区间不确定分析方法对边坡稳定性分析的研究

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1、区间不确定分析方法对边坡稳定性分析的研究随着大型土木工程等的广泛发展，边坡工程数量与规模也在不断拓展，在工程实际当中，边坡稳定性易受多种因素影响，且对工程整体的安全稳定具有重要的影响作用。基于此，本文就区间不确定分析方法在边坡稳定性分析中的研究展开探究，主要介绍了极限平衡法和区间有限元法，并通过工程实例，对边坡稳定性的实际分析流程进行了介绍，以期为提升边坡工程稳定性与安全性提供有效参考。采用区间不确定方法分析边坡稳定性，其主要原理是基于岩土力学参数，对原有的边坡稳定性分析方法进行改进与完善。通过相关方法的应用、总结，得出的边坡稳定性评

2、价准则，有利于在此后的边坡工程当中，对其进行客观的评价，便于为工程加固、变更等操作提供可靠依据。通过工程实例分析，能够进一步了解，区间不确定分析方法对分析边坡稳定性分析的重要意义。边坡稳定性分析的区间不确定方法应用极限平衡法。区间极限平衡法是一种基于传统极限平衡计算公式中，岩土参数区间性的一种推到分析方法，在实际分析过程中，具体的区间数包括粘聚力ci、边坡岩土体重度γi、内摩擦角φi，依据这些区间数能够进一步得到边坡安全系数FS，对边坡稳定性的分析，就需要进一步推到其安全系数区间F’。具体的推到方法如下：瑞典条分法。瑞典条分法是一种经

3、过时间检验的古老又简单的方法，在实际计算过程中，依据工程图谱，假定滑动面为圆柱面，剖面上为圆弧状，如下图所示。采用瑞典条分法，将滑动体划分成若干条块，同时假定各条块为刚性不变形体，计算过程忽略条块两侧面所受作用力。分别表示第i个条块的粘聚力、重度以及摩擦角；而αi则为第i个条块，过圆心的底面中心发现，和过圆心的铅直线之间的夹角；而li与Vi则分别表示第i个条块的弧长与体积。在确定边坡安全系数区间的过程中，需要明确区间的上下限，由于边坡破坏的滑弧面存在多种可能，如αi≥0，或αi＜0，则在实际计算分析过程中，要分别考虑αi的正负状况。假

4、设，所取条块i∈[1，m]时，αi≥0；当i∈[m，n]时，αi＜0，则能够得到：此公式当中即包含边坡安全系数区间的上下线。区间有限元法。有限元法是处理岩土工程的常用方法，在沿途工程当中，对连续的岩土体结构离散化，从而得到有限单元，将若干有限单元连结成为一个整体，且假定外力能够通过有限单元的连结点传递。在实际问题分析的过程中，需要对这些细小的有限单元进行述职计算，得出相应结点的位移与应力，进而对得出的位移与应力进行比较分析，明确岩土结构的稳定性状况。在实际运用过程中，区间分析方法，以区间数学为基础理论，结合了有限单元法进行相关分析方法

5、的有效建立，在这一过程中，应用求解控制方程如下：K·U=P,R=(U)式中，K表示边坡的总体刚度矩阵，属于输出变参量列矩阵的函数，而变参量则包括岩土材料参数以及几何尺寸等；U表示结点位移的列矩阵；P为边坡结点所受外荷载矩阵；R表示的是位移量U的函数，常规情况下，R都表示应力或应变。利用区间有限元法分析边坡稳定性，能够对岩土本身的变形因素进行重点分析，同时，对于能够对岩土应力应变分布与边坡破坏的发生过程进行有效预测。在以往的分析过程中，难以得出精确的稳定安全系数，或滑动面形状与位置等，应用效果不够显著，若工程必须采用此种方法，可结合强度

6、折减技术定义或应剪力定义、应力水平定义等方法，进行更为深入、准确的分析。边坡稳定性评价应用经过长时间的分析总结，能够明确的了解到边坡稳定性安全系数与稳定状态的关系，即当安全系数小于1.2时，则目标边坡为失稳状态；当安全系数大于1.2且小于1.5时，一般情况下，边坡都处于稳定状态，极少数情况下，边坡为失稳状态；当安全系数大于1.5时，则能够准确判定，边坡处于稳定状态。以一个简单的边坡稳定性分析作为算例，该边坡的高度为10m，坡度为1:2.经过实地勘测，能够得到基准参数区间：粘聚力c=[13.5,16.5]kPa；重度γ=[19.8,20

7、.2]kN/m；内摩擦角φ=[18°,20°]；泊松比v=[0.27,0.33]；弹性模量E=[13500,16500]kPa。采用区间极限平衡法进行分析，则要先明确边坡的最危险滑面，由此开始进行条分。采用区间瑞典条分法进行计算，将相应数值带入公式能够进一步得到边坡安全系数区间[1.345,1.674]，其区间下限大于1.2且小于1.5；区间上限则大于1.5，依据上述评价准则，能够基本判定该边坡处于稳定状态。这种区间分析方法，能够得到最小安全系数，因此其反应的边坡稳定状态更加的客观、保守、安全。采用区间有限元法计算是，则要进行剖分X格

8、图与成果图，结合有限元程序，进一步得到X格中各个节点的位移与应力等区间，通过相关计算，所得的安全系数为1.732，依据评价准则，边坡状态为绝对稳定状态。相比之下，区间极限平衡法所获得的分析结果更加保守安全。