边坡稳定性分析方法及其应用综述

《边坡稳定性分析方法及其应用综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、边坡稳定性分析方法及其应用综述主讲人：Jimmy边坡稳定性分析方法发展历史主要分析方法各分析方法在边坡稳定性分析的应用展望01020304双击此处添加文字边坡稳定性分析方法及其综述一、边坡稳定性分析方法发展历史边坡稳定问题是岩土工程中一个很重要的问题,正确评价边坡的稳定性,对于确保生产建设和人民财产安全具有重要的意义。随着现代科学技术的发展，对边坡稳定性的研究已然形成了一个专门性的应用研究课题，并且得到良好的发展。自新中国成立以来，我国对边坡稳定性研究大致可分为以下3个阶段：第一阶段(20世纪50年代)：是从研究铁路路堑边坡和引水渠道边坡开始的。当时主要

2、是对人工边坡的类型进行划分，采用工程地质类比法给出稳定边坡角，作为边坡设计的依据。第二阶段(20世纪60年代)：开始形成岩体结构的观点。划出了边坡岩体结构的类型，提出了实体比例投影方法，用以进行块体破坏的计算，判别边坡的稳定性，同时开展大型野外岩体力学试验，在边坡稳定计算方面也有了很大进展。双击此处添加文字边坡稳定性分析方法及其综述第三阶段(20世纪70年代以来)：开始研究边坡变形破坏机理。在计算方面，不仅应用极限平衡原理，还应用弹塑性力学理论，并且随着计算机的发展，广泛采用有限单元法来分析边坡变形破坏条件及评价边坡的稳定性。同时，运动学方法，包括离散单

3、元法、DDA法、数值流形方法、FLAC法等也得到了广泛应用。近几年，模糊数学、人工神经网络、灰色理论、突变理论、分形理论、混沌等也逐渐被应用到边坡稳定分析领域。双击此处添加文字边坡稳定性分析方法及其综述二、主要分析方法2.1传统极限平衡法目前，传统极限平衡法是工程中用于边坡稳定分析最常用的方法，该方法以摩尔一库仑的抗剪强度理论为基础，将滑坡体划分为若干垂直土条，建立作用在这些垂直土条上的力的平衡方程式，求解安全系数，即通常所说的条分法。对于该方法，从以下三方面进行了简化：1、对滑裂面的形状作出假定，如假定滑裂面形状为折线、圆弧、对数螺旋线等；2、放松静力

4、平衡要求，求解过程中仅满足部分力和力矩的平衡要求；3、对多余未知数的数值或分布形状作假定。显然，这三个简化条件弱化了条分法的严密性。不少学者对条分法作了一些改进，主要体现在以下两个方面：1、探索最危险滑弧位置的规律；2、对基本假定作了修改和补充。双击此处添加文字边坡稳定性分析方法及其综述二、主要分析方法2.1传统极限平衡法毕肖普法引入安全系数定义的改变，毕肖普等将土坡稳定安全系数定义为沿整个滑裂面的抗剪强度与实际产生的剪应力之比。这就使安全系数的物理意义更明确，而且使用范围更广泛。对于最危险滑弧的确定，泰勒图表法较普遍，成都科大的张天宝在此基础上建立了简

5、单土坡稳定安全系数与滑动圆弧位置之间的函数关系。另外，为了弥补条分法中对多余未知量所作假定的任意性，Morgenstern—Price、Janbu等学者提出了土条侧向面不应发生剪切和拉伸破坏的合理性假定。1973年，Janbu针对滑动面为非圆弧的情况，提出了边坡稳定分析的普遍条分法；Morgenstern—Price法是唯一在滑裂面的形状、静力平衡要求、多余未知数的选定各方面均不作假定的严格方法。双击此处添加文字边坡稳定性分析方法及其综述二、主要分析方法2.1传统极限平衡法此外，极限平衡的其他计算方法还有斯宾塞法、沙尔玛法、不平衡推力传递法等，极限平衡法

6、满足力和力矩平衡、摩尔一库仑破坏准则和应力边界条件，未考虑土体本身的应力一应变关系。近年来，有限元法迅速发展，利用有限元法，考虑到土的非线性本构关系，求出每一计算单元的应力及变形，根据不同的强度指标确定破坏区的位置及破坏范围的扩展情况，并设法将局部变形与整体破坏联系起来，求得合适的临界滑裂面位置，再根据极限平衡分析可推求整体安全系数。双击此处添加文字边坡稳定性分析方法及其综述二、主要分析方法2.2数值分析法随着计算机技术的发展，数值分析方法也被广泛应用于边坡稳定分析当中。主要包括：有限差分法、有限单元法、离散单元法、拉格朗日元法、非连续变形分析方法、流形

7、元法和几种半解析元法等。1、有限差分法是用差分网格离散求解域，将工程问题的控制方程转化为差分方程，然后结合初始及边界条件，求解线性代数方程组，得到工程问题的解。2、有限单元法是将分析域离散成有限个只在结点相联结的子域，即有限元，然后在单元中采川低阶多项式插值，建立单元特性矩阵，再利用能量变分原理集合形成总特性矩阵，最后结合初始及边界条件求解，这是一种化整为零，由零及整的方法。双击此处添加文字边坡稳定性分析方法及其综述二、主要分析方法2.2数值分析法3、离散元法以受节理切割成离散的块体为出发点，块与块之间在角和面上的接触处有相互作用；离散元法常应用于应力水

8、平不高的情况，块体的弹性变形可以不计而将其视为刚性块体；根据岩块的几何形状及其邻