路基边坡稳定性评价方法简述

(重庆交通大学 土木工程学院 重庆 400074)

前言

随着中国经济发展及基建力度加大，公路建设向山区扩展，高填路基段落、深挖路堑段落增加，边坡数量相应增加，土体原有平衡遭到破坏，使边坡变形甚至坍塌，造成经济损失和社会影响。进行路基边坡稳定性评价方法的研究具有现实意义。

一、传统分析法

(一)定性分析

对地质勘察资料进行分析，了解影响因素、成因以及规律，参考同类型项目地质条件，外加专家经验，来达到评价目的，预测边坡变形破坏的趋势。该法基本将影响边坡稳定的因素考虑在内，判断边坡稳定性以及发展趋势速度相对较快；但缺点也很突出，即区域性和经验性，准确性依赖主观经验。现少采用该法。

(二)极限平衡法

该法条分滑动土体，对处于极限状态的土体，以土体受力平衡来分析边坡稳定性。目前用的比较多的有条分法、沙尔玛法、改良毕肖普、priceVE、力平衡方法[1]等。此法有一个缺点，即首先要确定滑动面，并且土体和支挡结构的相互作用关系及变形没有考虑在内，因此边坡和支挡结构的位移不能计算出来[2]。

(三)塑性极限法

该法以塑性力学为基础，岩土体被视为具有流动的理想塑性体，其具有受力达到一定的值之后，外力不再变化，岩土体开始塑性流动的特性，边坡岩土体在这时达到极限状态。收到的力即为极限荷载。但该方法的材料本构关系是非线性的，只能解决简单问题。

(四)图解法

图解法，顾名思义，是用各种图来分析边坡的稳定性。简单、直接、应用速度快是该法的好处，但不足之处也很明显，即太偏重于经验，概念性较强。在边坡稳定分析中，使用该方法对其验算。图解法主要有诺模图以及赤平投影图两种方法，在地质勘察领域使用较频繁。

二、数值分析

(一)有限元法

在边坡稳定性分析中，有限元法占有较大的比重，该法以静力平衡为基础，符合应变相容，将岩土体的非均质以及没有连续性的特性考虑在内，把结构体的自由度由无限变为有限，建立起等价的体系；能仿真岩土体和支挡结构的相互作用。其特点是不管是线性还是非线性，都可以对其进行分析。可是，在工程应用中，存在瑕疵，受物理参数选取的合理程度影响较大，参数直接关系有限元模拟的结果合理与否。

(二)离散单元法

1970年，P A Cundall提出了离散单元法，很快就在岩土稳定分析领域应用。其原理是把需要研究的边坡岩土体分为众多多边体单元，相邻单元以接触形成位移和力的作用关系，通过迭代的方法，使每一个单元体达到受力平衡，单元体之间没有变形。该法理论简单，但在分析切割结构面的特殊变形和破坏方面，效果显著。

(三)其他分析法

目前，有关边坡稳定性分析的研究，在汲取了现代科学理论的基础上，创立和发展了一批非确定性分析方法。如快速拉格朗日分析法FLAC[3]、流形元法[4]、边坡稳定可靠性分析方法、随机过程方法、模糊数学法、灰色系统预测失稳分析方法、遗传算法、人工智能[5]、人工神经网络方法[6]以及反分析方法，使边坡稳定性分析方法不断的发展。

任何一种方法都不是万能，把两种或多种方法耦合起来，取各法长处，将是路基边坡稳定性评价的发展趋势。

四、结语

传统法简便易行，评价结果一般来说满足工程实际问题，在工程中应用较多。极限平衡法以岩土力学为基础，理论相对来说完善，推导过程也比较严谨，在确定岩土体参数以及分析边坡稳定性所用新理论、方法不断完善。特别是各种方法的复合运用更是未来发展方向。计算机的发展，各数值分析软件也随之发展，FLAC、ANSYS、SOLP/W等为我们对边坡的稳定性评价提供了较直观的破坏整个过程。不管采用何种方法，首要区分区域性地质资料为基础，将影响边坡稳定的各因素考虑进去，才能获得切合实际的效果。

【参考文献】

[1]张天宝.土坡稳定性分析和土工建筑物的边坡设计[M].成都：成都科技大学出版社，1987.

[2]靳付成.边坡稳定性方法的研究现状与展望[J].西部探矿工程，2007，(4)5-6.

[3]黄润秋.，许强.显式拉格朗日差分分析在岩石边坡工程中的应用[J].岩石力学与工程学报，1995，14(4)：346-354.

[4]裴觉民.数值流形方法与非连续变形分析[J].岩石力学与工程学报，1997，16(3)：279-292.

[5]徐卫亚，蒋晗等.三峡永久船闸高边坡变形预测人工神经网络分析[J].岩土力学，1999，20(2)：27-31.

[6]B.Y.Liu,M.A.Nearing,P.J.ShiandZ.W.Jia.Slop length effects on soil loss for steep slops.Soil Sciences Society of Amerrica Journal,2000,64(9):1759-1763.