岩体的稳定分析。
2数值分析方法的应用2．1有限元法有限元是边坡稳定性分析中用得较多的一种数值方法，它能满足静力平衡条件、应变相容条件，考虑了岩体的不连续性和非均质性，将无限自由度的结构体转化为有限自由度的等价体系，还能够模拟土体与支护的共同作用。
它几乎适用于所有的计算领域，其最大优点是不但能进行线性分析还可以进行非线性分析，但是有限元这种方法在实际工程中受物理参数选取影响较大，对大变形求解、应力集中等问题的求解还有待改进。
沈凤生等［3］考虑了F238断层以及各种泥化夹层，对23个典型断面考虑3种滑动形式，每种按不小于2万个潜在滑动面进行搜索求解最小安全系数及相应潜在滑动面的位置，采用三维有限元法对小浪底水利枢纽工程进水口南端山体高边坡稳定性进行了研究，根据应力计算的结果，在计算范围内截取典型的可能滑动的垂直剖面，在该剖面内的各结点应力采用三维有限元计算结果值，再根据沿滑移合方向上总阻滑力与滑动力相等的条件，求出该滑动面上的安全系数K。
由于实际工程的复杂性，在运用有限元分析高边坡201第2期王玉平，等：边坡稳定性分析方法综述稳定性的时候，应该根据山体的岩质情况，以及施工开挖和支护进程对高边坡的稳定性进行施工进度模拟分析，以确定施工和开挖完成期该高边坡的稳定性。
秦卫星等［4］基于滑裂面应力有限元分析了边坡的稳定性，在此基础上，许多研究者进一步研究在滑裂面中寻找一个临界滑裂面的可能性，这项工作采用了与极限平衡法相同的计算步骤，同时也获得了最小安全系数和临界滑裂面。
D V Griffiths 等［5］使得有限元分析结果更能反映实际边坡。
此外，有限元强度折减法近年来受到国内外岩土工程界的青睐，取得了较好的成果，通过不断地增加强度折减系数，直至达到临界破坏，其折减的系数即为稳定系数。
该方法不需要事先假定滑裂面的位置和形状，由程序自动求出滑裂面，而且能够模拟支护体和坡体的共同作用，还能够考虑到开挖工程中对边坡的影响。