边坡稳定分析的极限平衡方法研究综述

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1、1•绪论1.1边坡的灾害在人类工程中的自然边坡和人工边坡经常考虑边坡稳定性，边坡失稳会造成巨大的人员伤害和经济损失，正如一些专家们所说的那样，边坡失稳产生的滑坡现象已变成同地震和火山相并列的全球性三大地质灾害之一。据统计，我国每年由于滑坡所造成的损失达数亿元，严重危害着人民的牛命和财产安全，由于这些严重事实的存在，致使人类与滑坡灾害作斗争的努力始终没有中断。由于人们不懈的努力，在认识滑坡机理、完善边坡稳定分析理论和方法、开发滑坡治理技术和滑坡预报等方面不断取得新的研究成果和进展。因此有必要进行边坡的变形

2、和破坏进行研究，对可能出现失稳或者已经失稳的边坡工程进行稳定分析，保证边坡工程的稳定性。边坡岩、土体在一定坡高和坡角条件下的稳定程度。按照成因、边坡稳定性,边坡分为天然斜坡和人工边坡两类，后者又分为开挖边坡和堤坝边坡等。按照物质组成，边坡分为岩体边坡、土体边坡，以及岩、土体复合边坡3种。按照稳定程度，分为稳定边坡、不稳定边坡，以及极限平衡状态边坡。不稳定的天然斜坡和设计坡角过大的人工边坡，在岩、土体重力，水压力，振动力以及其他外力作用下，常发生滑动或崩塌破坏。大规模的边坡岩、土体破坏能引起交通中断，建筑

3、物倒塌，江河堵塞，水库淤填，给人民生命财产带来巨大损失。研究边坡稳定性的目的，在于预测边坡失稳的破坏时间、规模，以及危害程度，事先采取防治措施，减轻地质灾害，使人工边坡的设计达到安全、经济的目的。1.2我国边坡稳定性分析的发展及防治边坡破坏的类型很多，常见的是崩塌和滑坡。陡坡前缘部分岩、土体突然与母体分离，翻滚跳动崩坠崖底或塌落而下的过程和现象，称为崩塌。边坡部分岩、土体沿着先前存在的地质界面，或新形成的剪切破坏面向下滑动的过程和现象，称为滑坡。在边坡破坏中，滑破是最常见，危害最严重的一类。所有的边坡失

4、稳，均涉及到边坡岩、土体在剪切应力作用下的破坏。因此，影响剪切应力和岩、土体抗剪强度的因素，都影响边坡的稳定性。例如，构成边坡岩、土体的工程地质性质及其变化；边坡中断层、层面、不整合面等不连续面的产状与坡面倾向、倾角之间的关系；边坡尺寸和形态的改变；坡脚遭受水的侵蚀或人工开挖;边坡上天然或人工加载；边坡岩、土体中地下水位的升降，以及地震和爆破引起的瞬时振动等，均会在一定程度上改变边坡的稳定性。目前，对于自然边坡防护网的稳定性评价是研究的最多的问题，理论方法也相对比较成熟，然而，对边坡防护网进行加固后，加

5、固的效果到底如何，分析其稳定性是比较困难的，支护措施的施加使得本来就复杂的边坡防护网变得更加复杂，我们不能简单的把锚固力看作是一个施加在条块底面上或顶面上的一个力，按照自然边坡防护网稳定性分析的方法进行分析计算，这会造成很大的课差。锚固措施对边坡防护网稳定性影响机理的研究一直不断，但还不能很好的反映出它们的作用，因为不确定因素实在是太多了，我们所能作的更好的就是把不确定因素减到最少，使得理论更加的符合实际。对边坡防护网进行加固后到底效果如何，稳定性该如何评价计算，国内外也有不少这方而的研究成果。土钉边坡

6、支护的稳定分析（包括内部稳定分析和外部稳定分析）一般采用的是极限平衡分析方法，滑动面或破坏面的形状常假定为双折线、圆弧线、抛物线或对数螺线中的一种，比较著名的分析方法国外有法国的Schlosser方法、美国的Davis方法、德国的Stocker方法、英国的Bridle方法等。国内有太原煤矿设计院方法、北京工业大学方法、洛阳总参科研三所方法、清华大学方法和北京治建总院方法等;这些方法从各个不同的角度满足了部分工程实践的需要〔中国科学院成都山地灾害与环境研究所的李新坡、何思明等人针对预应力锚索加固边坡防护网

7、的稳定性分析问题，基于极限分析上限定理，把锚索锚固作用简化为边坡防护网表而上的外力，推导了预应力锚索加固土质边坡防护网的安全系数计算公式。1.3边坡稳定分析的研究方法131极限平衡法极限平衡法是边坡稳定分析的传统方法，通过安全系数定量评价边坡的稳定性，由于安全系数的直观性，被工程界广泛应用。该法基于刚塑性理论，只注重土体破坏瞬间的变形机制，而不关心土体变形过程，只要求满足力和力矩的平衡、Mohr-Coulomb准则。其分析问题的基本思路：先根据经验和理论预设一个可能形状的滑动而，通过分析在临近破坏情况下

8、，土体外力与内部强度所提供抗力之间的平衡，计算土体在自身荷载作用下的边坡稳定性过程。极限平衡法没有考虑土体本身的应力一应变关系，不能反映边坡变形破坏的过程，但由于其概念简单明了，且在计算方法上形成了大量的计算经验和计算模型，计算结果也已经达到了很高的精度。因此，该法目前仍为边坡稳定性分析最主要的分析方法。在工程实践屮，可根据边坡破坏滑动面的形态来选择相应的极限平衡法。FI前常用的极限平衡法有瑞典条分法、Bishop法、Janbu法、Spcn