基于邊坡穩(wěn)定分析方法的進展探究

王 毅 李中堯 史海平 王培清

（西藏農(nóng)牧學院， 西藏 林芝 860000）

本文重點對實際工作中常用的一般研究分析法來展開探究，進而推動其相關研究的進程，為其提供更加合理化、科學化的學術依據(jù)。就現(xiàn)階段來看，常用的分析法主要是以極限平衡法、有限單元法、強度折減法以及一些定性分析法為主，針對其確定性與不確定性相關穩(wěn)定性分析法。由此可見，面對多元化的方式方法，了解其每一項特點與作用，進而才能夠在實際工作當中進行合理的應用，使其作用得到充分發(fā)揮。

1 不確定性分析法

1.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡分析法

人工神經(jīng)網(wǎng)絡分析法是通過神經(jīng)網(wǎng)絡學習和聯(lián)想記憶功能，來把邊坡穩(wěn)定分析與治理情況進行匯總，通過信息化技術的應用進而能夠形成一種網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫。不過此分析法仍在不斷研究中，還有很多方面需要完善，其體系還需要進一步健全，因而在實際工作當中的實用性不強，不過其優(yōu)良的非線性表示能力與優(yōu)質(zhì)學習能力比較突出，在未來或許會成為推動邊坡穩(wěn)定分析研究變革的關鍵因素。

1.2 灰色系統(tǒng)分析法

灰色系統(tǒng)分析法是將灰色系統(tǒng)能夠將邊坡看作為一個完整系統(tǒng)，并通過灰色模糊集理論對其進行分析，將系統(tǒng)中未知部分進行灰色關聯(lián)、建模與預測，從而能夠對整個邊坡的信息數(shù)據(jù)進行管控，并且還能夠根據(jù)其不確定性因素從而衡量因素間關聯(lián)程序，進而實現(xiàn)對其穩(wěn)定性的分析。

1.3 模糊分析法

模糊分析法是將模糊理論融入到邊坡穩(wěn)定性分析中，從而能夠通過函數(shù)的方式來獲取影響邊坡穩(wěn)定性的相關因素，其特點就是在于應用的范圍，比較適用于一些邊界不清且有多變量影響因素中，最大的缺點就是函數(shù)的確定與因素權重分配較為主觀性，因而應用較少，還是要根據(jù)實際情況，符合其應用相關條件，才會使用這種分析法[1]。

2 確定性分析法

2.1 有限單元法

有限單元法的核心理念就是把巖體看作連續(xù)力學介質(zhì)，并采取離散化方式，進而構建起近似函數(shù)，將有界區(qū)域中無限問題簡化為有限問題，進而對邊坡內(nèi)部結構性質(zhì)進行編寫，實現(xiàn)應力與變形分析。這種方法能夠對邊坡受力破壞進行過程模擬，進而體現(xiàn)出其適用性特點，全面剖析邊坡變形破壞機理，并掌握其變形破壞規(guī)律，通過計算的方式，可得出滑動面應力，這種分析法雖然結果更加精確，不過缺陷就是在于數(shù)據(jù)準備工作量大，且整個計算效率偏低?，F(xiàn)階段，在實際的工作當中，應用最為廣泛的就是有限元強度折減法和有限元重度增加法以及有限元圓弧搜索法[2]。

2.2 權限平衡法

極限平衡法的原理主要指按照靜力平衡關系進行分析，應用在邊坡穩(wěn)定分析中就是，通過力學模型進行展現(xiàn)，在計算方面也比較簡便，且容易處理工程中復雜的土層剖面和外部荷載問題，同時，還能夠定量對邊坡穩(wěn)定性進行分析與評價。目前，關于這種方法的應用越來越成熟，也是應用最廣泛的一種，特別是在近幾年中，得到了大力地推廣，已經(jīng)成為邊坡穩(wěn)定分析方法中作用和優(yōu)勢最明顯的一種。不過這一方法與其他方法一樣，也有一定的缺陷存在，主要就是局限性。比如說，在實際應用當中，使用這種分析法時，若沒有對巖土體應力和應變之間的關系作進一步了解，而只關注土體破壞瞬間變形機制，則不能夠獲取更加精確的邊坡破壞發(fā)生與發(fā)展過程分析結果，同時，還需提前了解滑動面位置與形狀這些因素，由此可見任何一種方法的應用都一定要充分考慮到應該注重的事項，進而才能夠使其作用得到發(fā)揮。就目前的形勢來看，三維極限平衡法發(fā)展越來越好，其理論模型分別為三維簡化簡布法、三維普通條分法、三維斯賓塞法等等，都是以二維極限平衡法為基礎而形成[3]。

這種方法的計算效果良好，例如：根據(jù)統(tǒng)一公式中非嚴格條分法計算安全系數(shù)的正確性某邊坡，容重 =30kN/m3，粘結力 =40kPa，內(nèi)摩擦角=18°，坡高 =20m，坡角 =30°，圓心座標Xc=68.138m，Yc=10.245m，圓弧深度3=30.525m，土條分成20 塊的圓弧滑移面用統(tǒng)一公式及土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析，其安全系數(shù)值見表1。

表1 計算結果

2.3 邊界單元法

邊界單元法與有限單元法有很大區(qū)別，并不是把邊坡整體進行劃分，則是對其邊界區(qū)域危險滑坡體劃分，采取構建邊界積分方程與線性方程的方式進而求解邊界處單元體應力與位移，最終以計算邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為主。這種方法也有一定的局限性，就是由于性能不夠全面需要根據(jù)實際特殊情況才能進行應用，一般來說，在非均質(zhì)和非線性邊坡問題方面，都不適用于這種分析法。

2.4 離散單元法

離散的含義就是把邊坡離散成多個塊體單元，進而通過單元間接觸關系創(chuàng)設出力和位移之間的聯(lián)系，并根據(jù)迭代求解動力平衡方程進行求解，進而能夠精確的得出巖塊間接觸面滑移數(shù)據(jù)信息，同時，還能對分離和傾翻大位移以及巖塊內(nèi)部變形和應力分布進行求解。這種方法的缺點就是不能夠實際模擬巖體裂縫產(chǎn)生和失穩(wěn)過程，致使部分參數(shù)過于盲目[4]。

3 定性分析法

3.1 工程類比法

工程類比法主要應用于工程地質(zhì)條件復雜且缺乏詳細資料的邊坡穩(wěn)定性分析，該方法通過全面分析、對比研究邊坡與已有邊坡間可能存在的相似點和差別點，把已有邊坡的穩(wěn)定性狀況及其影響因素等方面的經(jīng)驗應用到類似邊坡的穩(wěn)定性分析和設計中，從而分析和判斷研究對象的穩(wěn)定性狀況、發(fā)展趨勢和加固處理設計等。

3.2 圖解法

圖解法有兩種類型，一種是諾模圖法，另一種則是赤平極射投影法。第一種比較適合應用在圓弧形潛在破壞面土質(zhì)類邊坡穩(wěn)定分析中，通過諾模圖進而展現(xiàn)出邊坡穩(wěn)定性參數(shù)間影響的關系，進而得出其安全系數(shù)，以此為依據(jù)來對其穩(wěn)定性進行評價[5]。而第二種則是在于探究巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析，根據(jù)赤平極射投影的根本理念，能夠制定出邊坡破壞邊界與其結構的空間關系圖，進而能夠通過分析邊坡形態(tài)與存在的危險因素和滑動面方向，對其穩(wěn)定性進行評價。這兩種方法科學性較強，因而得出的結果準確性能夠得到有效保障。

4 雙強度折減法

雙強度折減法如今的研究已基本定型，對于其應用已有很多實際案例以及學術文獻作為參考，但要想能夠使其在邊坡穩(wěn)定性分析中作用得到更好的發(fā)揮，就需要對其進一步改善，在實際折減過程中，可在黏聚力與內(nèi)摩擦角間折減系數(shù)取不同值，計算如下：

5 結束語

此次研究重點是基于邊坡穩(wěn)定分析方法的進展展開研究，通過對不同分析方法的解析和探究，對其進行回顧，進而體現(xiàn)出不同方法中的特點與缺點所在，以此來為邊坡穩(wěn)定相關的研究提供更多的事實依據(jù)。通過對當下存在的各類分析法進行分析，體現(xiàn)出未來邊坡穩(wěn)定分析發(fā)展趨勢，為此類研究的開展提供有效保障。本次研究具備一定的技術性，主要就是以探究各類科學性、技術型的分析方法為主，從中發(fā)現(xiàn)了每一種方法的優(yōu)點與缺點?？偟膩碚f，具體方法的應用還是要根據(jù)分析邊坡穩(wěn)定的實際情況來進行選擇，才能夠確保相關研究順利進行。本文通過對雙強度折減法研究發(fā)現(xiàn)其對于邊坡穩(wěn)定性分析中存在較多參數(shù)影響，雖然已有相關部門和專家學者們提出了解決問題的方法，但是在方法統(tǒng)一方面仍然有對立觀點存在，關于邊坡穩(wěn)定分析還需相關部門和專家學者們不斷的努力，持續(xù)研究，進而才能夠使其得到進一步的發(fā)展。