土质边坡稳定性评价方法及应用

张明泽

摘要：在岩土工程勘察工作中，最关键的部分就是评价边坡的稳定性，只有真实可靠的评价结果，才能够保证拟建场地建筑物的安全性和稳定性，避免对工作人员的生命财产安全造成威胁。土质边坡的稳定性评价方法有很多种，主要有传统的极限平衡法、数值分析方法、人工神经网络方法、运动单元法以及条分法和有限元法相结合等多种评价方法，本文详细对这些评价方法进行阐述，以期为相关工作人员提供有用的参考。

关键词：评价方法;土质边坡;稳定性;分析方法

随着我国社会经济的迅猛发展，城市化进程的脚步不断加快，各种工程项目的数量也是与日俱增，工程项目的规模也是越来越大，这就使的在工程项目中，面临的边坡种类也是随之增加。而在工程项目中，土质边坡的稳定性对整个工程有着中观重要的影响，这就需要相关单位能够重视边坡的稳定性，对其开展全面的分析的评价，最大限度的避免由于边坡失稳导致的各种事故发生，这样也能够更好的保证工程质量，避免造成不必要的损失。

一、传统极限平衡法

现如今，我国大多数工程开展对边坡稳定性分析工作时，所采用的方法就是传统极限平衡法，这种分析的方法是基于摩尔-库伦的抗剪强度理论而诞生的一种分析方法，这种方法是将滑坡体进行划分，将其分为合适数量的垂直土条，然后在这些垂直土条建立作用，通过相关的平衡方程式得出安全系数，这种方法也被称之为条分法。条分法有着三个简化条件，分别是：第一，降低对静力平衡的要求，在求解安全系数的过程中，只需要满足一部分力矩和力的平衡要求;第二，对土质边坡的滑裂面形状开展假设，将土质边坡的滑裂面形状假设为对数螺旋线、圆弧以及折线等;第三，假设土质边坡的分布形状以及多余未知数的数值。而这些简化条件在一定程度上影响了条分法的严密性。

极限平衡法在上个世纪40年代中期，有大量的专家学者对这种方法进行了一定的改进，主要是进行了两个方面的改进。分别是补充和修改了基本假定以及对最危险滑弧位置的规律进行探索。这种方法得到了极大的改进，有效的明确了安全系数的物理意义，促使极限平衡法能够被更加广泛的应用到土质边坡的评价之中。这种方法的优点就在于能够被广泛的应用到各種土质边坡的评价之中，但是缺乏针对性和严密性，使得其可靠性受到了较大的影响。

二、运动单元法

通过运动单元法对岩土工程的极限开展评价和分析，属于比较典型的求塑性极限值问题，比如分析挡土墙的极限土压力、边坡稳定性以及地基极限承载力等。由于岩土工程塑性区的范围、边界以及受力情况没有经过分析都是难以确定的，而对岩土工程的塑性极限开展分析也是比较复杂的工作。在其中最为关键的问题就是分析边坡的稳定性以及计算边坡的安全系数，而开展这些工作就要根据已经确定为最危险的滑动面开展分析。但是，这种方法得出的边坡安全系数偏大，无法有效的估计其中的计算误差，极大的影响最终结论，不能保证计算结果的可靠性。然而，这种方法能够经过严谨的自动搜索过程，有效的确定边界条件的最小安全系数，并从中获取满足约束方程的最小安全系数，可以有效的确定最危险的滑动面以及塑性华东区，从而有效的增强了分析结果的准确度以及可靠度。所以，这种方法有着十分严谨的岩土工程极限分析，可以很好的被应用在各种不同的地质条件之中，能够有效的对几何形状复杂的岩土工程开展极限分析。

三、人工神经网络方法

边坡系统并不是一个封闭的独立系统，而是一个即开放又复杂的系统，是由多种边坡稳定性造成影响的因素经过非线性耦合作用之后所得出的结果，主要有岩体的结构、土质边坡额高度、岩体风化作用以及岩石的强度特性等，都是会对岩体稳定性造成影响的基本因素，而施工的方式以及水的作用都会对边坡的稳定性产生直接的影响。这些因素有些是可以被确定的，由于大多数的影响因素都有模糊性、随机性以及可变性等特点，有着很强的不确定性，这些不同的影响因素对边坡岩体的稳定性所造成的影响并不是固定的，而是随着其他因素的变化而变化，各种影响因素之间还有着十分紧密的非线性关系。所以，在对边坡稳定性开展分析时，就要结合施工现场的实际情况，动态化的对各种参评因素进行选择，从而客观的对边坡的稳定状态进行识别。

而随着近些年来科学技术的迅猛发展，神经网络技术也获得了长足的进步，这种技术有着很强自主学习、联想记忆的能力，还有着很高的容错性，这就使得智能化研究边坡稳定性状态提供了良好的技术支持。有研究资料显示，通过应用这种方法，对41个实例进行分析，结果与人工分析的准确性不相上下，是一种有效的分析措施。

四、数值分析方法

随着现代计算机技术的迅猛发展，在边坡的稳定性分析之中，数值分析方法被大范围的应用到了分析边坡稳定性的工作之中，其中主要使用的方法有：有限单元法、流形元法以及非连续变形分析法等多种方法。并且，动力分析法也是一种有效的分析方法，这种方法是起源于动力分析法，最早只可以分析一维问题，而现如今可以对二维以及三维的问题进行分析，并且也不再仅仅只能够对饱和土体的发展进行分析，而是可以对多相非饱和土体开展分析，其适用范围相比过去，有了很大的提高。

五、有限元法结合条分法

在开展土质边坡的稳定性分析工作时，通常是通过极限平衡法开展，而在分析粘性土质边坡时，则通过条分法进行分析。如果土质边坡出现渗流作用，由于通常情况下工程都是通过简化方法对土质边坡进行计算，往往会对低下水的渗流忽略或者是一带而过，没有对渗流作用加强重视。在有些特别的工程项目中，渗流的位置分布比较复杂，这就导致简化方法无法有效的对工程项目开展全面的分析。一旦在边坡中出现了水头差过大的问题或者是应用降水措施的过程中，这就都会使得渗流的不利作用也会大大提升，使用简化方法对结构进行计算就无法得出准确的结果。将渗流有限元法融入其中，可以有效的对渗流场进行模拟，这样就可以保证评价结果的准确性。因此，可以根据工程现场的实际情况，将这两种方法相结合开展对边坡稳定性的分析和评价工作，充分发挥这两种分析方法的优势，保证计算结果的准确性。

六、结束语

总而言之，随着各种工程项目的规模不断扩大，在工程建设的过程中也会遇到更多类型的边坡，这些边坡的高度和规模也是越来越大，保证边坡的稳定性对整个工程有着至关重要的影响。所以，本文就对其中几种方法开展了全面的分析，希望可以给广大的工程企业和相关工作人员提供有用的参考，促进我国建筑事业的良性发展。

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