边坡稳定性分析方法简介
边坡稳定性分析方法

边坡稳定性分析方法边坡稳定性问题涉及矿山工程、道桥工程、水利工程、建筑工程等诸多工程领域。
岩土边坡是一种自然地质体,一般被多组断层、节理、裂隙、软弱带切割,使边坡存在削弱面,在边坡角变化、地下水、地震力、水库蓄水等外因作用下,使边坡沿削弱面产生相对滑移而产生失稳。
边坡稳定性分析过程一般步骤为:实际边坡→力学模型→数学模型→计算方法→结论[4]。
其核心内容是力学模型、数学模型、计算方法的研究,即边坡稳定性分析方法的研究。
边坡稳定分析方法研究一直是边坡稳定性问题的重要研究内容,也是边坡稳定研究的基础。
1 边坡稳定性研究发展状况边坡稳定性的分析研究始于本世纪二十年代,最早是对土质边坡的稳定性进行分析和计算,直到60年代初,岩体边坡的稳定性分析研究才开始进行。
早期对边坡稳定性的研究主要从两方面进行的:一是借用刚体极限平衡理论,根据三个静力平衡条件计算边坡极限平衡状态下的总稳定性。
二是从边坡所处的地质条件及滑坡现象上对滑坡发生的环境及机制进行分析,但基本上都是单因素的。
50年代,我国许多工程地质工作者,在研究中采用前苏联的“地质历史分析”法,也是偏重于描述和定性分析。
60年代初的意大利瓦依昂水库滑坡及我国一些水电工程及露天矿山遇到的大型滑坡和岩体失稳事件,使工程地质学家们认识到边坡是一个时效变形体,边坡的演变是一个时效过程或累进性破坏过程,每一类边坡都有其特定的时效变形形式或时效变形过程,这些过程所包含的力学机制只有用近代岩石力学理论才能解释,从而使边坡稳定性研究进入了模式机制研究或内部作用过程研究的新阶段。
进入80年代以来,边坡稳定研究进入了蓬勃发展的新时期。
一方面随着计算理论和计算机科学的迅猛发展,数值模拟技术已广泛应用于边坡稳定性研究。
边坡稳定性分析的研究也开始采用数值模拟手段定量或半定量地再现边坡变形破坏过程和内部机制作用过程,从岩石力学和数学计算的角度认识边坡变形破坏机制,认识边坡稳定性的发展变化。
边坡稳定性分析方法

边坡稳定性分析方法至今为止,广大学者针对边坡稳定性的分析方法主要包括以下两个方面。
(一)定性分析方法此方法的研究对象主要包括边坡稳定性的影响因素、边坡失稳破坏时的力学作用、边坡的工程价值等,以及结合边坡的形成历史,从定性的角度解释和说明了边坡的发展方向及稳定性情况。
该方法的优势在于充分地分析了影响边坡稳定性中各个因素的相互作用关系,能够快速地评价边坡的自稳能力。
具体包括以下几个方面:(1)自然历史分析法自然历史分析法主要是通过分析边坡发育历史进程中的各种自然影响因素,包括边坡自身的变形情况、发育程度以及边坡分布区域的地貌特征、岩层性质、构造活动等,进而评价边坡的总体情况和稳定性特征,同时也可以预测将来可能导致边坡变形和失稳的触发因素。
该方法对边坡稳定性所做出的评价是从边坡的自然演化方面入手的。
(2)工程地质类比法工程地质类比法首先需要对边坡概况进行充分了解,包括组成边坡的岩体岩性、产状和结构面特征。
然后将目前已知的边坡稳定性情况和需要研究的边坡进行对比,记录两者之间的相似性与差异性,以此分析出所要研究边坡的稳定性情况和破坏模式。
为了能够准确地类比分析,就需要对现有边坡的环境地质条件进行全面的调查记录,并建立数据库。
该方法能够大致判断出研究对象的稳定性发展状况和趋势。
(3)图解法图解法通过在示意图上表示出边坡本身各类参数的组合关系来对边坡的稳定情况、破坏特征、破坏因素以及未来的发展方向进行分析。
常用的图解法包括极射赤平投影、边坡等比例投影等。
该方法的优势在于可以直观地表示影响边坡稳定性的因素。
(二)定量分析方法此方法主要通过数值法和极限平衡法等数学手段,依靠计算软件,更加精确地给出满足实际情况的边坡稳定性分析结果。
(1)极限平衡法主要是按照摩尔-库伦强度准则,通过分析作用在土体上的静力平衡条件来判断边坡的稳定性情况,最常见的极限平衡法是条分法,该方法经过100多年的发展,已经成为目前工程实践中使用最为广泛的一种方法。
边坡稳定性分析2篇

边坡稳定性分析2篇边坡稳定性分析(一)引言边坡是指在道路、河道、铁路、水库、矿山等山区地带或特殊地质条件下,因建设需要而开挖或局部破坏岩土体,形成的斜坡或峭壁。
由于其受自然环境、地质条件、工程施工等诸多因素的影响,边坡容易发生滑坡、崩塌和塌方等不稳定现象,给工程运行和周围环境造成极大的危害与损失。
因此,边坡稳定性分析对于确保工程安全运行和人民生命财产安全具有十分重要的意义。
稳定性分析方法边坡稳定性分析常见的方法有多种,主要包括力学分析法、有限元数值模拟法、模型试验法等。
以力学分析法为例,首先需要对边坡的主要信息进行调查,包括边坡地质、工程地质、水文地质、地下水位、工程建设历史等。
其次,根据荷载和载荷的方向、大小、分布等条件,选取合适的地质模型、荷载模型,并采用合理的力学方法进行稳定性分析。
最后,根据分析结果,提出相应的加固和治理方案。
分析评估指标边坡稳定性分析的主要指标包括破坏形式、安全系数以及承载能力等。
其中,破坏形式是指发生破坏时边坡的形态和特征,它直接影响到治理方案的制定和实施。
安全系数是衡量边坡稳定性的重要指标,其定义为承载力与荷载的比值,即:$${\rm {安全系数}}={\rm {承载力}}\div{\rm {荷载}}$$三种承载状态及相应的安全系数如下:1.安全状态:安全系数大于1.5;2.可疑状态:安全系数介于1.0-1.5,需要加强监测和治理;3.失稳状态:安全系数小于1.0,已进入失稳状态,需立即采取加固措施。
承载能力是指边坡抵抗荷载的能力和承受破坏的最大荷载。
在进行稳定性分析时,需要根据边坡的承载能力和荷载特点来确定合适的安全系数范围,以确保边坡的稳定性。
结论边坡稳定性分析是确保工程安全的重要手段,其目的是找出边坡存在的问题,并提出相应的加固和治理方案,以保障工程的长期运行和人民生命财产安全。
稳定性分析方法多种多样,需要根据具体情况选择合适的分析方法和指标,并在稳定性分析的基础上,制定科学合理的加固和治理措施。
简布法边坡稳定分析

直线型边坡:在这种 情况下,滑动面通常 是一条直线,简布法 可以准确地预测边坡 的稳定性
曲线型边坡:当滑动面 为曲线时,简布法仍然 适用。然而,需要将滑 动面分段处理,每段都 可以简化为直线,然后 进行分段计算
复杂型边坡:当边坡的 几何形状和材料性质较 为复杂时,简布法仍然 可以提供较为准确的结 果。此时,可能需要考 虑更多的因素,如土体 的非均质性、地下水的 影响等
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带等。因此,简布法的结果可能与实际情况存在较大差异
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计算参数不确定性:简布法的计算参数包括土体的重度、内聚力和内摩擦 角等,这些参数可能存在不确定性。例如,土体的内聚力和内摩擦角可能
随深度和含水量的变化而变化。因此,简布法的结果可能存在一定的误差
无法考虑地震等动态因素:简布法是一种静力平衡分析方法,无法考虑地 震等动态因素的影响。在地震作用下,边坡可能会发生液化或失稳等现象,
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因此简布法的结果可能不准确
局限性
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综上所述,简布法在边坡稳定分析中 具有广泛的应用价值,但也存在一些
局限性
为了获得更准确的结果,需要对地质 条件进行详细勘察,选择合适的计算
参数和分析方法
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同时,也需要加强研究工作,探索更 加准确和可靠的边坡稳定分析方法
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谢
谢
简布法边坡稳定分析
2020-xx-xx
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原理 应用 局限性
简布法边坡稳定分析
简布法是一种常用的边坡稳定分析方法,它考 虑了边坡的几何形状、材料性质和外力等因素,
可以较为准确地预测边坡的稳定性
下面将对简布法的原理、应用和局限性进行详 细介绍
1
原理
原理
边坡稳定性分析方法及其适用条件

边坡稳定性分析方法及其适用条件边坡稳定性是指边坡在外力作用下保持不倒塌或滑动的能力,边坡稳定性分析方法一般可以分为经验法、力学方法和数值模拟方法三类。
不同方法适用于不同类型的边坡,且各方法在分析准确性、工程实施条件、运算速度以及数据要求等方面有所不同。
1.经验法:经验法是基于大量实际工程经验和观测总结出的简化计算方法,适用于边坡规模较小、地质条件比较简单的情况。
根据边坡的高度、坡度、土质等因素,通过经验公式计算出边坡的稳定性系数,从而判断边坡的稳定性。
2.力学方法:力学方法是通过岩土力学原理和边坡土体的力学性质来分析边坡稳定性。
力学方法主要应用于边坡高度较大、复杂地质条件的情况。
常用的力学方法包括平衡法、极限平衡法、有限元法等。
-平衡法:平衡法是基于边坡的平衡条件进行分析的方法,通过计算剪力平衡方程来确定边坡的稳定性。
平衡法适用于坡度较小、土体不饱和、坡面无裂缝等条件下的边坡稳定性分析。
-极限平衡法:极限平衡法是在平衡法的基础上引入抗剪参数的概念,通过计算抗剪参数的极限值来判断边坡的稳定性。
极限平衡法适用于任意坡度、土体饱和或部分饱和的边坡稳定性分析。
-有限元法:有限元法是一种基于连续介质力学和离散化原理的数值分析方法,将边坡土体划分成网格,通过求解有限元方程来计算边坡的应力和变形,并进而判断边坡的稳定性。
有限元法适用于复杂地质条件和复杂边坡形状的稳定性分析。
3.数值模拟方法:数值模拟方法是通过数值计算和模拟来分析边坡稳定性,主要利用计算机和专业软件进行模拟计算。
数值模拟方法通常适用于复杂地质条件、复杂边坡形状、非线性、动力等问题的研究。
常用的数值模拟方法包括有限差分法、边界元法、粒子法等。
总体来说,经验法适用于边坡规模较小、较简单的情况;力学方法适用于边坡规模较大、地质条件复杂的情况;数值模拟方法适用于复杂的边坡形状和非线性、动力问题。
在实际工程中,边坡稳定性分析通常采用多种方法相结合的方式,综合考虑不同方法的分析结果,从而提高分析的准确性。
边坡稳定性分析的方法

边坡稳定性分析的方法
边坡稳定性分析的方法主要包括以下几种:
1. 静态稳定分析:静态稳定分析是最常用的分析方法,通过建立边坡的力学模型,计算坡面上各种力的平衡关系,判断边坡的稳定性。
常用的静态分析方法包括切片法、广义平衡法和极限平衡法等。
2. 动力稳定分析:动力稳定分析考虑了水流、地震和其他动力荷载对边坡稳定性的影响。
常用的动力分析方法包括响应谱法、时程分析法和频率分析法等。
3. 水力稳定分析:水力稳定分析主要关注边坡受水力作用时的稳定性。
常用的水力稳定分析方法包括考虑渗流的有效应力法、Darcy定律法和杨-阿基米德稳定理论等。
4. 弹性稳定分析:弹性稳定分析是一种边坡在小变形下的稳定性分析方法。
常用的弹性分析方法包括有限元分析和边坡材料的拉伸压缩试验等。
5. 强度剩余系数法:强度剩余系数法是基于边坡的强度特性和稳定性要求进行分析的方法。
通过计算边坡的抗滑安全系数和剩余强度系数,评估边坡的稳定性。
6. 现场监测法:现场监测法是通过对边坡进行实时监测,分析边坡的变形、位移和应力等参数,评估边坡的稳定性,并进行必要的修复和加固。
常用的现场监
测方法包括测量、遥感技术和数值模拟等。
综合采用多种方法进行边坡稳定性分析可以得到更准确的结果。
在实际工程中,通常会根据具体情况选择适合的分析方法进行分析和评估。
常用的边坡稳定性分析方法
常用的边坡稳定性分析方法边坡稳定性分析是土木工程中的一个重要内容,用于评估边坡的稳定性,并确定边坡设计和防护措施。
下面列举了常用的边坡稳定性分析方法:1.切片平衡法:切片平衡法是一种基本的边坡稳定性分析方法,它假设边坡由一系列无限小的土体切片组成,并基于力平衡原理来确定各个切片的稳定条件。
该方法适用于简单边坡稳定性分析,但对复杂地质条件和荷载情况适用性有限。
2.极限平衡法:极限平衡法是一种常用的边坡稳定性分析方法,它假设边坡存在一个明确定义的滑动面,并基于达到平衡的最不利情况,即极限平衡状态来进行分析。
该方法包括切片法、极限平衡法、回缩平衡法等,可以考虑复杂地质条件和荷载情况,适用范围广。
3.数值模拟方法:数值模拟方法是一种基于计算机模拟的边坡稳定性分析方法,包括有限元法、边界元法、离散元法等。
这些方法能够模拟边坡的实际行为,并对多种复杂因素进行定量分析。
数值模拟方法可以更精确地预测边坡的稳定性,并对工程设计提供参考。
4.基于概率的方法:基于概率的方法将不确定因素考虑在内,通过概率分析来评估边坡的稳定性。
这些方法包括可靠度法、蒙特卡洛方法和贝叶斯法等。
基于概率的方法可以提供边坡发生滑移的概率,并在风险评估和安全设计中发挥重要作用。
5.特殊情况下的分析方法:在一些特殊情况下,常规的边坡稳定性分析方法可能不适用,需要采用一些特殊的分析方法。
例如,在边坡潜在失稳或发生滑坡时,可以使用临界状态平衡、能量平衡或地震动力学方法来分析边坡的稳定性。
总之,边坡稳定性分析是土木工程中的重要任务,通过使用上述方法中的一个或多个,可以评估边坡稳定性,从而制定出合理的边坡设计和防护措施,确保工程的安全可靠。
边坡稳定性分析方法
第二节边坡稳定性分析方法力学验算法和工程地质法是路基边坡稳定性分析和验算方法常用的两种方法。
1.力学验算法(1)数解法假定几个不同的滑动面,按力学平衡原理对每个滑动面进行验算,从中找出最危险滑动面,按此最危险滑动面的稳定程度来判断边坡的稳定性。
此方法计算较精确,但计算繁琐。
(2)图解或表解法在图解和计算的基础上,经过分析研究,制定图表,供边坡稳定性验算时采用。
以简化计算工作。
2.工程地质法根据稳定的自然山坡或已有的人工边坡进行土类及其状态的分析研究,通过工程地质条件相对比,拟定出与路基边坡条件相类似的稳定值的参考数据,作为确定路基边坡值的依据。
一般土质边坡的设计常用力学验算法进行验算,用工程地质法进行校核;岩石或碎石土类边坡则主要采用工程地质法进行设计。
3.力学验算法的基本假定滑动土楔体是均质各向同性、滑动面通过坡脚、不考虑滑动土体内部的应力分布及各土条(指条分法)之间相互作用力的影响。
一、直线滑动面法松散的砂类土路基边坡,渗水性强,粘性差,边坡稳定主要靠其内摩擦力。
失稳土体的滑动面近似直线状态,故直线滑动面法适用于砂类土:如图2-2-4所示,验算时,先通过坡脚或变坡点假设一直线滑动面,将路提斜上方分割出下滑土楔体ABD,沿假设的滑动面AD滑动,其稳定系数K按下式计算(按边坡纵向单位长度计):验算的边坡是否稳定,取决于最小稳定系数Kmin的值。
当Kmin=1.0时,边坡处于极限平衡状态。
由于计算的假定,计算参数(r,Ψ,c)的取值都与实际情况存在一定的差异,为了保证边坡有足够的稳定性,通常以最小稳定系数Kmin≥1.25来判别边坡的稳定性。
但Kmin过大,则设计偏于保守,在工程上不经济。
当路堤填料为纯净的粗砂、中砂、砾石、碎石时,其粘聚力很小,可忽略不计,则式(2-2-3)变为:式(2-2-3)也适用于均质砂类土路堑边坡的稳定性验算。
二、圆弧滑动面法用粘性土填筑的路堤,边坡滑坍时的破裂面形状为一曲面,为简化计算,通常近似地假设为一圆弧状滑动面。
边坡稳定性分析方法和适用条件
边坡稳定性分析方法和适用条件一、经验法:经验法是指根据实际工程经验和历史数据,运用公式或经验关系对边坡稳定性进行初步评估和判断。
经验法主要适用于初步设计阶段,可以快速判断边坡的稳定性,但精度较低。
常见的经验法有切坡稳定系数法和地质力学分类法。
切坡稳定系数法是根据剪切强度理论,将边坡剪切强度与外力因素之比来进行稳定性评估的方法。
常用的切坡稳定系数有库仑切坡系数、比谢尔切坡系数和斜坡承载系数等。
地质力学分类法是将边坡划分为不同类别,根据边坡的形状、岩性、构造、地质断层等因素,选择相应的边坡稳定性参数,进行评估。
常用的分类法有英国地质力学分类法和日本地质力学分类法等。
二、解析法:解析法是指通过建立边坡稳定性的解析模型,运用解析解或解析关系对边坡进行稳定性分析。
解析法适用于边坡形状简单、边坡参数确定明确的情况。
常见的解析方法有切坡法、极限平衡法和承载力平衡法等。
切坡法是通过建立边坡剪切面的切平衡方程,求解边坡的稳定性系数。
切坡法适用于边坡形状不规则、变化较大的情况。
极限平衡法是根据极限平衡状态,建立边坡的稳定性方程,求解稳定性系数。
极限平衡法适用于边坡开挖、填筑以及高边坡等情况。
承载力平衡法是根据边坡土体的强度参数和边坡几何形状,建立力学平衡方程,求解边坡的稳定性系数。
承载力平衡法适用于复杂边坡、非均质边坡的稳定性分析。
三、数值模拟法:数值模拟法是指通过建立边坡的数值模型,利用计算机进行边坡的力学行为分析,求解边坡的稳定性。
数值模拟法适用于边坡形状复杂、地质条件复杂、边坡参数变化大的情况。
常用的数值模拟方法有有限元法、边坡稳定分析软件等。
有限元法是将边坡划分为有限个单元,建立边坡的离散模型,通过求解有限元方程,得到边坡的位移和应力分布,从而进行稳定性评估。
边坡稳定分析软件是基于数值模拟原理,将边坡稳定性分析过程进行自动化处理的软件工具。
常见的边坡稳定分析软件有GeoStudio和Plaxis等。
以上是边坡稳定性分析的几种常见方法,不同的方法适用于不同的情况,工程设计人员可以根据实际情况选择合适的方法进行分析和评估。
边坡稳定分析方法综述
Construction & Decoration148 建筑与装饰2022年3月下 边坡稳定分析方法综述刘琦中铁二十一局集团有限公司 甘肃 兰州 730000摘 要 边坡工程是个十分复杂的系统性工程,其稳定性对于人类的生命财产有重大意义。
如何在复杂地质条件下分析边坡的稳定性历来是学术界和工程界极为关注的课题。
因此,本文从定性分析、定量分析和非确定性三方面进行分析,层次分明地概述了边坡稳定分析方法,综合评述了各自的优缺点,对边坡稳定分析的发展做出展望。
关键词 边坡稳定;定性分析;定量分析;非确定性分析 Overview of Slope Stability Analysis MethodsLiu QiChina Railway 21st Bureau Group Co., Ltd., Lanzhou 730000, Gansu Province, ChinaAbstract Slope engineering is a very complex and systematic engineering, and its stability is of great significance to human life and property. How to analyze slope stability under complex geological conditions has always been a topic of great concern in academic and engineering fields. Therefore, this article analyzes this issue from three aspects: qualitative analysis, quantitative analysis and non-determinancy analysis, clearly outlines the slope stability analysis methods, comprehensively reviews their advantages and disadvantages, and makes a prospect for the development of slope stability analysis.Key words slope stability; qualitative analysis; quantitative analysis; non-determinancy analysis引言我国是一个多山的国家,随着国民经济的发展,工商业及民用建筑剧增,许多工程边坡的分析方法不断产生。
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边坡稳定性分析方法简介
介绍了边坡稳定性分析的极限平衡法:瑞典圆弧法、简化Bishop法、简化Janbu法、Morgenstern&Price法、Spencer法以及嚴格Janbu法;以及边坡稳定的可靠性分析方法:蒙特卡洛法、可靠指标法、统计矩法、模糊可靠度分析法以及随机有限元法。
标签:边坡稳定性滑坡极限平衡法可靠性分析方法
一、引言
滑坡是指人工或自然边坡在外界因素的诱发下丧失自身稳定性而发生滑移的地质现象,是一种严重的地质灾害,长期以来给人类造成了巨大的财产损失和人生伤害,是人类面临的三大自然灾害之一。
我国是滑坡多发国家之一,据《中国地质环境公报》有关数据显示,我国2012年全国共发生各类地质灾害18751起,全年共造成人员伤亡1021人,其中发生滑坡灾害8971起,造成人员伤亡379人,分别占地质灾害总数的47.8%和37.1%。
因此研究边坡稳定的影响因素及滑坡的发生机理,探索滑坡的防治技术具有极高的社会价值。
鉴于此,人类对边坡稳定的研究已有将近百年的历史,这使得边坡稳定性分析的方法也极大的丰富了起来。
二、边坡稳定的极限平衡分析方法
极限平衡法假定边坡出现滑动面且处于极限平衡状态,然后将边坡离散成有垂直边界的土条,假设土条为刚体(即不考虑土条的变形),建立土条的静力平衡方程,通过求解静力平衡方程得到边坡的安全系数。
1776年法国工程师库仑提出了计算挡土墙土压力的方法,标志着土力学雏型的产生;1857年朗肯在假设墙后土体各点处于极限平衡状态的基础上,建立了计算主动和被动土压力的方法;库仑和朗肯在分析土压力时采用的方法后来被推广到边坡稳定分析中,形成了一个边坡稳定性评价体系,这就是极限平衡法。
在过去将近一个世纪中,这一方法逐步从一种经验性的简化方法发展成一个具有完整理论体系、较为成熟的分析方法。
(1)瑞典圆弧法。
瑞典人Fellenius提出了边坡稳定分析的圆弧滑动分析方法,即瑞典圆弧法,它是边坡稳定分析领域中最早的一种方法。
该方法假设土条底面的法向力可以简单地看作是土条重量在底面法线方向的投影。
虽然假设过于简单,但是构成了条分法的雏形。
同时,由于滑动面是圆弧,因此法向力通过圆心且对圆心取矩时不出现,使计算工作大大简化。
同时,本法直接可求得安全系数,不需要迭代求解。
因此在没有计算机的年代,这是一个实用的方法。
(2)简化Bishop法。
Bishop对传统的瑞典圆弧法作了重要改进。
首先,他提出了安全系数的定义,即:
其中τf为滑动面上土体的抗剪强度,τ 为滑动面上土体的实际剪应力。
然后假设土条间的作用力为水平方向,再通过土条在竖直方向上的静力平衡条件求出土条底面上的法向力。
同样,Bishop通过边坡整体力矩平衡方程来确定安全系数F。
由于建立的力矩平衡方程是关于F的隐式方程,因此需要迭代求解F。
(3)简化Janbu法。
Janbu同样假设土条间的作用力为水平方向,通过土条在竖直方向上的静力平衡条件求出土条底面上的法向力。
但是,Janbu通过边坡整体在水平向的静力平衡来确定安全系数F,同样需要迭代求解。
(4)Morgenstern&Price法。
Morgenstern和Price提出了适用于任意形状滑动面的严格方法。
它满足了所用的静力平衡条件,同时允许条间力的作用方向发生改变。
陈祖煜和Morgenstern对Morgenstern & Price法作了改进,主要内容为:1)完整地推导出了静力平衡微分方程的闭合解,提出了求解安全系数的解析方法,从根本上解决了数值分析的收敛问题;2)提出了为保证剪应力成对原理不被破坏,土条侧向力在边界上需遵守的限制条件,因而减少了对土条侧向力所作假设的随意性。
(5)Spencer法。
Spence假设条间力倾角为一常数,通过整体力和力矩平衡方程来求安全系数F。
它实际上是Morgenstern&Price法中的一个特例。
(6)严格Janbu法。
Janbu在其简化法的基础上,提出了满足所用的静力平衡条件的条分法。
它通过假设土条侧向力的作用点而不是作用方向来求解安全系数F。
三、边坡稳定的可靠性分析方法
边坡稳定的可靠性分析方法是基于概率论和数理统计的分析方法,是非确定性分析方法的一种,它是在极限平衡方法的基础上发展起来的。
在极限平衡分析的基础上,引入可靠度理论,形成边坡稳定可靠性分析方法。
可靠性分析法有包括以下方法:
(1)蒙特卡洛法。
蒙特卡洛法也称为统计实验法或随机模拟法,是基于统计抽样理论,利用计算机研究随机变量的数值计算方法,是一种相对精确的可靠度计算方法。
它的优点是:不受实际边坡工程中复杂多变的各种因素影响,收敛性和极限状态方程与非线性程度、变量的分布类型及变异性等无关,适应性强;缺点:不能给出边坡在特定条件或特定设计参数下的通解;不适用于变量分布类型、变异特征未知的情况,且耗费机时,收敛速度慢。
(2)可靠指标法。
可靠指标法又包括:中心点法、验算点法及与之相关的改进算法等。
中心点法是结构可靠度研究初期提出的一种方法,基本思路是先将非线性功能函数在随机变量的平均值(中心点)处作泰勒级数展开并保留至一次项,然后近似计算功能函数的平均值和标准差。
验算点法是中心点法的改进算法,它以正态分布代替随机变量原来的分布类型,要求该正态分布函数在设计验算点处的累积概率分布函数值和概率密度函数值与原来的分布时相等,再用等效正态
分布功能函数的平均值和标准差计算可靠指标。
(3)统计矩法。
该方法的基本原理是:当各种状态变量xi,(i=l、2、3、...n)的概率分布未知的情况下,利用它们的均值和方差,在区间(xmin,xmax)上分别对称选择2个取值点,当总共有2n个取值点,可能的组合有2n种,在此基础上,根据状态方程求得2n个函数值,由此计算得到状态函数Z的一至四阶中心矩。
以函数的均值(一阶矩)和方差(二阶矩)来计算状态函数的破坏概率。
(4)模糊可靠度分析法。
鉴于边坡工程中普遍存在的土体变形和破坏特征、力学参数以及外部作用等方面的模糊性,引入模糊随机可靠度分析方法,易于将人们的经验认识融入计算分析过程,更能得到与工程的实际情况相符的评价结论。
(5)随机有限元法。
随机有限元方法60年代开始应用于土坡稳定性分析,它利用实际边坡所提供的信息,建立符合问题特征的有限元模型,通过有限元计算确定边坡的力学状态、变形破坏机制等信息,进而对边坡稳定性作出评价的一种数值计算方法。
参考文献
[1] 夏元友,李梅.边坡稳定性评价方法研究及发展趋势明[J],岩石力学与工程学报,2002,7.
[2] 陈祖煜.土质边坡稳定分析—原理、方法、程序[M].北京:水利水电出版社,2003.
李瑞(1983—),女,陕西榆林人,现就职于榆林职业技术学院,从事工程地质相关教学与科研工作。