路基边坡稳定性分析
来源:用户上传
作者: 武顺合
【摘要】简要介绍了路基边坡稳定性分析的一些常用方法、基本原理及其适用范围，探讨路面边坡稳定技术的发展，为进一步研究路基边坡稳定性问题理清了思路。
【关键词】路面边坡;稳定性;分析
路基边坡稳定性分析方法按破坏类型大致可以分为以下两大类：力学分析法和工程地质法。
1.力学分析法
1.1数解法
该方法是假定几个不同的滑动面，按力学平衡原理对每个滑动面进行边坡稳定性分析，从而找出极限滑动面，按此极限滑动面的稳定程度来判断边坡的稳定性。按滑动面的形状可以分成平面破坏(直线破裂面)和非平面破坏(圆弧破裂面)。
1.1.1平面破坏的边坡稳定性分析
平面破坏的边坡稳定性分析方法：分为无张拉裂隙坡体的稳定性分析及有张拉裂隙坡体的稳定性分析。所谓无张拉裂隙平面破坏：是坡体土沿一近似直线的破裂面滑动，从而发生滑移破坏。
有张拉裂隙坡体破坏是由于收缩及张拉应力的作用，在边坡坡顶附近或坡面，可能发生裂隙，从而产生的滑移破坏。
平面破坏的边坡稳定性分析方法适用于砂土和砂性土(两者合成砂类土)，土的抗力以内摩擦力为主，粘聚力甚小，边坡破坏时，破裂面近似为一直线。
1.1.2非平面破坏的边坡稳定性分析
所谓非平面破坏，是指边坡在外力和自身重力的作用下，坡体沿不规则的破裂面发生滑动，从而产生滑移破坏。
其分析方法分为圆弧滑面分析法和非圆弧面分析法。最典型的圆弧滑面的稳定性分析法有：瑞典条分法(W. Fellenius)和毕肖普法(A．W．B shop Method)。
瑞典条分法假定土坡稳定分析是一个平面应变问题，因此其滑面是圆弧形。将圆弧滑动面上的土体划分为若干竖向土条，依次计算每一土条沿滑动面的下滑力和抗滑力，而后叠加计算出整个滑动体的稳定性。
非圆弧滑动面的稳定分析方法主要有詹布法(N. Janbu)：此法为考虑非圆弧滑动面的“普遍条分法”。其做了如下2个假定：(1)每个土条都与土坡都具有相同的安全系数；(2)推力线的位置假定已知。
以上非平面破坏的边坡稳定性分析法主要适用于粘性土，土的抗力以粘聚力为主，内摩擦力较小，边坡破坏时，破裂面为近似的圆柱体。
1.2图解或表解法
该方法是在计算机和图解分析的基础上，制定成图或表，用查图或查表法进行边坡稳定性分析。此法简单，但不如数解法精确，主要的图解法有以下2种。
1.2.1诺模图法
该法就是利用一定的诺模图或关系曲线来表征与边坡稳定有关参数间的关系，并由此求出边坡稳定安全系数，或根据要求的安全系数及一些参数来反分析其它参数（结构面倾角，坡角，坡高等)的方法。
1.2.2投影图法
该法就是利用赤平极射投影的原理，通过作图来直观地表示出边坡变形破坏的边界条件，分析不连续面的组合关系，可能失稳岩土体形态及其滑动方向等，进而评价边坡的稳定性，并为力学计算提供信息。常用的有赤平极射投影图法、实体比例投影图法、投影图法等。
2.工程地质法
主要工程地质法有以下2种。
2.1自然(成因)历史分析法
该方法主要根据边坡发育的地质环境、边坡发育历史中的各种变形破坏迹象及其基本规律和稳定性影响因素等的分析，追溯边坡演变的全过程，对边坡稳定性的总体状况、趋势和区域性特征作出评价和预测，对已发生滑坡的边坡，判断其能否复活或转化。它主要用于天然斜坡的稳定性评价。
2.2工程类比法
该方法实质上是利用已有的自然边坡或人工边坡的稳定性状况及其影响因素、有关设计等方面的经验，并把这些经验应用到类似的所要研究边坡的稳定性分析和设计中去的一种方法。
2.3边坡稳定性分析数据库和专家系统
边坡工程数据库是收集已有的多个自然斜坡、人工边坡实例的计算机软件。它按照一定的格式，把各个边坡实例的发育地点、地质特征(工程地质图、钻孔柱状图、岩土力学参数等)、变形破坏影响因素、形式、过程、加固设计，以及边坡的坡形、坡高、坡角等收录进来，并有机地组织在一起。边坡稳定分析设计专家系统就是进行边坡工程稳定性分析与设计的智能化计算机程序。它把某一位或多位边坡工程专家的知识、工程经验、理论分析、数值分析、物理模拟、现场监测等行之有效的知识和方法有机地组织起来，建成一个边坡工程知识库，结合相关学科不同专家的知识进行推理和决策，对所研究的对象(边坡)进行稳定性评价。
3.结束语
边坡稳定分析方法很多，不同边坡可采用不同的分析方法。不同的分析目的与精度要求也有不同的方法与之适应。在工程初期基本资料不充分，分析精度要求不高的情况下，对粘性土质边坡采用刚体极限平衡理论中的圆弧法分析；对于无粘性土边坡可采用相应的平面法；对岩质边坡可采用刚性块体稳定分析法或毕肖普法(A．W．B shop Method)。
在技术设计或施工设计阶段，分析精度要求高，分析所需的资料也较充分，可采用较精确的连续介质力学方法――有限单元法或离散介质力学方法――离散单元法分析。对于可滑动边坡的稳定性分析，采用条分法来得更直接、方便，对于某些滑动可能性不大但变形要求高的边坡则必须采用变形介质假定下的分析方法――有限元法，包括弹塑性有限亢分析，粘弹塑性有限元分析及渗流有限元分析等。对于地震、爆破等动荷载作用下边坡的稳定性分析及其滑速、涌浪分析及渗流应采用有限元动力大位移模型分析。
随着岩土力学参数由过去主要由实验室试验和现场确定发展成多种方法综合确定的方法，如数值反分析法、野外抽样与统计推断技术等，特别是有关结构岩体特性研究的进展，使得岩质边坡的数值计算结果更为可靠。目前人们已可以在计算机上再现岩体的裂隙网络，确定节理网络状态下的渗流特征，定量评价岩体的质量、力学参数进而确定边坡的稳定性。引入损伤、断裂概念及大变形理论能使数值计算结果更加精确，块体理论、离散单元法让我们能够在计算机上模拟边坡运动的特征与失稳过程，运用可靠度方法、网络理论和动态规划原理、随机模糊有限元可以较好地处理裂隙介质力学几何参数的随机性、模糊性，使稳定性计算成果更为合理等等。■
【参考文献】
［１］高民欢，李辉等.高等级公路边坡冲刷理论与植被防护技术[M].北京：人民交通出版社,2005.
［２］邓学均.路基路面工程[M].北京：人民交通出版社,2004.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-1062306.htm
