边坡稳定性主要分析方法

边坡稳定性主要分析方法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、流形元法和几种半解析元法等1s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

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接块体的关系，建立运动方程，采用以时步渐进迭代的动态松弛显示解法，求出每一时步块体位置和接触力，反复迭代直至平衡状态离散元法也可考虑块体本身的弹性变形，称为变形离散元法

4、拉格朗日法是一种分析非线性大变形问题的数值解法，它以连续介质力学为基础，利用差分格式，按时步积分求解，随着构形的变化不断更新坐标，允许介质有大的变形

5、非连续变形分析法是一种分析非连续节理岩体的数值方法，它以块体为单元，基于能量原理形成一个整体矩阵，用隐式方式求解

6、流形元法以拓扑流形和微分流形为基础，利用有限覆盖技术把连续和非连续变形的计算统一到数值流形中它可以计算块体的变形和拉裂、裂缝的发展和开闭；从流形方法的一般有限覆盖的观点看，连续体的有限单元法和块体系统的非连续变形分析方法都可以看成是流形元法的特例

7、半解析元法是将解析法和数值法结合起来达到降维、减小计算量的目的，有时还可提高计算精度常用的半解析元法有有限条法、有限层法、有限线法和边界元法这些半解析元法是相对有限元法而言的,它不象有限元法那样全域离散，而是在某个方向采用解析解的方法，利用解析解来降低维数，其他类同有限元法近20年来，由于计算技术和测量技术的迅速发展，动力分析法也发展较快，从最早的线性总应力法，逐步发展为基于非线性有限单元法基础的有效应力动力分析方法和采用复杂弹塑性模型并考虑水土耦合作用的动力分析方法，从只能分析一维问题发展到能够分析

二、三维问题,从只能分析饱和土体发展到能够分析多相非饱和土体本构模型也从早期的线弹性模型发展为粘弹性模型、弹塑性模型、边界面模型、内时模型和结构面模型等动力方程的计算方法也发展较快，出现了逐步积分法、振型迭加法、复反应分析法、有限差分法子结构法等方法目前常用的动力分析方法主要有剪切梁法、集中质量法和数值分析法等若考虑孔隙水对土体动力性质的影响，土体动力分析方法还可区分为总应力法和有效应力法。