土质边坡稳定性分析方法对比

第44卷第17期 山 西建筑Vol.44No.17

2 0 18 牟 6 月SHANXI ARCHITECTURE Jun.2018 ? 81 ?文章编号：1009-6825 (2018)17-0081-03

土质边坡稳定性分析方法对比

陈斌王鹏

(甘肃省地矿局第三地质矿产勘查院，甘肃兰州70050)

摘要:结合工程实例，利用GeoSlope岩土软件对一土质边坡稳定性系数分别采用极限平衡法中的瑞典法（Fellenius/Petterson)与毕肖普法（Bishop)、不平衡推力法（隐式）和不平衡推力法（显式）进行了分析，并用数值计算软件FLAC对边坡稳定系数进行计 算，分析了各种方法的差异和产生原因，并提出建议。

关键词：边坡稳定性，极限平衡法，有限差分法

中图分类号:TU441.35 文献标识码:A

〇引言

边坡稳定性分析方法较多，但总得来说可分为两大类：以极

限平衡理论为基础的极限平衡分析法和以弹塑性理论为基础的

弹塑性理论分析法[1_7]。

极限平衡分析法是把滑体看作近似刚性的材料，根据力学平

衡原理分析边坡破坏模式下的受力状态，通过抗滑力与下滑力的

关系来评价边坡的稳定性。其主要分析方法有毕肖普法（Bish-

op)、瑞典法（Fellenius/Petterson)、斯宾塞法（Spencer)、简布法

(Janbu)、摩根斯坦法（Morgenstem-Price)、俄罗斯法（Shachun-

yanc)、不平衡推力法（隐式）、不平衡推力法（显式）等。

弹塑性理论分析法主要包括塑性极限平衡法和数值分析法。

塑性极限平衡法适合土质斜坡，按摩尔库仑屈服准则确定稳定系

数，不适合大变形特点的斜坡稳定性分析;数值分析法是利用计

算机技术，全面满足静力平衡，应变相容和材料本构关系求边坡

的应力分布和变形情况。通常需要通过较为繁琐的建模、分网等

过程才能够得以实现。

1工程概况

和政县某土质边坡，位于广通河左岸m级阶地前缘，高

12.5 m，坡度约60°，上部为冲积粉质粘土，厚11.5 m，可见水平层

理，局部含砾石，少于5%，稍密，稍湿;下部为14m厚的卵石层，

磨圆度好，分选差，砂质充填，钙质胶结，中密。

2计算参数的选取

根据勘查试验结果和以往同类岩土体参数类比经验，并结合

反演分析法综合确定。各层土体的物理力学参数见表1。

表1土体物理力学参数

地层

天然工况

重度/kN?m-3内聚力CAPa内摩擦角小/(°

粉质粘土14.515.526.7

卵砾石17.611.036.0

3边坡稳定性分析

此工程将采用GeoSlpe边坡分析软件，分别选取毕肖普法(Bishop)、瑞典法（Fellenius/Petterson)、不平衡推力法（隐式）和不 平衡推力法(显式)进行稳定系数计算。

34极限平衡法

所有极限平衡方法都假设滑面上的土体被划分为若干条块 (条块间的接触面总是垂直的）。各条块上的作用力如图1所示。

其中义，尽分别为条块间作用的剪切力和法向力；乃，％分别 为作用在各条块滑面段上的剪切力和法向力;R为各条块的重量。

图1极限平衡方法条块静力图

各种条分法的不同之处在于为满足力平衡方程和关于中心 〇的力矩平衡方程而做出的假设。

3.1.1 毕肖普法（Bishop)

一种非严格条分法，其基本原理是假设条块间作用力的方向 为水平向，即假设只有水平推力作用，而不考虑条块间的竖向剪 力，于是可建立整体力矩平衡方程，假设条块间的作用力^为0。此方法基于的求解条件是满足力矩平衡方程和竖向作用力平衡 方程。计算简图见图2。

图2毕肖普法(Bish&>)计算简图

稳定系数尺通过下式的连续迭代求得：

K_______1x y c-x b i+(W i-u i x b i)X tan^.

=I Wi X sina X4^ ^-^〇

K

其中，U为条块上的孔隙水压力;c-^均为岩土体强度参数 有效值;Wi为条块重量;a为各条块滑面段的倾斜角度;b为条 块的水平宽度。

一般先假定K= 1，求c s a+t a n K sin a的值，再代入右边计算出新的K，如此反复迭代，根据经验，这种迭代收敛通常很快，只要迭代3次?4次就可以满足精度要求。

3.1.2瑞典法（Fellenius/Petterson)

它是极限平衡中最古老而又最简单的方法。假定土坡稳定 属于平面应变问题，滑裂面是圆弧面，不考虑滑体内部相互作用 力，稳定系数定义为每一土条在滑裂面上所能提供的抗滑力矩之

收稿日期：018-04-06

作者简介：陈斌（184-)，男，工程师；王鹏（1989-)，男，

工程师