边坡稳定性分析研究及工程应用
摘要：边坡问题始终是岩土工程界所研究的主要问题之一。
由于问题的复杂性，在边坡工程建设中，怎样对边坡的稳定性进行正确的分析并且制定行之有效的处
理与防治方案仍然是当前岩土工程领域的重点、难点所在。
因此我们应当更加重
视对于边坡工程问题的稳定性分析。
关键词：边坡稳定性；工程应用；影响因素；工程应用
1边坡稳定性分析研究
1.1极限平衡分析法
极限平衡法是在分析边坡稳定性较早使用的一种方法，主要思想是在边坡滑
面的范围内，划分成若干个竖向或斜向的条块，通过对每个条块建立平衡方程来
建立整个边坡体的平衡方程，并求得边坡安全系数。
常见的极限平衡法有Ordinary法或Fellenius法、Bishop法、Janbu法、Spencer法、Morgenstern-price 法、Lowe-Karafiath法、Sarma法、不平衡推力法和传递系数法等。
极限平衡法的
发展已较成熟，其理论也更加完善，计算方法也更加的严谨。
特别是随着极限平
衡分析软件出现，用极限平衡法能够处理越来越复杂的问题，如复杂的多层地层、超孔隙水压力条件、各种线性非线性模型和各种的加载模型等。
因此在边坡稳定
性分析中得到了相当广泛的应用。
1.2数值分析方法
1.2.1有限元法（FEM）
该法的基本原理是将连续的系统离散为一组单元的组合体，用在每个单元内
的求出近似解，再将所有单元按标准方法组合为一个与原有系统相近似的系统，
基于等价微分方程的积分原理组建节点平衡方程组，并利用虚功原理与最小势能
原理来求解。
该法已发展的相当成熟，全面满足了静力平衡、应变相容和应力、
应变之间的本构关系。
同时可以不受边坡几何形状的不规则和材料的不均匀性的
限制。
有限元用的较多的软件如ABAQUS、ANSYS等。
但在求解大变形、位移不
连续、无限域、和应力集中问题还有欠缺。
计算常出现不收敛，这样会影响到数
值计算的可信度。
1.2.2离散单元法（DEM）
离散单元法是一种显示求解的动态数值方法。
基本原理和有限单元法一样，
将区域划分若干个单元，通过单元间接触关系建立位移与力的相互作用规律，并
通过迭代利用显式时间差分法求解动力平衡方程。
主要在大变形问题和动力稳定
问题上有较大优势。
1.2.3快速拉格朗日差分分析法（FLAC）
基本原理类同于离散单元法，此法弥补了有限元的一些不足，它能处理一般
的大变形问题，还能模拟支护结构与岩体的相互作用。
较真实地反映实际材料的
在边坡分析中的运动过程，在边坡的稳定性分析及加固处理模拟中取得了满意的
结果。
不足之处是在进行网格划分时存在主观性，不同的网格划分分析出来的结
果可能存在差异。
近年来有学者专门对FLAC方法本身进行了探讨，其计算误差
值得关注。
1.2.4边界元法（BEM）
它是以定义在边界上的积分方程为控制方程，通过对边界离散插值，化为代
数方程组来求解。
与有限元相比，具有单元个数少、计算简单等优点。
适合于无
限体和半无限体的问题的分析，适用于均质体的小变形问题的研究。
不适用于大
变形、非均质的问题研究。
1.3不确定分析方法
影响边坡稳定性的岩土参数大多具有随机性、模糊性和可变性等不确定性的
特点，因此，不确定分析方法能够更好、更全面的分析边坡的稳定性。
主要方法
有模糊综合评价法、人工神经网络分析法、可靠度评价法、模式搜索法、灰色系
统评价法和遗传法等。
这些方法发展的较早，应用在边坡稳定性分析中都各存在
缺点。
例如，模糊综合评价法分析中权数在取值的时候带有经验性和主观性，在
分析中考虑的因素也不全面；遗传法在进行随机搜索时用的时间有时过长；灰色
系统评价法理论不清楚，定量描述不明确等等。
2工程实例
2.1岭背河堤稳定计算
地处龙岩永定区老书岭岭背河堤的地基为淤泥，为了能够使河堤在淤泥满足
稳定要求，必须对地基进行处理.本工程采用地基置换法将淤泥置换成粗砂，粗砂
厚为2.0m，以改善地基的承载能力.以河床的高程为零点，土堤顶部高程为 4.5m，正常水位为1.3m，分别对施工期和正常使用期的稳定性进行分析，注意施工期仅
考虑OB圆弧滑动面，正常水位期需考虑整体稳定性，分析成果见表1。
由计算成果可验证以下两个结论：（1）瑞典圆弧法计算的到的安全系数通
常是比简化毕肖普法得到的小；（2）瑞典法在孔隙水压力比较大时，计算的成
果容易出现问题。
同时本工程实例还说明了，在饱和软土地基的填筑土堤稳定分
析时，一般不宜采用瑞典条分法。
从以上工程实例当中，在稳定分析时，一般采
用瑞典条分法和简化毕肖普法进行对比分析，以免出错。
由计算成果可验证以下两个结论：（1）瑞典圆弧法计算的到的安全系数通常是比简化
毕肖普法得到的小;（2）该大坝在正常运用工况时的上下游坝坡稳定安全系数均能满足规范
要求.
结束语
边坡稳定性分析是一项复杂的系统工程，它本身的不确定性与离散性使得其分析的难度
大增。
目前边坡稳定性分析方法虽然取得了很大的成就，但仍存在种种不足之处，为了更客
观地评价边坡的复杂性，必须完善各种稳定性分析方法。
参考文献
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