边坡稳定性的问题,人们的认识最早是从滑坡现象开始的,滑坡现象造成的巨大损失促使人们对边坡稳定进行研究。早期人们对边坡的研究,大多是以长期观测的资料为根本,采用地质历史分析方法来定性的描述。到了20世纪60年代初,人们认识到必需将地质分析与力学机制分析有机的结合起来,才能更好地研究边坡的稳定性。这期间,人们分析边坡稳定性主要采取的是刚体极限平衡法。进入80年代以来,随着计算技术的高速发展,很多数值分析方法逐渐发展起来。近年来,人们也引入了一些新理论到边坡的研究当中,它们从不同的方面,对边坡体的结构还有影响边坡稳定性的因素等进行分析,从而极大地促成了边坡稳定性研究的进一步发展。87636
以下是一些边坡稳定的分析方法:
1 基于极限平衡理论的分析方法
(1)极限平衡方法
将有可能发生滑动的边坡土体沿其中一个滑动面切成很多个竖条或斜条,在分析条块受力的前提下写出整个滑动土体的力或力矩平衡方程,并以此为凭借确定边坡的稳定安全系数,这种方法称为极限平衡法方法。论文网
(2)极限分析法
因为极限平衡法在力学上运用了一定的简化假定,这样所得结果与边坡体系的真实状态略有出入,甚至有时会有明显的偏差发生,同时对复杂土层及土工结构,计算量较为巨大。为此,Lysmer(1970),Chen(1975)将力学上的极限分析方法引入到土力学中,从而较好的补充了极限平衡方法的不足之处。
2 数值分析方法
(1)有限单元法
与极限平衡法相比,有限单元法是一种新的数值分析方法。它的基础是连续介质力学,它是将要分析的区域离散成数量有限个只在结点处相连的更小的区域,即所谓的有限元,然后在离散后的单元中采取低阶多项式插值,建立单个单元的刚度矩阵,再在能量变分原理的基础上集合形成总的刚度矩阵,最后加上初始条件和边界条件,对整个矩阵进行求解。边坡不规则的几何形状或者不均匀的材料,并不会对有限元法形成限制,与此同时,有限元解还能提供应力、应变的所有信息,而且极限平衡理论方法无法做到这一点,所以要分析边坡的稳定性,有限元法是一个比较好比较合理的选择。
(2)考虑介质非连续的分析方法
因为岩土的材料特性非常复杂,而且还是非连续的材料,所以也自然而然的产生了一些能够合理分析这种材料的新的数值分析方法。例如Cundall(1979)提出了一种分析颗粒状材料性质的方法,称为DEM法(离散单元法)。FLAC法(快速拉格朗日法)就是以此为基础变化发展起来的,它是一种处理不连续、各向异性、不均匀和非线性材料的新型数值方法,可以广泛应用,因此近年来得到很大发展。