土坡稳定分析方法综述

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1、土坡稳定分析方法综述摘要土坡稳定问题是岩土丁程的经典课题,木文简要地回顾了土坡稳定分析的几种方法，主要叙述了各种方法的特点、基本原理以及计算方法。基于刚舉性假设的极限平衡法具有简单实用的特点，但这种方法没冇考虑土的冀实应力应变特性，通过一些简化假设使得高次超静定问题变成静定问题，从而求得土坡的安全系数。在应用极限平衡法时必须要根据具体的问题验证这些假设是否可以成立。有限元法考虑了土的应力应变持性，不川事先假设滑裂面，平衡口动得到满足，可以计算出土坡内的应力、应变和孔压分布，并可考虑分阶段加载条件。但是有限元法过于复杂，对计算人员的索质要求较窩，有

2、关参数的确定和结果的解释也比较困难。冇限元法适用于研究日的和一些人型或者遗要的工程项目。人们很早就认识到土的渐进破坏特性，土坡渐进破坏分析要考虑土的软化特性，一般采用冇限元法进行分析，同时，本文也介绍了利用极限平衡法进行渐进破坏简化分析的方法。土坡的渐进破坏研究应成为将来努力的方向。关键词土坡安全系数极限平衡极限分析有限元渐进破坏ACriticalReviewofStabilityAnalysisMethodsofEarthSlopes1概述边坡稳立分析是土力学中的经典和热点问题，在土木工程中，边坡稳立分析是十分重要的问题，例如各种各样的天然边坡

3、，高速公路、铁路、机场、港口、码头和运河等交通设施，鏘天矿井、废渣处理、填埋场、土石坝工程等都需要进行稳定分析；另外许多其它的人类活动包括房屋建筑以及各种填方和挖方工程也需要进行稳定分析。边坡包括岩质边坡和上质土坡，通常，边坡研究按两种不同的观点对这些运动现象进行研究。工程地质学家把运动现彖作为一-种白然过程加以考察，并且研究其成因、运动的方向和所形成的农面形状等。而岩土工程师则从十力学的原理研究工程的稳定性和安全性,发展一•些评价边坡稳定可靠性的方法、应采取的控制方法和补救措施(Huang1988；Leroueil2001)0当然，要用土力学的

4、方法对土坡稳定进行定量分析，必须具冇区域地质构造、地层的组成和走向以及地表地貌学历史的知识，另一方面，地质学家可以把口己的设想与根据土力学所进行的工程分析结果加以对照，从而得出关于运动过程的起因和特征的一个淸晰的概念。本文主要从岩土工程的观点來讨论十•质边坡的稳定分析方法。土坡稳定分析的研究人约育两白多年的研究历史，但是早期的研究仅限于经验判断阶段(Chandler1981)o1866年Culmann通过假设上坡破坏面为通过坡趾的平面来分析上坡的稳立性；标志着土坡稳立分析进入到理论分析阶段(见Taylor1937,1948)。二十世纪初,Resa

5、l和Frontard(1910,1922)提出了十-坡稳定分析的共轨应力法，假设破坏血为无限平面(见Taylor,1937,1948)01916年两位瑞典工程师Petterson和Hultin在TekniskTidskrift朵志上分别发表了两篇论文，在这两篇论文中，他们提出了土坡稳定分析的冏弧(柱)滑动法(见Petterson1955),他们结合瑞典Gothenburg港码头的上坡，发现了上坡滑动面不是平面而是圆弧(柱)面，在土坡稳眾分析中，将土坡横截面划分为许多竖条，假设条间力水平，且作用于土条的下三分点，假设作用于竖条圆弧底而中点的合力与圆

6、弧半径间的夹角为0(0为土的内摩擦角)，通过假设不同的岡弧滑动面和内摩擦角，根据力的多边形封闭的原理得出不同圆弧而对应的内摩擦角，则最大的内摩擦角对应的滑动而为临界滑动面，将此最大内摩擦角与土本身的内摩擦角进行比较來评价土坡的稳怎性，这可以说是最早的条分法。后來Moller(1917,见Petterson1955)和Fellenius(1927,1936)发展了Petterson的方法，Fellenius在分析中考虑了土的粘聚力，利用Coulomb准则并忽略条间力的作用，根据力和力矩平衡来分析土坡的稳定性，这标志着瑞典岡弧法(又称Felleniu

7、s法，普通条分法，常规法)正式诞牛。在此Z后，Taylor(1937,1948)引入了一个稳定数的概念，提出了适用于均质十.坡稳定分析的0■圆法(乂称摩擦圆法)。Terzaghi(1936a,1943)利川稳定数概念分析了土坡的临界高度和临界粘聚力，以此來评价土坡的稳定性。从二十世纪五十年代以来,人们在Fellenius(1927,1936)的极限平衡条分法基础上,逐渐发展了各种各样的极限平衡分析方法(Bishop1955;Bishop和Morgenstern1960;BjerrumL;Chen和Morgenstern1983;Frohlich1

8、955;Golder1955;Janbu1954,1957,1973;Lowe1967;Lowe和Karafiath1960;Morge