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1、DOI:10.16772/j.cnki.1673-1409.2009.04.044长江大学学报(自然科学版)2009年12月第6卷第4期:理工JournalofYangtzeUniversity(NatSciEdit)Dec.2009,Vol.6No.4:Sci&Eng·305·滑坡稳定性评价方法评述连金芳(长江大学城市建设学院,湖北荆州434023)[摘要]滑坡稳定性评价是在对地质体充分认识的基础上,通过对滑坡作用机理进行研究,从而得出的综合评价结果。在滑坡或建筑物的地基以及地下洞室等岩土体的设计中,稳定性的分析、计算和评估是极其重要的,是控制设计的条件。论述了现有
2、稳定性分析方法的优缺点及其适用范围,为滑坡的防治提供依据。[关键词]滑坡;稳定性;评价方法[中图分类号]TU413.62[文献标识码]A[文章编号]1673-1409(2009)04-N305-02随着社会经济的不断发展,滑坡作为一种地质灾害,其严重的危害性已经给人类的生活造成了极大的影响。由于滑坡发生的地质条件相当复杂,影响因素多且具有不确定性,对其失稳机制、分析的方法以及评判准则等方面存在许多值得研究的地方。滑坡稳定性研究的主要内容是确定地质模型和物理破坏模式以后,给出合理的数学模型,进行滑坡稳定性计算,得出综合评价结果,从而评价目前滑坡稳定状态和可能的变形发展趋
3、势。对滑坡稳定性进行评价的方法分为确定性分析方法和不确定性分析方法,笔者就2类方法的具体类型进行评述。1确定性分析方法按照计算方法的基础理论的不同,确定性分析方法分为极限平衡分析法和弹塑性理论法。1.1极限平衡分析法该方法把岩体看作近似的刚性材料,根据斜坡上的滑体或滑块的力学平衡原理(即静力平衡原理),分析边坡各种破坏模式下的受力状态,以及边坡上的抗滑力与下滑力之间的关系来评价边坡的稳定性。首先需要通过详细的工程地质调查确定可能的滑动面位置和形态,并确定可能的滑动面的强度参数和计[1]算参数,然后确定最小的稳定系数,并与规定的安全系数进行比较,以此来评价滑坡的稳定性。
4、但该方法对于复杂的边坡情况(如考虑土体非均质及各向异性等),不能反映边坡的破坏机制,不能描述边坡屈服的产生、发展过程,也不能提供坡体内应力-应变的分布情况。1.2弹塑性理论法弹塑性理论法主要包括塑性极限平衡法和数值分析法。1)塑性极限平衡法该方法适用于土质斜坡,假定土体为均质、各向同性、连续的线弹性体,按[1]Mohr-Coulomb屈服准则确定稳定系数。虽然能够考虑材料的物理非线性问题,但从几何角度来看,该方法仍然运用小变形近似理论进行分析,对具有大变形特点的斜坡稳定性进行分析时会产生较大的误差。2)数值分析法该方法利用计算机技术,采用全面满足静力许可、应变相容和材
5、料本构关系求边坡的应力分布和变形情况,研究岩体中应力和应变的变化过程,求得各点上的局部稳定性系数,由此判[2]断边坡的稳定性。它的优点是不受边坡几何形状不规则和材料不均匀的限制,可用于连续介质和不连续介质。在求出单元体的力的平衡时,考虑单元体的变形协调,同时还考虑岩土体的破坏准则,从而使[3]得计算结果更加精确合理。该方法主要分为如下几种:①有限单元法。该方法可以处理复杂的边界条件及材料的非均匀性和各向异性,还可以有效地模拟材料的非线性应力应变关系,得到应力场、位移场[4]和滑坡可能的破坏部位。其优点是能部分的考虑岩土体的非均质不连续介质特征,考虑了岩体的应力应变特征
6、,因而避免了将滑坡体视为刚体或过于简化边界条件的缺点,能够更实际地从应力应变方面分[收稿日期]2009-09-01[作者简介]连金芳(1983-),男,2008年大学毕业,硕士生,现主要从事防灾减灾及防护工程方面的研究工作。·306·长江大学学报(自然科学版)2009年12月析滑坡地变形破坏机制。②边界单元法。该方法只需对已知区的边界极限离散化,具有输入数据少的特[5]点。其不足之处为,一般边界单元法得到的线性方程组的关系矩阵是满的不对称矩阵,不便应用有限元中成熟的对稀疏对称矩阵的系列解法。③离散元法。该方法基本上属于一种动态分析的方法,但也不排除静态分析,考虑块体受
7、力后的运动状态,以及由此导致受力状态及系统的变形(块体运动)随时间[6]的变化,模拟边坡失稳的全过程。该方法利用中心差分法解析动态松弛求解,不需要求解大型矩阵,其基本特征是允许各离散块体发生平动、转动甚至分离,弥补了有限元法的介质连续和小变形的限制。其缺点是计算时步需要很小,阻尼系数难以确定等。④快速拉格朗日分析法。根据有限差分法的原理,该方法较能很好地考虑岩土体的不连续性和大变形特性,求解速度较快。其缺点是计算边界、单元网格的划分带有很大的随意性。2不确定性分析方法以极限平衡法为基础,通过引入稳定性计算参数的分布概率求得稳定系数的概率,从而判断滑坡
