边坡稳定分析有限元方法研究综述【电信工程毕业说明书论文开题报告外文翻译】.zip
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小五号宋体页眉需分章显示目 录摘 要IIIAbstractIV1绪 论11.1 滑坡11.2边坡与边坡工程41.3土质边坡分析存在的问题61.4国内外边坡稳定分析的发展现状81.5问题的提出及研究内容92 边坡稳定性分析理论102.1边坡分类102.2边坡变形与破坏机理132.2.1边坡变形和破坏类型132.2.2边坡破坏机理模式142.2.3影响边坡稳定的因素152.3边坡稳定的分析方法172.3.1极限平衡法172.3.2数值分析方法172.3.3可靠性理论172.3.4神经网络法182.3.5现场检测分析法182.4本章小结183.边坡稳定分析的有限元方法203.1边坡稳定分析的有限方法提出203.2加筋土技术203.2.1加筋土技术在国内外的发展及应用203.2.2加筋土设计方法概述213.3有限元强度折减法213.3.1有限元强度折减法原理223.3.2强度折减法失稳准则223.4有限元重度增加法243.5本章小结254.有限元边坡稳定分析方法若干问题探讨264.1关于安全系数定义的探讨264.1.1极限平衡条分法中安全系数的定义264.1.2滑面应力分析法中安全系数的定义274.1.3强度折减法中安全系数的定义274.2综合法及其在边坡稳定分析中的应用284.2.1重力加载和强度折减相结合的综合法的提出284.2.2有限元强度折减法294.2.3有限元重力加载比例法294.2.4重力加载和强度折减相结合的综合法294.3本章小结305.总结与展望315.1 总结315.2 展望32参考文献33致谢34II边坡稳定分析有限元方法研究综述摘 要小四号楷体顶格、四号黑体本文对边坡稳定分析有限元方法进行研究，边坡稳定分析的内容十分丰富：首先介绍本文的选题意义和目的并概述边坡稳定的分析方法，对边坡与边坡工程还有土质边坡分析存在的问题做出进一步研究。重点介绍边坡稳定分析理论，并对边坡稳定分析的有限元方法做了研究，同时对有限元边坡稳定分析方法若干问题进行探讨。最后总结本文研究结论并对边坡稳定分析做出进一步的研究进展和探讨存在的问题。关键词：有限元；边坡稳定；强度折减法；安全系数；综合法IVReview of the finite element method of slope stability analysisAbstractIn this paper, the finite element method analysis of slope stability studies, slope stability analysis of the content is very rich: This paper introduces the purpose and significance of the topic and outlines the analysis of slope stability, the slope and side slope engineering as well as soil slope make further study analyzes the existing problems. It focuses on the theory of slope stability analysis, and the finite element method of slope stability analysis done research, and finite element methods for slope stability analysis Several issues were discussed. Finally, this paper summarizes research findings and slope stability analysis to make further progress in research and discuss the problems.Key words: Finite Element；Slope stability；Strength Reduction；Safety factor；Comprehensive Method1绪 论1.1滑坡坡体边坡变形的情况会增加工程投资状况，有时会影响工期，甚至会造成灾害现象。在这之中人们最关注的还是滑坡灾害现象，因为它们情况复杂，而且治理费用高昂。由于在数以千年的土坡在城市建设、水利、采矿、公路中经常出现，这成千上万的边坡早些年间就发生过变形现象，如滑坡、崩塌、倾倒和其他类似的情形。在重力影响的作用下，在岩土斜坡上的岩土成分体或者与岩体会受到因为诸如地下水板块的活动现象，或者受到雨水浸泡、受到自然地震等一切人工切坡的原因，他们将沿着某一特定的软面层假定为一个整体或分散的斜坡，然后发生向下的现象被称为滑坡现象。在边坡的物质方面的成分研究，以松散土、碎石土和半岩土为主造成表面变形滑动，因为他们的边坡抗剪强度小；一些坚硬的岩石由于强度比较大会不易产生变形滑动承受高剪切力剪切岩石。大雨后，只要滑动面存在于岩体中，因为浸在水中，就会导致大幅下降抗剪强度和易滑。 坡体的切割面分布于两侧，两侧上富有滑动空间，这是滑坡发生的基本条件。如西南地区，特别是在西南山区的丘陵分布，代表的地理特征和地形陡峭的山区和连续的山区，和土壤结构较为松散，容易产生积水情形，在山区河流和溪流，每个其他的切割面，都会有一定的空间滑动切割平面和坡体将一定数量。从材料的组成原理来看，包括碎石土的存在，松散的土壤，半层状岩石和风化壳的边坡抗剪强度低以及滑动面很容易表面变形。包括硬岩块的一部分，因为岩石本身具有较大的抗剪强度特性，但也能承受高剪应力而不变形和不滑动。但假定滑动面在岩体中具有滑动面，滑动面上的抗剪强度可以大大降低。在滑坡发生过程里，有很大部分的原因是因为降雨的影响。降雨现象对滑坡有着很大的影响，一部分的影响表现为：大量降雨渗透，导致边坡的土石层成为饱和状态，有时候可能会出现斜坡下部的隔水层存有积水的现象，其次引起滑体本体的重度变化，会让土石层对于抗减强度这一方面大大减少，一旦出现上述情况，就会引起滑坡的状况。大部分情况下发生滑坡现象都具有以下三个特点，“大雨发生大滑、小雨发生小滑、无雨就不滑”。地震的发生也是导致岩土滑坡的一个较大因素。由于强烈地震，边坡将改变和破坏的其内部组织结构，在斜坡堤和原有的组织结构将发生松弛现象。如裂纹和地下水条件和原来相比，将有很大的变化，变化较大的是地下水位的突然增加或增减，将对边坡稳定带来非常不利的后果。然后从另一个方面来看，频繁的余震往往伴随着强烈的地震的发生，地震力的作用下反复振动、冲击的作用下，使土体上石头发生加速变形，导致最终形成一个滑坡1蓝杰,刘玉梅.边坡稳定的有限元分析J.山西建筑,2012,38(2):166-167.1。滑坡的主要条件包括有：一是地质条件和地貌条件；二是双重影响和内、外动力。以下几点是与第一个条件相关：(1) 岩土类型：发生滑坡状况需要基础的物质构成，一般来说是岩土体。按照常理，一些距离比较远的滑坡结构在抗剪强度上的抗风化能力都不太理想，可能会表现出大概状况岩体和土壤的状况，让它在本体上维护在水的感应之下能发生不一样的岩、土反应，比如板岩、煤系地层、黄土、松散覆盖层等软硬特性相似的岩层所构成的斜坡坡体会容易出现滑坡现象。(2)地质构造的条件有以下几点：例如斜坡形成的土体、岩，只有在不同结构面被分离分割成不相连的状态时，会可能产生向下的滑动条件。此时此刻，结构造面同时在为斜坡供应了道路也让降雨等其他流水进入。因此，各种不同程度、裂缝、节理和断层发育的情况下，陡倾角构造面是由垂直和平行的斜坡形成的，且在变化时由结构面形成的光滑斜坡，这种状况的产生是最容易发生滑坡的。(3)地形与地貌的条件有以下内容：只要有一定斜度的土坡而且处在一个特别限定的地貌和地质环境，才会有可能产生滑坡。一般部分情况下，江、海、湖、沟、河的斜坡，也包括一些比较开阔的公路、铁路、山坡和土木人工建筑物的边坡都是容易发生滑坡的地貌部位。在斜率在十度之上，四十五度之下的区间，滑坡体面层像半圆状、底层中间平缓下层陡峭坡形较矮的坡度通常是对坡体有利的地形。(4)水文地质条件：滑坡发生的情况里最严重的就是地下水的流动。地下水的活动主要体现在：在软化岩石和土壤的同时，减少岩石和土壤的强度，此时孔隙水压力和动态水压，岩石和土体的体积和重量的潜在侵蚀，将渗透变化的岩石，导致其从变化中隆起。最突出的是表面软化效应和降低强度的特殊作用。从另一个方面来说，如今的滑坡多发的地区多为地壳运动强烈和人类活动比较频繁的区域，加上外界因素的作用，会变化一些滑坡产生的基本原因，导致产生滑坡现象。主要产生原因有以下几点：强降雨量、地震产生振动和地层表面积水加之融雪的浸泡与冲洗，使陡坡坡脚上河道等地层表面水体的不断浸泡于冲刷；一些人类不合理的建筑工程现象，举个简单例子像坡脚的开发、山体的爆破、坡体的上部过渡堆载、水库的蓄水与泄水、矿山的过渡开采等都有一定可能引发滑坡的产生，而例如海啸和冰川冻融等现象也是可能诱发滑坡的原因。地形、强度因素、地质构造、岩性、人为因素与诱发因素以上这些都是形成滑坡的基本因素。首先，强度因子和滑坡活动强度大小,主要与滑坡速度，大小，距离的下降和潜在的能量积累和功能的位能。从常理来说明，坡体的体积面积越大则滑坡体上的位置越高，移动距离的远近由移动的速度相关，所以说当滑坡的活动现象下强度越高，则产生的程度危害下也就会越大。具体而言，影响滑坡强度的因素：地形的坡度和高度，滑坡的位能也较大，滑坡的滑动速度则越快。地形对边坡坡体的开放程度有着深远的影响。更广阔的地形，更大的距离跟随，开度对滑距的影响很大。其次，从岩性、岩石和土体强度较高的滑坡体中，滑坡体更为完整，从而使滑坡的发生率常降低。对于滑坡体表面的形成，会直接影响到滑动速度的高和低，一般而言，滑坡体表面的力学强度越高，滑坡的滑动速度就越低。相反可知，力学强度越低，滑速则越高。最后，从地质构造上，较完整的对边坡进行了分离，对地质构造的切割，滑坡的形成规模将更多。在大型滑坡活动强度大的情况下，滑坡的外部因素会更加强烈。特别是遇到特大暴雨、强烈地震所诱发产生的大多数为强烈的高速滑坡。一些违反自然规律、自然现状的现象，破坏与毁坏坡体稳定的活动都是诱发产生滑坡的起因。例如：开挖坡脚、依山建房、建厂、修公路铁路等工程，都会出现不同的下滑，导致坡体的下侧失去依靠能力。举例，如我国西南、西北的一些公路、铁路，因修理建设时的过度爆破、强行开挖，之后发现边坡陆续发生滑坡，导致给道路的运营与施工带来不小的危害。存水、放水、水沟的渗漏和漫溢，工业上的用水和工业的废水外放以及农作物的灌溉排放等，都会让各种不明液体流入渗透坡体，进一步增大孔隙水压力，进一步软化岩土体并增大坡体体积，诱发与促使滑坡的发生。水位在水库中的剧烈深浅变化会加大边坡坡体中的压力动水，然后斜坡会引发滑坡情况，支撑不了大的体积，沿着软弱面下滑的同时失去平衡。有一些工厂，由于对生产排废的不合理堆弃，就有可能导致引发滑坡现象的发生。认为用爆破法劈山开矿形成所引起的副反应，会导致陡坡上的岩土体受到强度较大的振动而发生破碎从而形成滑坡；在坡体上实行滥砍滥伐，会让坡体丢失植物保护，使自然雨水等水体渗入而诱发滑坡等。如果上述的人类第三方作用与不利于自然的作用两两结合时，就更容易促发滑坡2钱家欢,殷宗泽.土工原理与计算(第二版)M.北京:中国水利水电出版社,1996.2。在全球经济高速发展的经济大环境影响下，许多人类的工程活动都在破坏原生态坡体，从而导致滑坡越来越频繁的发生，并且有频繁发生的趋势。应加以保护与重视。对于滑坡发生的过程里最主要的过程原理就是人类活动和天然的大自然活动。在这我们主要对以下两种原因进行分析：一是人工边坡施工中、二是施工后频繁发生滑坡：（1）决定性的自然地质条件：地质工作时对选厂、选线、选址认识不透彻，未贯彻“地质选择”原则，在古老的滑坡或潜在滑坡地段上认识不足，将设施布设大填大挖在老滑坡上，影响新生滑坡或老滑坡复活；（2） 边坡稳定问题：没有勘察高边坡，在设计上缺乏针对性，相应的加固措施没有做好，或因措施不足而被滑坡破坏；（3）不科学的施工：高边坡开挖应改变坡体应力状态，坡体松弛状况不利于边坡稳定，所以要求达到开挖一级，必须加固防护一级。但从实际上来说，许多边坡一直开挖到坡脚也不进行加固防护，不严格管理对地表水和施工用水的处理，大药量爆破等，均会造成边坡失稳。滑坡的形成过程可分4个阶段：（1）蠕动变形阶段与滑坡孕育阶段。每一个边坡在长期的重力作用下，上部的岩石质量变化缓慢，微观变形的均匀量，并有局部拉伸剪切破坏，表面可见和拉伸裂缝的同时，扩大和深化，坡体的两侧翼会发生断续剪切裂缝的现象。（2）急剧变形阶段。随着相互连通断续破裂面的发展，岩土体本身的强度不断在降低，岩土体变形频率不断加大，处于拉裂面在后缘不停加深和宽展，加上前缘的隆起，有时它会伴随着鼓鼓的裂缝，一个急剧增加的量的变形。（3）滑动阶段。滑动面充分渗透到滑动面上，岩石和土体沿滑动面滑动。（4）逐渐稳定阶段。整体在滑动上耗失能量，坡面的滑动速度会缓慢降低，直至最后的滑动停止，以完成到一个新平衡点上。上述的四个过程阶段是发展典型的滑坡，在现实当中产生的滑坡里，上述四个过程阶段不是十分完善的。性质、运动类型、滑移体在岩土体与滑动面的所具有的位能大小等不同位置，四个过程阶段的滑坡形式表现和过程也有较大的一样之处3裴利剑.有限元强度折减法土质边坡稳定分析D.昆明：昆明理工大学,2009.3。尽快发现综合治理；早期观察及时预防；力争治愈不留烦恼的二十四字特点是滑坡的防治原则，滑坡的稳定因素和内部和外部条件的形成。滑坡治理可以从以下两点开始，一是减少和消除水的危害，二是提高岩质边坡的力学强度。滑坡的大小通常与滑坡上液体多少有着密切的关系，这是滑坡的主要原因。所以有消减和清除水对边坡的影响特别重要，其目的是：减少动水和孔隙水压力，早期防治岩石和土壤的分解溶解和软化，减少或消除水的侵蚀和冲击波作用。具体方法如下：在滑坡区内防止地表水的外围，在滑坡边缘修整管道槽，在滑坡区边坡施工；防止地表水渗入，覆盖层用砂浆剥落或人工植被覆盖。对于岩质边坡，可采用挂网加筋喷射混凝土或喷射混凝土。解决地下水这个麻烦的解决措施有多种，根据常理会看地质条件和水文条件的特殊的结构体去找办法解决。排除地下水的常用措施有：垂直孔内的排水、竖井中的抽水、水平钻孔在孔道内疏干、隧洞内疏干。在工程技术的帮助下，改进力学强度在边坡岩土体内，同时增加抗滑力和减小滑动力。一般的措施有：对陡坡进行逐渐消减并减小坡面荷载，用降低坡高或放缓坡角来改善边坡的稳定性。在边坡的消减计划上能够进行一定的减少，对于不牢固的高度，岩土体在坡体阻滑的局部也不需要减少。最有效经济的措施却不是这个方法，做对比应在经济技术方面与施工前。另外一个可行措施是人工进行加固边坡，常用的方法有：（1）危岩条件的情况下，挡土墙，支护墙等危岩的建设。（2）钢筋混凝土或钢桩抗滑桩抗滑的工程援助。（3）加固软弱结构面或有裂隙的岩质边坡的应使用预应力锚杆。（4）采用加固岩石和土的强度的电化学法固结灌浆的方法。（5）SNS边坡柔性防护技术等。（6）镶补沟缝。1.2边坡与边坡工程公路、铁路和其他交通设施、大坝工程、水电工程自然资源、自然坡度和人工边坡，通常发生在边坡的边坡稳定性问题。边源的开发和利用以及深基坑的开挖工程与房屋建筑中。工程事故屡屡发生由于不可理的设计施工等。以下三种类型是根据发生形态以及变形的性质分类的：1.崩塌：岩体向下倾倒、坍塌因边坡上大量陡立棱块的土体或岩块间有相对位移，边坡岩体内包含有较大倾角的岩体结构面。2.滑坡：一个完整的边坡体在其他因素自然和自重的作用力下，在坡体的内部沿着指定的面层，作整体移动在基底面。3. 流动：饱和液体的软岩顺着平地坡角沿流体运动基岩面或地面的山谷。影响边坡稳定的原因有很多，但这其中的影响程度大小同时也是一个很复杂的问题。归纳来讲，可以从以下两个原因才可以解释：1.形成了边坡的物质、物理力学指标，并形成了地形地貌、地质构造面和岩石的矿物组成，例如断层、片理、层面、节理、裂隙与夹层等位置、数量、产状或会相互影响的关系等等都是边坡体自身所具有的，所以可称之为内因。2.外部环境条件的影响，如水、振动和室外温度的变化，这些外部因素，作为环境条件的坡度条件。预测边坡失稳的规模及破坏时间，提前采取预防措施，使人工边坡的设计达到安全、经济的结果是研究边坡稳定性的目的。坡体滑动通常来说是在一个指定的范围里，在这个过程中某个滑动面会整体地往下和往外滑动到最后会失去它的稳定性。当土体滑动力大于抗滑力大小时，边坡会失稳，从而形成滑动。土体中的结构问题一般都是在边坡滑动面形和位置上下定的，当粘土层存在时，由于粘土层的水浸现象往下滑的现象，滑动面上的发展往往是沿着夹层的。在均质粘性土形成滑动面通常是圆柱形的，所以土的破坏是造成剪切是非常明显的，在坡上发现由于剪切力的土壤下压力和土体的抗剪能力及其土壤滑动阻力。土体内摩擦系数和土体的粘聚力是决定土体抗阻能力大小的主要因素。土壤颗粒之间不仅存在滑动摩擦阻力，具有内聚力。粘性力是由2个原因形成的：首先，土壤和水在土壤中的水分子之间的引力，两者是一些化合物的胶结作用。不同类型的土壤对应于不同的物理性质，从而影响土壤的抗剪强度。例如，水泥中溶解在水含量中的比例的增加会降低粘聚力。因此我们在考虑边坡稳定性时，不仅要从实验室外获得粘聚力和摩擦系数，还应考虑施工过程中，各种气候变化的影响和振动大小的影响。一般边坡失稳成因及外部因素的影响。当超过土壤的平衡条件时，边坡会出现不稳定现象。产生滑动的内部因素：（1）土的性质。一般土坡稳定性好，那是因为土本身的性质好。比如在土的强度指标、值中，稍微大一些的土坡会比强度指标 、值稍微小些的土坡要稳定一点。（2）坡高、坡度。边坡的高度越大，坡度越大，稳定性越差。（3）土坡的外形。易发生滑坡的情况大多数是上陡下缓的凹形斜坡。（4）土坡的土层结构。尤其是在下伏土层不透水的同时在在斜坡上假定堆有较厚的土层时，交界面处会容易发生滑动。产生滑动的外部因素：（1）土富含水的作用。当土体之中富含水的渗漏时，会随之增加土的重度，水在土体中还会产生空隙的水压力，让土体受压力作用从动、静水两个方面，然后加剧了土体整体失稳；含水率在土中的逐步升高，会导致易溶盐在土中缓慢溶解，最后引起土质逐渐变软，土质强度会降低；通常也应参考设计斜坡上的渗流会对土坡稳定产生怎样的不良影响。（2）土质振动的作用。地震发生时，在振动的反复作用下，砂土很容易就会发生液化的情况。加入地震振动遭遇数次的振动下，土体的结构会发生破坏因为粘性土体，还会有概率降低抗剪强度；在建筑施工过程中打桩或进行地下爆破而产生的振动，有可能会影响周围的土坡变形或失稳等。（3）人为影响。在实际的边坡中，桩体或建筑物、道路开挖、基坑和沟坡会破坏堆积在山顶附近，不合理的人类行为很容易导致边坡的不稳定4聂守智.基于有限元强度折减的边坡稳定数值研究D.西安：西安理工大学,2010. (8): 2047-2050.4。至今为止，我国山地面积占有国土三分之二以上的面积，山地面积大多分布于西南和西北地区。随着西部大开发政策的落石，大兴建设铁路、公路及水电基础设施等，边坡稳定分析的运用在这些工程中常有涉及，如水库岸库稳定等。此外，有些地区滑坡频率发生高，甚至已经威胁到人民生命财产安全，阻碍这些地区经济发展与进展。目前，世界三大地质灾害之一，边坡稳定性与地震、火山活动联系在一起，因此有必要对边坡的稳定性进行分析和研究。通过对边坡稳定性分析和评价，是对边坡进行工程勘察，为边坡失稳提供合理的边坡结构，在实际工程中应用，并对危险边坡进行人工处理，从而避免经济损失或灾害。所以我们说，边坡工程的最关键的一点就是坡体的稳定的评判。1.3土质边坡分析存在的问题从最早阶段边坡稳定的稳定性研究发展到现在，逐步进行完善、研究，从而达到了日渐完善的过程。从大多数的认知观点来看，边坡稳定分析方法能分成以下两种，一种是确定性分析方法，第二种是不确定性分析方法。定性剖析方式是切磋影响边坡稳定性的成分的每个方面。计算运用安全系数是这其中的基础，固定的安全值是小于边坡所能承受的荷载和所受外力之比的。定性坡体方式是判别边坡稳定性的重要依据，也定性稳定性分析的最简单的方法。有以下几种方法：有限元法、极限平衡法、边界元法、不连续变形分析法。边坡稳定到如今仍然是一个比较繁复的坡体问题，在今天，有诸多的方法和理论可供我们选择运用都是因为有许多的国内外学者都对其进行了深入的研究和探讨。今朝，定性分析的运用最多的方法有：界面单法、有限元法、极限平衡分析法、可靠性分析法等，各有其优点，但在实际工程中，运用最多是极限平衡分析法，它占据绝对优势。稳定性计算在1920年以前，在土质边坡基本假设滑动面为平面，而且只考虑土体内摩擦角，这方面方法代表人物主要有英国学者朗及法国工程师库仑等在1773年分别提出的土压力计算理论。在1916，胡尔顿和彼得森等人在研究出当大量的例子被发现在一些土壤（特别是粘性土）的滑动破坏的情况下，滑动面和圆柱面是相同的，在这个基础上再次提出圆弧滑面的分析方法，但是只对土体的内摩擦力进行深入探讨，而忽略作用力相互在土体内部分条间。在上世纪30至40年代之间，已在瑞典圆弧法上渐近完美,瑞典学者纽卡斯尔最初将圆弧法应用于凝聚力和摩擦力计算的边坡稳定性,然后初步探索最危险滑动面位置的变化规律。在40年代以后的时间里，瑞典圆弧法已经有不少学者从事过研究对象，研究主要集中在两个方面：从第一点出发，探索最危险的滑动面位置，根据滑动面法,通过使用一些方法,曲线等为了减少些计算工作。在这之中，泰勒、毕肖普等人有卓越贡献；50到60年代,学者研究过程中如何考虑计算滑动土体之间的相互反应的一部分,并研究如何将这种方法应用到任何形状的临界滑动面。九十年代中，简布对普遍条分法做出了建议，九十年代中后期，毕肖普更多的对边坡定性分析安全系数的物理参数做出肯定。60年代后，我国众多学者做了大量的研究工作在关于土坡的稳定分析上，并有不错的效果。比如，在70年代的时候，潘家铮提出滑坡的最大极限分析和两个基本原理的最小值：与瑞典简单边坡稳定性系数的数值分析方法；1978章天宝总结最危险滑动面变化；1981孙军师为研究不同尺寸的相互作用的一个综合总结了前人的研究成果基于边坡稳定性分析的理论方法，在滑动土体不合理考虑计算时间长的方向和作用点等问题上的立场，并提出了力学原理有效的数值方法，深入阐述了在日搜索边坡稳定性问题最危险滑动面和滑动面法等，很大程度上增进了坡体稳定理论的成长5陈祖煜.土质边坡稳定分析原理、方法、程序M.中国水利水电出版社,2003.5。这几年一个新的趋势是通过有限元理论对边坡的稳定性进行分析，因此有限元理论在发展上对边坡稳定的研究方法极为丰富。它的完美之处在于，可以完全对复杂的边界条件和非均质性的岩土体进行思考，然后从生活实际中对模拟边坡状况。有限元分析还可以得到边坡的应力场和位移场分布，考虑土体材料的非线性，深入分析边坡的渐进破坏机理，边坡塑性变化的经验，改良极限平衡分析法中将简单滑动体视为刚体的缺点。之外还有一些方法，除了极限平衡分析法和有限单元法。首先产生局部破坏的现象是针对边坡整体失稳，最先是Huang et al. 肯定坡体在界限的边缘的滑动面的一部分不完全的安全系数。库仑破损标准和Drucker-Prager屈从流程的剖析请求，而且安全系数和Sarma法和简单毕肖普法一模一样。但滑裂面上敲定的地方与毕肖普法、Sarma法会有一些小小的不同点。在实际边坡工程中会出现一些问题中，李文秀参照模糊测度理论，建立出一个比较通俗的理论分析模型，并对数值求解给出了一个对照方案。在分析模型的运用方面使用模糊测度理论，可做出一个测试对土坡破坏程度所有的范围有定量的分析，然后在判断边坡的总体稳定性。也有一些研究和学者将人工智能方法导入到边体的稳定性分析中。袁宝远等科学家对边坡稳定的预计分析体系提出建议。先兆分析系统与一般的专家系统较为相似，同是进行分析评估理论利用专家的个人经验，且对当地经验更加注重总结，可以随机修改判据经验，这属于一种动态分析方法。边坡破坏模式的科学合理的评价是边坡治理的重要课题之一。但不同坡度大小之间存在较大的差异，对同侧边坡稳定性评价结论也会根据不同的技术人员也不一致，导致结论一般不具有较强的适应性，且很难运用于普遍的实践。最近一段时间，很多科学家竭力于边坡稳定性剖析的理论就业。随着在工程中逐渐应用的库仑压力理论与朗肯土压力理论，边坡稳定性分析日渐发展，形成极限平衡体系。在学者探索研究下不断创新完善经典理论，一系列难题得以成功解决。特别高陡边坡的研究使边坡稳定分析焕发新的活力。在实际的建筑工程中，边坡工程研究提供出了合理的边坡结构，并进行人工处理对有危险破坏的边坡，尽量减少经济损失因边坡失稳造成，然后提高总体经济效益在工程上。1.4国内外边坡稳定分析的发展现状近一个世纪，坡体定性剖析是建筑岩土工程中的不可缺少的讨论课题之一，数不清的科学家和学者都在这个工程中投入了不少的心血。于是，定性稳定性剖析的实质相当完善。总得来说，有2种定性稳定性解决方法：定量剖析和定性剖析。定性分析方法大多是经历实践建筑地质考察，完全思考影响定性稳定性的大多数原因，变形破坏模式和力学强度机理分析的不稳定性，分析变形成因及地质体的演化历史，这是评价边坡稳定性条件和可能发展趋势的定性描述和解释。综合考虑边坡稳定信息量对边坡稳定性影响的各种因素，定性分析，可以对边坡稳定性及其发展进行评价。不过，民众更眷注的是怎么定量地表述边坡的稳定性，则边坡稳定性分析的计算方法。边坡稳定分析的计算方法有很多种，例如条分法、塑性极限方法、数值分析方法、可靠度方法等。从研究者与实际工程者的角度来看，对于土质边坡，人们所熟知和运用较多的方法是条分法和有限元法。因为力学模型单一，易于行事，能够对边坡的定性进行定量的分析，使得边坡稳定性分析成为一种为人所熟知的方式。近年来，随着工程领域数值分析方法的日趋成熟，有限元法成为边坡稳定性分析的研究热点。在前端从两个角度对坡体的定性剖析进行了钻研，一个角度是从不稳定机理和地质水文原因下进行边坡探索；两个角度是操纵静力平衡状况来解决坡体极端状况下的稳定性。上世纪50年代，前苏联地质学的体系被我国学者引进，发展继承了“地质历史分析”法，在滑坡的分析研究中广泛应用，十分看重边坡的分类的叙述和边坡地质条件的叙述。评估边坡稳定性选用的工程地质类比法，鞭策了边坡稳定性研究。国际科学家和学者对坡体稳定性的钻研开始的很早，在九十年代初期，国际科学家入手于滑坡表象钻研。但初始阶段只是观察到的滑坡，如美国的二个斜坡，观察在22和23年，在50和55年中观察到的隧道边坡和海岸边坡的瑞士。到第二十世纪中期，由于滑坡灾害在实际工程中的应用越来越严重，越来越多的国家和研究者开始关注土壤的稳定性，瑞典和挪威分别对实际工程、土壤稳定性进行研究，并建立了国家土木工程研究的立法，但在当时的研究主要集中在铁路和水运。1940到1950阶段，在二次世界大战后列国经济大发展期间，策划更宽广适用的范畴建立于工程建设，及其是坡体失稳形成的破损，在山区的发展中有着大量的发展，进一步推动了滑坡的研究体系。20世纪70年代至今，边坡稳定性问题已成为全世界性的普遍性难题，边坡的稳定性问题让越来越多的组织与个人致力于研究其中6万少石,年廷凯,蒋景彩,栾茂田.边坡稳定强度折减有限元分析中的若干问题讨论J.岩土力学,2010,31(7):2283-2288,2316.6。国内大多参照国外已成熟、已稳定的方法用于边坡稳定性评价，并根据自身实际情况进行修正完善。边坡稳定性评价是边坡工程设计和施工的基础，同时也是边坡工程的一项重要内容。为此，许多学者致力于对边坡稳定性的研究，在该领域也取得了更多的收益。1.5问题的提出及研究内容本章研究了边坡稳定性现状及工程应用情况，边坡工程研究虽已有一定规模水平，但仍存在一些问题。如极限平衡理论被称为基础的各类方法，依然应用在国内外许多大型工程。虽这一方法有很多优点，如直观性强，计算模型简单，但也有不足之处。例如边坡内部变化情况不能真实反映，在现代数值计算技术分析下，不能完美结合。随着土体边坡的倾斜度与刚度提升，各项参数在极限平衡模型内也发生变化，这些都将影响边坡稳定性分析的有效性。存在的问题主要有以下几方面：（1）滑坡的主要条件及形成因素以及如何预防滑坡。（2）边坡与边坡工程的土体内渗流影响复杂且边坡内部结构组成复杂，安全系数以部分代整体。（3）土质边坡分析存在的问题中，岩土体对不均匀的岩土体分层情况或交错的岩土体层本构关系不一定符合实际，内部应力略复杂，数值模拟有一定难度。关系函数难以确定在边坡和坡度的提升对滑动面和安全系数的影响。（4）国内外边坡稳定分析的发展中，在不同条件下，土、石类土质或其中几种混杂的边坡分析模式也不同。本文的主要工作有：（1）简明介绍了剖析理论和边坡稳定性分析方法，以及使用和对边坡稳定分析的理解，概括了边坡稳定平衡法和有限元分析，剖析和阐发的斜率的当前状态。（2）引入边坡稳定分析的有限元方法的研究现状，分析了边坡稳定性分析的方法和原则，以及相似和不同方法之间的差异分析。（3）有限元方法，研究进展和问题，边坡稳定性分析的有限元方法的基本思想进行了总结，边坡稳定问题的分析方法。（4）有限元方法，注重安全系数与边坡稳定性的中心方法和边坡稳定性分析的要点为一个更全面的总结。102边坡稳定性分析理论2.1边坡分类在任何一种属于边坡岩体分类中的边坡岩体应都能找到自己的固定位置。但上述分类中，存在一些边坡岩体找不到自己的和有两个位置的问题。首先是，较完整的结构面结合良好或一般，外倾结构面或外倾不同结构面组合线倾角大于75的边坡岩体，无法归类。其次，较完整的结构面结合良好或一般或差，外倾结构面或外倾不同结构面组合线倾角小于35，无内倾结构面的边坡岩体，无法归类。最后，较完整的结构面结合差，外倾结构面或外倾不同结构面组合线倾角小于35的边坡岩体，既属于类，也属于类。上述情况不出现的边坡岩体主体归类规律为：岩体以完整程度可分为“完整”、“较完整”（相同于通用性分类中的“较完整”和“较破碎”）、“不完整”（相同于通用完整性分类中“破碎”和“极破坏”）三级。布局面的联系水准正常分为“结合好与一般”、“结合的不好”、“结合的特别不好”三级。结构的组合度一般分为好和一般，结合差，结合很差三种。结构平面形状（其实外倾结构面或外倾不同结构面组合线角）为“大于75度或低于35度”，在两级3575，一级边坡稳定性的考虑相对更为不利。岩体结构面完整性、结构面发生的结合程度和程度三个因素，如果一个水平，岩质边坡属于类；如果水平的2个因素，则是二次岩质边坡的回归；若有一个因子为二级岩质边坡，其余为四类。因此：（1）在布局的构造面产状（其实是侧向倾倒结构面撮合或例外线角）这个因数在“75之上”和“35之下”属于同一水平；（2）结构面产状（其实是外倾结构面组合或不同线角）这个因素在超过75或低于35是最高级的。在高层结构中，不考虑斜向结构面无倾斜结构的外倾角结构，而不考虑倾斜结构的无外倾角结构，其分类效果仍不明显；（3）在划分 、类时，在结构面的结合程度这一因素中“结合差”与“结合情况良好”或者“一般”不属于同一级。据此，对表2.1中类岩体第三种情形，“结构面结合情况良好、一般与差”应改为“结构面情况结合良好或一般”（即删除“结构面情况结合差”的情形），面结构和不同的外向性结构面组合线角度小于35度，侧面倾倒构造面常为侧向构造面或外侧构造面撮合的例外线角大于75或35。经过这样的变化，更整齐、构造良好或一般，侧向倾倒构造面或外向倾倒异向构面面组合线角度在35度之下的斜坡岩体将分为三类。也就是说，经过这样的修饰的情况下，上述三种岩石都有自己固定的位置。表2.1 建筑边坡岩体分类边坡岩体类型判定条件岩体完整程度结构面结合程度结构面产状直立边坡自稳能力完整结构面结合良好或一般外倾结构面或外倾不同结构面的组合线倾角75或3530m高边坡长期稳定，偶有掉块完整同上15m高边坡稳定，1525m高边坡欠稳定完整结构面结合差较完整结构面结合良好或一般或差外倾结构面或外倾不同结构面的组合线倾角35，有内倾结构面边坡出现局部塌落完整结构面结合差外倾结构面或外倾不同结构面的组合线倾角35758M高边坡稳定，15M高边坡欠稳定较完整结构面结合良好或一般同上较完整结构面结合差外倾结构面或外倾不同结构面的组合线倾角75或35较完整（碎裂镶嵌）结构面结合良好或一般结构面无明显规律较完整结构面结合差或很差外倾结构面以层面为主8m高边坡不稳定不完整（散体、碎裂）碎块间结合很差表的分类不包括倒下破坏型破坏的边坡和外向倾倒脆弱构造面布局的坡体。这是不合理的：（1）并不是仅有坡倾结构面或外倾软弱结构面，边坡就一定是外倾软弱结构面控制的边坡或倾倒崩塌型破坏的边坡，因为取决于该结构面是否软弱，不仅仅沿外倾结构面滑移的稳定性，还与其倾角等其他因素有关；沿结构面倾倒崩塌的稳定性不是只决定于这结构面是否陡倾，还与其位置、开展深度等其他因素有关。在确定边坡是否为外倾软弱结构面控制的边坡或倾倒崩塌型破坏的边坡时，需将倾倒崩塌，沿外倾软弱结构面滑移，沿外倾硬性结构面滑移甚至沿岩体内部最不利方向滑移等可能破坏方式下的为定性作比较。因此，外倾硬性结构面沿着最不利于内部方向，滑移时等一些破坏方式的边坡岩体需要分类的时候，外倾软弱结构面控制的边坡和倾倒崩塌型破坏的边坡在这一“身份”得到确认前也需要分类。（2）外倾软弱结构面控制的边坡或倾倒崩塌型破坏的边坡仅仅表明其沿外倾软弱结构面滑移或倾倒崩塌的稳定性最低，最容易发生沿外倾软弱结构面滑移或倾倒崩塌，并不意味着一定不发生沿外倾硬性结构面滑移或沿岩体内部最不利方向滑移等破坏。因此，当沿外倾硬性结构面滑移和沿岩体内部最不利方向滑移等破坏方式的边坡破岩体需要分类时，外倾软弱结构面控制的边坡和倾倒崩塌型破坏的边坡在这一“身份”得到确认后仍然需要分类。（3）外倾角控制软弱结构面坡度和外倾角控制面坡度硬性结构控制结构的外倾角的斜坡，可是从程度上来说，外向性结构面的结合度（轻度或参数）是完全不一样的。所以通常来说，当硬结构控制所有的外倾角斜面形式的时候，这也应将在内软弱结构面弯度斜率控制的内容包含其中。 因此，分类应将外倾弱结构面控制的边坡和倾倒式破坏的边坡包括在内，即应涵盖所有岩资边坡。边坡稳定性分析是确定边坡稳定，不管改进管理和方法的基础上，在经历了无数的实验室研究和文字理论深入发展，在与土压力理论和现当今科学理论的相辅相成之下，才慢慢的为人们所熟知并加以运用。整体来描述，到现在边坡稳定性剖析式样有两种法子解决：其两种为是定性质与定量的方式，虽然这些形式可以在方式上不错的反应坡体情况的良好状况，对边坡失稳的形状的机制做出判断，但是这种方法目前还不是很成熟，需要人们与现实相结合的改进7谭晓慧,王建国,王印.边坡稳定的非线性有限元分析J.岩土力学,2008,29.7。尽管在不一样的外界条件作用下，不同类型岩体将出现不同的变形与破坏机制，所以在工程实践中便形成了从各式的特色各和具途径的方法分析与研究。现在对于稳定性分析方法在岩土边坡中的研究主要有两大方法：第一种办法是确立边坡滑动面的基本情况，然后直接开始计算边坡安全系数，运用两大滑动面的抗滑力和下滑力进行计算，可以采用滑体静力平衡条件来计算出滑动面上的力，像一些关键块理论、极限平衡法都归纳在这类方法之中。一般而言，办理坡体定性分析方法的法子有定性和定量这两种常用的形式，但这些法子都可以用于方法的良好状态，并根据向下的一个滑动力与抗滑力两个关系之间的去对比边坡的稳定性，一般方法会用解析法求解；第二种办法，首先是运用数值分析方法去确定位置，分别是应力场和位移场在边坡中的位置，然后再应用强度贮备法与超载法让边坡呈现到极限状态，以这种方式，得到的边坡稳定安全系数。这种方法光是思考了滑动力的平面平衡，并且是还思索了岩体的本构关联。边坡可依照岩土性质、岩土成因、岩土边坡稳定性等特性进行分类。边坡理论的针对性研究得益于边坡分类，即采用最有效的方法进行治理，并从不同方面分析边坡。边坡分类根据分类依据分为：成因、岩性和坡高、坡度还有稳定性。2.2边坡变形与破坏机理变形及破坏机总是与理边坡的形状与相关的，所以想正确的评价或者预测边坡的稳定性，必须说清楚边坡是否具有发生危害性变形以及变形破坏的方式和规模。边坡的滑动位移在土体中发生缓慢变化时，参数变化到某一临界值时在一定范围内，滑动位移会陡然增大且发生失稳，而且变化的“路径”与边坡的失稳有关。所以在分析变形破坏的规律应该深入研究边坡所组成的地质情况并从边坡工程地质的结构和性能中了解，从而建立起岩土体边坡变形破坏机理的地质力学模式。在从两方面来描述边坡破坏：一为引起应力集中效应，形成不同规模和形式的变形是因为内部应力变化导致边坡内部应力发生变化；二是外围原因和应力状态下的变化才引起的边坡破坏变形。究其原因都是因为边坡的应力状态下发生变化，才会引起边坡的变形破坏，所以对边坡进行解决滑坡问题的关键所在是应力应变分析。2.2.1边坡变形和破坏类型变形研究是边坡最基础的研究工作。变形破坏是渐近在边坡岩土体内的，边坡不同部位中的土体，变形破坏的先后顺序和大小是有差异的。破坏导致边坡失稳总是先从一点突破，随后扩展，最后形成规模。斜坡蠕变和卸荷回弹是边坡的变形的两个过程。卸荷回弹是弹性应变能释放而产生的边坡岩体内积存的，当积存的能量释放完，这种变形即完成，一般在成坡后较短时间内完成。边坡蠕变则是一种缓慢变形，是在坡体自重应力长期作用下发生的，这种变形会产生一些新的破裂面并包含某些局部破裂。边坡变形过程中发生滑坡、崩塌等破坏之前都要历经蠕变。自然边坡或人工边坡失稳在外界因素的影响下，破坏形式主要是倾倒和发生滑动等。失稳破坏形式在岩质边坡和土质边坡下各不相同，平面破坏、倾倒破坏和楔形破坏为主要破坏形式，其中平面破坏、楔形破坏是一种深层失稳破坏，一般在坡面2m下，陡峭层状岩坡中一般发生倾倒破坏。浅层破坏是另外一类边坡破坏，一般发生在坡面表层，破坏形式主要有崩塌、剥落、落石等。2.2.2边坡破坏机理模式土质边坡的破坏模式和破坏机理，整体稳定性分为：崩塌、滑坡、崩塌。在岩石和土壤块高陡边坡表面的地方，由坡体自己发生的高度滑动，坍塌现象及下落损害类型下的崩溃形状特征。形成具有一定天然休止角的岩土堆，是崩落体翻滚而下堆于缓坡之上和坡脚附近。其变化特点是边坡上部部分岩土体变化松动、脱落，自由坠落与滚动为其变化形式，它的破坏机理为弯曲-拉裂，剪切-滑移。当重力大于结合力时，会发生滚动现象或崩落现象。滑坡在平面滑动或圆弧滑动的状况下的外形特征为因为重力或者液体对边坡和边坡的外形因此发生改变的情况下，会剪应力在增大沿滑带上的大小变化，有时岩土的状况会因为液体浸泡、地震产生液化、一些因为自然和人为的原因而产生或大或小的变化，会让坡体表面的土体顺着滑带整个的向下或者向坡面的坡面的前段下落。滑坡的运动特征是圆弧沿圆弧滑动面滑动，平面滑动是在弱面或结构面上滑动的岩石和土体。圆弧滑动下的运动状态为剪切-滑移为滑坡的破坏机理。在人为挖掘时使坡角增大，从而导致地表水的渗入，使得内聚力在内摩擦角内的降低，这时会达到一个临界值沿着圆弧形状的滑动面去产生滑移。平面滑动状态为拉裂到剪切至滑移。滑动面是由一个结构水平或通过表面形成的，在坡体的表面结构将达到岩石的状态被切断脚坡或岩石切割部分的脚坡将受到挤压。因为岩质边坡松弛带因振动或横向卸载，装载和坡度和旱季的物理特性的坍塌总是因为潮湿而不断变化的放松和沙发坡的密度，使其适应边坡坍塌至今。运动的特点是其自身重量的应力超过岩石和土的强度产生剪切张破坏，从山顶到斜坡逐渐延长。失败机制张力，剪切，弯曲。重力应力和岩石强度来维持最深张力裂缝面的平衡。边坡发展变化内在的力学机制是主要的边坡破坏的机理模式，在无外荷载的情况下，坡体边坡从较平缓的状态向极限平衡的状态去发展在自重力的作用。一般情况下，边坡会有一定自稳的能力，可是会比较弱，因为在这个发展过程中。特别是在初始阶段的力量变化的平衡会出现比较大，到后期的发展将逐渐变小。因此，岩石的大小和土体的变化和应力，会使边坡的结构破坏。最终形成滑坡灾害的原因，是因为可以把边坡破坏看作一个动态的演变过程或者是岩土体在受力情况下不断变化的过程。在实际的坡体土坡破坏形式中，并没有一定的程序是因为土质条件的差别以及边坡形状下的不同，能够呈现出多样化形式。从大量的实例来对比，我们较常见的坡体破坏形式主要是这几种：流动、滑动、扩展运动。（1）滑动是一种坡体活动，受位移与剪应变造成的活动。这种坡体运动能够在一个相对来水较窄的区域内发生，并沿着能合理推断出的一个或几个面发生。通常是有顺序的发生运动模式，在剪切破坏发生的开端大约不会在后期形成的确定的整个破裂面上，而是从局部到整体去慢慢的发生。转移块体成为分离表面之前，或许会越出起始破裂面而进入地表。（2）侧向延伸是扩展运动的主要表现，常出现拉伸裂缝和剪切裂缝的问题。液化塑性流动或再土壤的下部活动可导致延长的运动，并且可出现拉伸现象粘性材料的断裂形象。在上部土坡可以彼此键合到粘贴和流动现象分离或液化，以及这些破坏机制不仅包括运动和上下变化之中，也有流动的图像，因此，一些横向延伸的破坏现象可看作是复杂的现象。（3）流动现象主要表现为软土边坡无滑动和延长运动形式类似的损害，表现特征的流动状况为干，湿，燥，块的表现一般为缓慢现象，特别是加快了斜坡土对本身的联合行动流程地下水，有时也表现为大幅展出流体状态或超流体状态对象，这是斜坡软弱地基处理将很难改变坡面土壤特性。当通过不稳定的土路堑边坡加固或支持，因为加强土体的变形和破坏的原始顺序失败的扰动支持措施，在斜坡的形式伤害会有所不同8李海波,蒋会军,赵坚,等.动荷载作用下岩体工程安全的几个问题J.岩石力学与工程学报,2003,22(11):1887-1891.8。2.2.3影响边坡稳定的因素根据边坡变形破坏机理的力学模型，可以从以下几个方面得出以下结论：土壤结构、坡土性质、液、外荷载、外部因素。（1）土壤结构：岩体表面形状，结构的类型和滑动面的特性（2）体型：土壤发生，成分，土体强度，边坡稳定性是决定的一个重要因素。由弹性模量，泊松比，内摩擦角，凝聚力，容重，抗剪强度等参数的坡土料的机械性能体现。 （3）水的作用：水对边坡的稳定有显著影响，边坡失稳的诱因就是水，浮力或静水压力可能产生在边坡中的水，边坡失稳会因为流动的水产生渗流或冲刷。在水的长期作用下会降低岩土体的抗剪强度，以及对岩土体产生软化作用。当土体中土的抗减强度小于自重产生的滑移时，边坡产生滑动。（4）外部荷载：包括渗流场、地质力及地质构造地应力场等。边坡的开挖对岩土体初始应力状态的变化，附近的边坡应力集中区内的剪切应力集中区与新构造运动强烈，可直接引起边坡的变形和破坏。（5）人工原因：大多数体现在坡体的开始破坏或荷载、策划等不正确等方面。表2.2 均质土边坡各种破坏模式边坡类型主要特征影响稳定的主要因素可能的主要变形模式粘性土边坡粘性土边坡的主要特征为以粘性为主，一般干时坚硬，遇水膨胀崩解。某些粘土具大空隙性（如山西南部的粘土），某些粘土甚坚固（如南方网纹红土）。某些粘土呈半成岩，但含可溶盐量高（如黄河上游的粘土），某些粘土具水平层理（如淮河下游的粘土）。1、矿物成分，特别是亲水、膨胀、溶滤性矿物含量；2、节理裂隙的发育状况；3、水的作用；4、冰融作用1、裂隙性粘土常沿光滑裂隙面形成滑面，含膨胀性亲水矿物粘土易产生滑坡，巨厚层半成岩粘土高边坡因坡脚蠕变可导致高速滑坡；2、因冻融产生剥落；3、坍塌砂性土边坡以砂砾为主，结构较疏松，凝聚力为其特点，透水性较大，包括厚层全风化花岗岩残积层。1、颗粒成分及均匀程度；2、含水情况；3、振动；4、地表水及地下水作用1、饱和均质砂性土边坡，在振动力作用下，易产生液化滑坡；2、管涌、流土；3、坍塌和剥落黄土边坡以粉粒为主、质地均一。一般含钙量高，无层理，但柱状节理发育，天然水含量低，干时坚固，部分黄土遇水湿陷，有时呈固结状，有时呈多元结构。主要是水的作用，因水湿陷，或对边坡浸泡，水下渗使下垫隔水粘土层泥化等1、崩塌 2、张裂 3、湿陷 4、高或超高边坡可能出现高速滑坡2.3边坡稳定的分析方法在过去一个世纪的探索中，对边坡稳定性的分析，到目前为止，已有几十种边坡稳定性分析方法，从使用角度出发，可分为极限平衡法、数值分析方法、可靠性理论、神经网络法、现场检测分析法等。2.3.1极限平衡法极限平衡理论中的基础是极限平衡法，这使在一个临界状态下，力的情况去分析坡体边坡上的滑坡或滑块，为了解决在最极端的边坡失稳载荷和危险的滑动面，这是最古老的也是最常用的定量分析方法施工的工程实践应用分析的方法，并且是目前最广泛使用。边坡极限平衡法是关键点之后是建立斜坡岩土Fs的安全系数的基础上，斜坡，而后抗剪强度参数降低Fs的时间销毁临界滑动面状态满足Mohr- Coulomb准则。目前，它有各种各样的极限平衡分析方法，如：毕肖普法，不平衡推力法，Sarma法，楔形极限平衡法。在Sarma法中可以在使用中的山体滑坡的圆弧面，并可能关闭极限平衡线在滑动面侧滑动面一般分析滑动; 楔形约束主要用于对不同形状的楔形体的岩石边坡极限平衡分析。相比于其他方式的缺陷极限平衡法，就这一机制的一些简化的假设，但这种方式问题的主要方面进行了讨论，而且很简单，具有多年的使用实践经验和适当的双管齐下的普遍意志得到令人满意的结果。2.3.2数值分析方法随着当今互联网计算机技术的迅猛进展，一些复杂的建筑工程疑难能运用数值计算方法中的离散化并借助计算机来得到工程要求的数值解。这其中，现代工程学发展的重要推动力之一就是数值技术。因为岩土的非均质在岩土工程中的影响，以及非线性的形状和几何形状中的任意性，在大多数情况下不太能获得其精确解，而采用数值分析这样的技术却能随着岩土工程中各种复杂问题的解决又进一步深化和丰富了数值分析的方法。下列独特的优点是应用数值方法进行边坡工程的计算所具有得：1、如岩土体的非均匀性造成边坡工程问题的非线性等特性，因为边坡具有复杂的地质环境和边界条件，上述问题可用数值分析方便地处理。2、数值方法可以很直观地模拟边坡变形破坏过程，得到边坡的应变场合位移场。3、数值分析确定边坡的塑性区，能根据岩土体的破坏准则，确定边坡的起始破坏部位和分析边坡的累进性破坏过程 4、分析边坡工程的分布开挖数值方法很适用，加固结构和边坡岩土体的相互作用、爆破、地下水渗流和地震等因素对边坡稳定性的影响。2.3.3可靠性理论长期以来，边坡工程稳定性的评价指标就以安全系数著称，然而安全系数是一个随机变量由各种变化的因素所决定。20世纪70年代后期，边坡工程界开始接受不确定性的概念，构造随机模型，采用概率论和数理统计知道来评价边坡的安全度。可靠度分析在计算安全系数的同时，还计算安全系数的标准差或差异变数，它对影响安全系数的每个因子均根据各自包含的不确定性予适当考虑。可靠性分析方法是确定性方法的发展与补充，因随即因素太多，难以确定各因素的概率，此方法刚走向实际工程应用阶段，还需要进一步研究。2.3.4神经网络法人工神经网络是基于人类大脑结构发达科学体系的基本特征。唯有神经系统和效仿的类似预计，囊括输进去的层面，暗藏的层面和输出去的层面的理科抽象画面。最简单的处理单元的神经元，有间神经元表达，网络性能的存储器行为的动态演化的单位之间的连接权值神经元之间的连接强度，网络方向的最终结果只是寻找一个准确的连接强度。信息数据的并行处理是神经网络的方法与环境适应性和良好的容错,特别复杂类型适合处理知识背景不清楚，难以建模和其它模式识别问题。通过很多数据研究结果，科学家用神经网络在岩质边坡工程系统的分析领域将有特定的好处，可以有一个很大的影响，因为所有的输入变量的可能的原因进入这个建立在定性或定量因素的影响，具有高度非线性变形映射模型和斜坡安全系数之间相同的量，利用该模型预测最终判断和斜率的安全。直到今天，大多数人使用的BP网，但它的存在很容易就在深度局部极小和收敛速度慢等缺点。为了解决这些问题，自适应网络，复杂的网络呀在边坡工程中应用的很多9林兴超.基于强度折减的边坡稳定分析方法研究D.北京：中国地质大学,2009.9。2.3.5现场检测分析法勘察中难以对地质条件认识透彻，且不确定性因素较多，因此具有重要意义的是，及时准确地评价边坡稳定性和加强现场检测。在发展边坡稳定性分析理论与方法的同时，又进行现场监测技术方法、检测结果分析方法等的研究，能够获得边坡内部更加可靠的信息，如位移、声发射率、位移速度、脉冲频率、应力、地下水等等有关特征。通过现场检测所得资料来对边坡岩土稳定性做出合理的评价和预测，为设计加固处理提供服务，同时又能检验加固措施的效果，为施工的安全保护等提供信息。由于现场检测结果直观可靠，因而利用检测结果对边坡过程的稳定性进行分析，已成为目前边坡工程中稳定性评价及其重要的一种方法，并形成了检测、设计、分析和预报较完整的系统10徐干成,郑颖人.岩土工程中屈服准则应用的研究J.岩土工程学报,199012(2):93-99.10。2.4本章小结本章对边坡稳定性做出理论分析。首先从边坡分类入手，边坡分类应将外倾软弱结构面控制的边坡和倾倒式破坏的边坡包括在内，即应涵盖所有岩质边坡。边坡稳定性分析是确定边坡稳定、加固与治理的决策依据，经过不断的实践探索和理论研究，结合土压力原理及现代计算技术，逐步走向成熟。其次在边坡变形与破坏机理的研究中，边坡最基本的研究工作是变形研究。分析变形破坏的规律应该从边坡工程地质的结构和性能中深入研究边坡所组成的地质情况，建立岩土体边坡变形破坏机理的地质力学模式。最后目前边坡稳定分析方法总体分为：定性方法和定量方法，尽管这些方法能很好地反应边坡破坏的机理和形状的变化，但其结果仍需不断完善。经过近百年的探索、发展边坡稳定性分析，到目前为止，已有十几种边坡稳定性分析方法，从使用的角度来看，可分为极限平衡法、数值分析方法、可靠性理论、神经网络法、现场检测分析法等。然而，目前的研究还远不能满足工程实际的需要，无论是采用动力模型试验还是采用有限元进行动力分析，常规条件下的边坡动力问题的研究工作并不多。因此在边坡动力稳定分析方面还有大量的工作要做，值得进一步研究。273边坡稳定分析的有限元方法3.1边坡稳定分析的有限方法提出边坡稳定性分析中最早出现的方法是极限平衡法。在早期的极限平衡法中主要有费伦纽法、简布法、毕肖普法等方法，此方法的基本假定是边坡在变形破坏的时候，平面或圆弧面为滑面的平面，并且滑面还满足Mohr-Coulomb破坏准则。在人们计算的时候，通常会将滑动体分成几个垂直条块，而且假定每个条块为刚体，而每种方法的最主要差别在于互相条块之间的内力假定不同。而方法的本质是利用各条块的静力平衡方程对边坡安全系数进行求解。极限平衡法虽有良好的价值应用，却在理论上还存在着一些缺陷，如：与实际情況不一的是将坡体视为不可变形的刚体，整个过程中，实际边坡从变形到破坏的过程中都是一个变形体。沿滑面或内力上的法向应力分布在相邻条块之间假定的合理与否，求解时是否满足协调变形方程或是仅仅利用了平衡方程，这是经典极限平衡法所无法回答的问题。在计算技术的逐渐发展下，边坡稳定性分析中有限元法得到了应用，这类方法将边坡视为可变形的弹性体，可采用精准的本构关系，避免将滑体视为刚体在极限平衡分析法中过于简化的缺点。这可以确保边坡满足平衡方程在滑动发生前的同时又满足了变形协调方程，但边坡安全系数用传统的有限元法难以直接求得，为解决上述问题，先后提出有限元重度法和有限元强度折减法11赵尚毅,郑颖人,时卫民等.用有限元强度折减法求边坡稳定安全系数数J.岩土工程学报,2002,24(3):343-346.11。3.2加筋土技术加筋土的基本特性取决于面板、填料、地基、外加荷载和加筋材料。许多学者对加筋土的基本结构进行了深入研究，自从上世纪60年代Vidal最早得出加筋土的基本概念理论。至今，研究工作开始对加筋土结构性状主要集中在加筋土的强度、破坏形式、变形、筋材内拉力分布与土压力分布，加筋土结构稳定性的影响主要由以下方面：地基、筋材、填料、施工碾压等。3.2.1加筋土技术在国内外的发展及应用加筋土技术是一项新的土木技术，而传统的建筑工程分析方法是用来建立在加筋土体的极限平衡理论基础之上的。而假设一个破裂面，是从土中去拔出或者是拔断筋材，以此来分析加筋土体的拉力或黏着破坏时候的承载力。在有的限的元分析中，加筋土的布局是变化、力和力均衡的和谐，让少许更庞大的既能和仿真成为实际，但是钻研仍处于初级阶段。随着公路和铁路的建设和发展，车辆荷载的影响是一个重要而不可回避的问题。在这种高强度钢产品的出现和调整的原始设计参数，并进一步评估其使用寿命。所以研究工作应集中在未来：（1）特别考虑高强度筋材出现后的设计参数问题并进一步完善设计计算理论。（2）着重于用心加筋土的复杂构造并到达拓宽其操纵范畴，探讨与别的加固科学方式的共同应用问题。 （3）用有限元法和弹塑性理论分析加筋土体，从各向的同性状态逐渐过渡到各向异性“复合材料”，尤其是在于三维问题。（4）更进一步展探索筋材使用年限，同时也应考虑在各个填料中的筋材产生蠕变问题。 （5）加筋土的计算方法和变形因子的大小，特别是土体的流变性。 （6）加筋土体内发生扩散现象在外荷作用下和对加筋土体内部稳定性的作用力和加筋地基承载重力计算等12许永鑫.非稳定渗流条件下的土坝边坡可靠性分析J.水利科技经济,2003,3:48-50.12。3.2.2加筋土设计方法概述将钢筋土结构的稳定性分析方法分为内外稳定分析方法。前者主要是如何设计拉筋问题的解决，以及确定保证土体与筋条形成可靠的结合体一起参与工作，还要考虑包裹筋带的长度，避免因包裹长度而引起不必要的破坏。后者主要是解决基础的稳定及筋土结构整体等问题。基础的稳定及决筋土结构整体等问题：加筋土的内部稳定性分析一般受诸多不同因素的影响，如筋带的断面尺寸、强度大小、尺寸长短、数量多少、间距长短、长度以及填土的性质、墙面板上的作用力产生时压力等。并且上述各自因素又互相影响、互相结合。与内部稳定性相关，加筋结构的破坏形式主要有三种：（1）造成破坏使筋带被拉断。（2）填土与筋带之间不足粘结力导致筋带被拔出造成的破坏。（3）筋带的包裹长度不够造成筋带的破坏。前两种较为常见在上述三种破坏形式中，我们大都采用朗肯或库仑理论分析这两种破坏形式。主要有能量法、滑裂楔体法、应力分析法、楔体平衡分析法、剪区法及有限元法。3.3有限元强度折减法有限元强度折减法与有限元荷载增加法统称为有限元极限分析法,它们本质上都是采用数值分析手段求解极限状态的分析法。有限元极限分析法中安全系数的定义依据岩土工程出现破坏状态的原因不同而不同。如边坡工程多数由于岩土受环境影响，岩土强度降低而导致边坡失稳破坏。这类工程宜采用强度储备安全系数，即可通过不断降低岩土强度使有限元计算最终达到破坏为止。强度降低的倍数就是强度储备安全系数，我们把这种有限元极限分析法称为有限元强度折减法。20世纪70年代，英国科学家 Sienkiewicz最早提出了有限元强度折减法的概念并将其应用于边坡的稳定性分析，但是受限于当时计算机水平和数值计算的发展，导致计算精度不足，从而使其并没有在岩土工程范围得到广泛应用。直到最近几十年来数值计算水平和计算机技术得到了巨大发展，有限元强度折减法才真正作为一种实用可靠的数值计算方法在岩土工程上得到广泛应用。国内外众多学者在这方面做出了大量研究，使得有限元强度折减法不仅仅在岩土工程上得到了很大应用，在其他工程上的应用也取得了巨大成功。这些研究无疑都充分肯定了有限元强度折减法的可行性、优越性与实用性。有限元强度折减法中岩土材料本构模型采用理想弹塑性模型，安全系数的大小与采用的屈服准则密切相关，采用不同的屈服准则会得到不同的安全系数。目前，岩土工程中广泛采MohrCou lomb准则、Drucker-Prager 准则、Mohr-Coulomb 等面积圆准则。国际上主流的大型有限元软件如 ANSYS、NASTRAN等都采用了D-P准则。从有限元强度折减法的产生到其实用性得到论证及在工程上真正得到广泛应用经历了十分漫长的过程。通过对大量算例模型的计算、分析和研究可以发现：有限元强度折减法不仅可以简单、准确的确定边坡的安全系数，还能自动寻找边坡潜在的破坏位置，这充分肯定了有限元强度折减法的可行性、优越性与实用性，因此在今时今日，有限元强度折减法在包括边坡、土石坝、挡土墙支护、矿山开采、隧道、地基承载力等工程上得到了广泛应用。Duncan指出，边坡安全系数可以定义为使边坡恰好达到临界破坏状态时，对土的剪切强度进行折减的程度。这种强度折减技术是通过不断折减岩土体的强度指标，来分析整个演变过程下边坡由稳定到破坏的情况。该方法着手于导致滑坡的内因，然后找到边坡最薄弱的部位以及临界状态，以此求得边坡的整体稳定性指标，提供依据于边坡加固13李广波,赵杰.边坡稳定分析中的两类有限元方法比较研究J.大连大学学报,2007,2 8(6): 58-61.13。3.3.1有限元强度折减法原理有限元中的强度折减法可表述为：维持岩土体中的重力加速度这一原则不变，然后运用公式去不断的调整抗减强度指标和，然后得出了一组新的强度指标、值，再然后运用有限元分析法，运用此方法通过反复的计算直到边坡去达到一个临界破坏状态，边坡稳定安全系数就是由最后将这个状态下的折减系数定义而来的： （3.1） （3.2）在此之中，代表岩土体粘聚力，表示为岩土体内摩擦角，是强度折减系数，为折减后岩土体的粘聚力，是折减后岩土体内摩擦角。这一强度变化用摩尔应力圆来说明。其中，可以由摩尔圆来表示土体中任意一点的应力状态。从图中可看出，土体实际强度包络线AA之内，摩尔应力圆全部处于折减前，土体还未达到剪切破坏状态。但随着强度折减系数的增加和减少，莫尔圆强度包络线逐渐向接近时，强度包络线和莫尔圆形成了一个切线的斜率，极限平衡状态，这种强度对应的折减系数，边坡的安全系数。3.3.2强度折减法失稳准则强度折减方法的基本原理是比较简单，但如何观察临界破坏状态的斜率，不同的学者有不同的观测方法来研究。总体来观察，目前失去稳定的判据在边坡中主要归纳为以下几类：（1）有限元法的收敛性是不收敛的。在限制非线性迭代次数的情况下，边坡失稳的标志是力或位移迭代计算的不收敛性。但是实际计算中，由于岩土体本身附有复杂性，可以影响迭代计算的收敛性的因素有：荷载步长、重力荷载堆石等无粘聚力的颗粒材料、地表的低围压以及初始地应力等，从而带来计算结果造成较大误差。所以有一些学者认为，作为判断坡体失去稳定的依据存在着一定的认为不确定性，是将有限元迭代计算不收敛。（2）突变型判据：突变型判据中认为，可以作为失稳的判据，是任何能反映出系统状态突然变化的现象。在坡体的定定性剖析里，坡体失去稳定的记号是滑体的无穷活动，这个时候，滑动面和边坡位移应变能够产生活动和没有尽头的成长。（3）塑性应变通过坡体的性质，以边坡失稳为判据，主要是基于等效塑性应变和广义塑性应变，并从坡底到坡体的顶端作为一种符号。但这种方法仍存在一些不足之处：广义剪应变包括塑性应变和弹性应变，但在一定程度上反映土体的剪切破坏状态，但也不能百分百的描述土壤塑性过程的发生与发展。因此，根据广义剪应变的情况，判断塑性区和剪切破坏区的情况，稳定性指数不合理。强度折减法的原理比较简单,而且思路清晰，但是它的唯一优点在于边坡上的稳定分析，所以这样的安全系数可以直接得出，事先不需要假设滑动面的位置和形式。然而，确定该方法的关键所在是临界破坏状态的程度，是怎样定义判定失稳判据。现今辨别边坡发生失稳的变化状态通常有下列三个依据：（1）根据公式推导出的公式在一定范围内的移动位置和折减系数之间变化的关系，判断边坡失稳状态。最初提出的观点是zienkiewice，与有限元强度折减法减少不稳定的判断的根据是从节点的最大位移；谭和唐纳德用折减系数曲线和在移动处理位置的节点两直线段，作为安全系数对应于两直线与折减系数交叉口；宋二祥根据判断边坡位移折减系数曲线的横截面面积的失稳判据的强度折减系数增大到一定值时，坡顶位移突然迅速增加，法官确认边坡失稳的变化。确定某一位置或某一位置的斜率的曲线特征，并将折减系数曲线作为确定条件的判据。但是，现在存在的不好之处是究竟哪个方向的位移和用于哪个节点产生的位移没有相同的的特点，与此同时怎样从曲线上去给出安全系数也没有正确意义的方法。（2）凭据有限元的抑制特征，最大位移或不太平衡力的残余值不克不及满足的收敛前提，则以为全体土体在所指定的强度折减系数下结束稳定达到损坏的情况。如gggi非线性迭代次数超过一定限额（如500次）未能达到位移收敛的要求和标准，以确定是否损坏；反复折叠的方式大于1000的时候还没抑制的坡体定性规矩；但是郑颖人等觉得节点不平衡和外荷载的比值大于时，判定是边坡失稳，这之中也暗藏着收敛准则必须要作为哪一次的迭代次数。因为岩体自身的复杂性，以此影响到迭代计算的不收敛因素会有很多，例如，边坡表面低围压加载步骤，无颗粒物质凝聚重力荷载和初始应力等，因此有些学者也同意在有限元数值计算不收敛设置边坡失效的基础是具有一定的随意性。（3）大多数情况的塑性应变或大多数剪应变，剖析域按照大多数物理量的蔓延和转变来判断，例如，当一个幅度在大多数塑性应变区域或大多数剪应变和相互连接时，判断边坡的损坏。在边坡中互相贯通作为判据失稳的遗漏点，在于用某一数值中的广义剪应变等变量的分布区域：材料的各式类型会影响广义剪应变等其他变量的数值，从适用性来说以一定量值作为标准是缺少广泛需求的。除此之外，在广义剪应变中一般来说又包含弹性应变，同时也会内含不能完全复原的塑性应变，所以说即使广义剪应变内的数值大小可以在规定的程度上体现坡体内的一个相对变形状态，可严格来说并不能百分百地叙述实际塑性区产生的过程发展，所以用此来表示失稳指标是不太准确的。为失稳判据的不好之处以广义塑性应变的区域关系相连在于此：应力张量各分量的一些组合大到一定程度的表现是塑性屈服；而矢量的概念是滑动的，所有的屈服区的性能并不完全一样，滑动是不等于相同的，在改变力的情况下，沈珠江院士认为要找到直接原因的幻灯片。因此，在塑性区分布的临界破坏状态的标准是不等于失败的性质，揭示了物理性质的指导方针。在岩土力学的分析有限元讲座中郑颖人院士对坡体的判断进行了归纳，他认为在边坡达到某些破坏状态会通过有限元强度折减对滑动面上的位移将发生瞬间突变，而生产规模较大，对软性变化没有范围，有限元的活动过程没办法实现有限元的方程组去解决一个可以满足静力平衡，并能保证满足应力和应变关系的标准，然后，无论从收敛标准开始，还是从位移收敛准则判断，有限元计算都不能收敛。因此，在塑性应变和位移的图像节点的斜率的整体不稳定假设，与平衡方程是可解的有限元静态收敛的有限元计算，以确定边坡稳定性。从脚到山顶，通过在斜坡塑性区并不绝对意味着破坏整个斜坡，但塑性区通过破坏的基本因素，是不是完全的要求，无论是不能停止发展和大塑性变形和位移。在有限元结果中，一般认为是随便挑一个的，以保证有限元坡体模型的正确性的过程，建立合理的和准确的方法参数，对均质土边坡的稳定和稳定的有限元计算的收敛性和相对应的相互联系14王栋,年廷凯,陈煜淼.边坡稳定有限元分析中的三个问题J.岩土力学,2007,28(11): 2309- 2313,2318.14。3.4有限元重度增加法近年来研究人员与学者提出的一种新方法是重度增加法，该方法计算原理正好与强度折减法原理相反。该方法要求保持岩土体的抗减强度指标,为常数在计算过程中，然后运用公式调整为它的倍在于重力加速度，以再次进行有限元分析得到新的重力加速度，在同一事件不断地举行有限元判断直到边坡抵达临界损坏状况，这个时刻运用重力加速度与实际重力加速度的比值则为该边坡的安全系数，即 （3.3）但是土体的重度和增加重力加速度在逐步增加的状态下是相同的，所以一般称之为重度增加法。通常会取值到。判断边坡失稳的准则通常会采用重度增加法：重力加速度在边坡岩土体内被不断增加的时候，增量等值线在坡体内的剪应变也随之变化，坡体内强度最软弱面会显示为滑动状态。描述土坡的破坏状态精准一些的时候，会增加一定表示的重力加速度，那么坡体土体的位移将会持续增大，同时也能认为在特定时间段的时候即使重力加速度不再增加的情况下，位移也还会继续增大，即将或正在边坡有可能发生滑坡破坏15黄理兴,陈奕柏.我国岩石动力学研究现状与发展J.岩石力学与工程学报,2003,22 (11): 1 881-1886.15。岩土工程中常常会遇到边坡问题，工程界为了解决边坡工程问题进行不断的钻研、探索，在最早的时期分析边坡体的方法有瑞典条分法与毕肖普条分法。因为这二种方法通过实践得出实用性强，在建筑工程上使用至今，为先进极限平衡法打下了基础，在随着有限元的深入发展与计算机的研究进程互相衬托下，大型有限元软件计算使边坡的有限元分析计算成为现今的可行性。在研发与运用这种计算方法的同时有研发出了一部分新的解析与求解方法，比如郑颖人提出的有限元强度折减系数法，在这个方法中基本原理是在于坡体的强度参数，同时，对摩擦角和粘聚力值分别取减小系数，得到一组新的值作为新参数的输入，然后运行试运行。在计算的收敛性时，假定最小稳定安全系数的斜率为对应值，斜率为达到极限状态，剪切破坏。同时，它可以得到边坡的滑动破坏面。这个时候，同时存在一种可存在的弧长控制法，这个方法是跟踪结构变形曲线软化和计算结构破坏荷载来得到的，它的根本原则是调整在增加量的大小在迭代过程中以得到收敛的解，而荷载调整的原理是保持为常量让位移向量在迭代过程中增加的内积。所以得到坡体中的最小稳定性安全系数以及重度增加法等。与极限平衡法相比较来说，后面三种新方法有以下的好处：在满足静力许可、应变相容和应力-应变的本构关系中，不一定要给出一个假定条件，也不需要对假定滑动面的位置进行确定，同时还能解析坡体边坡破坏发生以及过程发展，还能供应应力应变的所有信息，所有这些都利于对边坡来进行更深层次的探讨，所以这很有意义的对用有限元法进行边坡稳定性分析的研究16王栋,年廷凯,陈煜淼.边坡稳定有限元分析中的三个问题J.岩土力学,2007,28(11): 2309-2313,2318.16。3.5本章小结本章介绍了边坡稳定分析有限元方法。首先，极限平衡法的解释和阐述的优点和缺点，渐进发展的极限平衡法计算技术、边坡稳定性分析的有限元法，这种方法将边坡变形的弹性体的本构关系，准确，避免滑体被假定为刚性刚体极限平衡分析方法过于简单的缺点。它避免了极限平衡分析方法的缺点，将幻灯片的情况下，身体过于简化。其次，在国内外对加筋土技术的发展和应用进行了介绍和探讨，增强了土工技术是土木工程中的一项新技术，传统的分析方法是基于极限平衡理论的钢筋土。最后本章介绍了边坡定性剖析形式的有限元折减法，减少强度的数值是强度储藏安全系数，咱们把有限元极限分析法把它叫做有限元强度折减法。此外近年来研究人员提出的一种新方法是重度增加法，该方法与强度折减法原理的计算原理正好相反。以及两种方法的基本原理以及两种方法分别判断边坡失稳的判定准则。4有限元边坡稳定分析方法若干问题探讨4.1关于安全系数定义的探讨近几年观察，根据岩土体的本构关系逐渐完善，有限元理论的不断进化与发展，充分利用有限元单元法进行边坡稳定的分析已成为当今新的趋势。与过去传统的极限平衡分析法相对比较，有限单元方法具备以下的几项优势：（1）能够全面考虑土体本构关系的非线性，模拟放样边坡的施工步骤与过程，进一步得出比较准确地位移场和应力场，并且有限单元法还可作为边坡稳定性分析的基础。也可以知道边坡内的应力、应变分布的状况，及应力与应变的转化过程。还可一知道屈服区的发生、扩展及最终变化成连贯性破裂面的全过程，从而有助于主动采取有效措施加以防范。（2）可以适应斜率的条件，如复杂的，支撑结构或的斜率稳定条件角色的几何形状，不容易运用其他方法，以更好地实现这些情况17李宁,程国栋,谢定义.西部大开发中的岩土力学问题J岩土工程学报,2001, 23(3): 268-202.17。4.1.1极限平衡条分法中安全系数的定义坡体边坡稳定的解析里，荷载对边坡产生作用并失去平稳破坏的时候，塑性区会贯穿整个边坡去形成一道滑裂带，坡体上的边坡将沿该滑裂带缓缓滑动。基于有限元分析原理极限平衡法是负载重量乘以系数K的斜率，不断调整K值，以达到那里的塑性区将贯穿整个斜坡运行点，最后在塑性区域边坡内，以获得塑性应变向下节点的最大高度的相同的水平，从而使沿整个斜坡所选滑动面坡度的最终结果。基于所述极限平衡方法的有限元分析的安全的计算是其自身重量的负荷下进行（即，K = 1），在其自身重量加载的滑动面节点到达Fs的安全系数的值的应力状态，安全与毕肖普法保持一致的因素的物理意义。图4.1 边坡失稳时塑性区分析情况用基于有限元分析的极限平衡法计算边坡稳定安全系数的精准度一般取决于有限元计算方法的精度，网格划分的程度和范围计算的选取都会对计算结果的准确度产生影响。（1）选取计算范围有限元运算，当坡度边界尺寸范围是对结论比最原始的极限平衡分析法的表现更灵活应用。参照以前人的方法计算，左边界到基准位置的倾斜角不应该高小于1.5倍的斜率，对右边界位置的顶部应不斜坡的高度小于2.5倍和倾斜角，以较低的边界的高度应当坡度较高不小于2倍，这计算准确度是最高的。坡体边坡稳定的解析里，荷载对边坡产生作用并失去平稳破坏的时候，塑性区会贯穿整个边坡去形成一道滑裂带，坡体上的边坡将沿该滑裂带缓缓滑动。（2）网格划分的疏密网格划分的疏密对有限元计算的精度是有直接影响的。从原则来说上，对网格的划分越密会计算精度越高，后来接着网格密度的增加，在计算上所花费的时间也随之增加，计算的成本也就会增加，在网格密度达到一定程度时，对于计算精准度的提升效果来说并不是很又成效。但网格的划分也不能过于稀疏，当网格较稀疏时计算所得出的误差值会不准确，相差较大。18赵尚毅,郑颖人,邓卫东.用有限元强度折减法进行节理岩质边坡稳定性分析J.岩石力学与工程学报,2003,22(2):254-260.18。4.1.2滑面应力分析法中安全系数的定义在分析土坡稳定性时，一般方法先假定土坡沿某一个坡体的滑动面发生失稳破坏，以滑动体味脱离体，对其进行静力平衡分析，求解滑动体沿该坡体的滑动面发生破坏的安全系数。由于土的类型性质不同，所以产生的相对滑动面也不尽相同，而相对于不同的滑动面，则相照应的安全系数也略有不同。在实际工程项目中，为了简单化的计算，坡体滑动面的形状通常可以有下列的假设：对于比较粘性的土坡，通常假定为坡体的滑动面形状为圆弧形;对于比较坡体非粘性的土坡，通常假定边坡坡体滑动面的形状为直线形，即滑动面的形状中粘聚力系数的大小对其较大的影响。而对圆弧形滑面来说，常在工程中用毕肖普法去计算其稳定安全系数，这个方法已经在工程中大量借鉴。对于直线形滑面，计算过程中非常简单，按照摩擦理论就可直接计算得到其相对的安全系数指标。但是，圆弧滑动面和直线的坡体滑动面都是土坡工程实际中为了计算简化而假定的。实际上，如破坏均质边坡时，坡体的破坏面通常并非如此。在相同的均质土坡中，当其他的参数一样的状态下，粘性土坡和非粘性土坡之间的区别上本质就是粘聚系数的不同，但滑动面形式却有非常大的区别，由此得出，对滑动面的形式影响最大的是粘聚系数。4.1.3强度折减法中安全系数的定义邓肯的安全系数可以被定义来推断的范围内，岩体刚刚达到临界状态时的岩石和土壤的抗剪强度的破坏是减少。这一技术可以应用到的强度下降有限差分方法表现出：岩体重力保持恒定，并继续逐渐降低的抗还原目标的强度，也就是说，在同一时间的值由还原分割因素，我们收到一组新的强度指标，以及有限差分法通过重复计算，直到原来有岩体指数比强度是分析岩体的安全系数。 (4.1) (4.2)今天，通过强度降低的判断不稳定岩体破坏准则大致有以下几点：迭代求解的状态不收敛，和塑性剪切应变增量带，岩体位移和控制点折减系数的关系曲线。这些标准是基于局部现象或斜坡，以确定的整体状态的突然变化，确定边坡稳定性。位移可通过在坡度，生长缓慢和从移位的急剧增加的整个身体的状态的变化的突然变化在曲线位移即斜率最大的转折点来表征到达斜坡的临界点，和减少系数的关系（通过缓慢位移增速大幅临界点增加）能够更好地确定的斜率达到极限平衡状态19黄理兴,陈奕柏.我国岩石动力学研究现状与发展J.岩石力学与工程学报, 2003,22 (11):1881-1886.19。4.2综合法及其在边坡稳定分析中的应用从古至今，人类对边坡问题的研究、开发、探讨已经经历了相当长的历史，因为问题的复杂性、多变性、多样性，虽取得了不少研究成果和理论，但也存在不少问题，到目前为止，国内外不少学者已经提出了许多各种不同的分析方法，并且新的分析方法还在不断的出现和发展。各个方面之间既有一定的关联，又各自具备自身特点，使我们可以依据工程的实际情况选择一个较为合适的稳定分析方法，为工程服务。对边坡工程的研究经过这么多年的发展与研究，各式各样的边坡分析方法得到了不断的发展和完善，已经从最初的定性分析法，发展到现今可以进行定量的以及半定量的分析法，从最初的圆弧滑动，发展到现今可以处理任何形状滑动面。近些年来，人们认识到边坡的稳定还要受到许多的不确定性因素的影响，为了考虑这些不确定因素带来的影响，运用了一些新的理论和方法，从而形成了一种非确定性分析方法。经过这些年的发展与研究，已经得出了多个非确定性分析方法。边坡的失稳，从根本本质上讲就是下滑作用超过其抗滑作用，从力学的角度方面来说，就是表示一个强度能不能满足的问题，即其本质强度提供的抗滑作用能否抵抗住下滑作用，从而可以把问题大大简单化，只要选择一个合适的岩土屈服准则，加上利用静力平衡，就可以建立方程式分析、推断出边坡稳定性，边坡稳定的传统运用的分析方法就是基于岩土屈服准则、静力平衡与建立方程式这几点之上提出的，通常运用的分析方法主要有极限平衡法、滑移线场法和极限分析法等，随着计算技术的发展，得出了有限元法和其他数值方法，这些新方法的出现，为边坡稳定分析提供了新的途径。4.2.1重力加载和强度折减相结合的综合法的提出常用的传统方法有以下几点：边坡稳定分析的极限平衡法，滑移线法，极限分析法等，用与当今的科学技术，具备特定的发展优势，有限元方法得到了不小的进步和发展虽然这项研究也有进一步提高，但使用的计算准确，使用方便，适应性强，因此具有更广阔的应用前景和发展空间。目前，已经有不少学者和负责人的项目采用边坡稳定分析，研究和利用更多的有限元强度折减法的有限元法，该法的想法很简单，清晰的原则，这使得斜坡稳定性分析我们进入了一个全新阶段。许多学者与工程者们的有限元强度折减法进行了较为深入的钻研和讨论。该法通过逐渐减少稳定的力量来达到同样的道理，我们也可以逐渐从这一观点增加滑动力来实现，而刘杰等学者做了一些研究，讨论和工作，但会有不足，在，那么间隙讨论并在进一步改进分析的间隙。4.2.2有限元强度折减法近年来，一种新的边坡稳定分析方法是由有限元强度折减法兴起的，顾名思义就是要对其抗剪强度指标进行折减，对于一个岩土边坡来说，就是要进行折减它的粘聚力和内摩擦角，通过不断逐渐增大或逐渐减小折减系数，进行有限元试算，逐渐增加或者减小使边坡达到极限破坏状态，通过有限元程序的计算方法，不仅可以获得边坡稳定与否的安全系数，还能获得最危险滑动面出现的位置。在进行折减对抗剪强度指标的时候，一般是对两个抗减强度指标进行同步的折减，即， ,通过计算公式所得到的安全系数，是一种强度储备安
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