土質邊坡穩定性評價方法及應用

張明澤

摘要：在巖土工程勘察工作中，最關鍵的部分就是評價邊坡的穩定性，只有真實可靠的評價結果，才能夠保證擬建場地建筑物的安全性和穩定性，避免對工作人員的生命財產安全造成威脅。土質邊坡的穩定性評價方法有很多種，主要有傳統的極限平衡法、數值分析方法、人工神經網絡方法、運動單元法以及條分法和有限元法相結合等多種評價方法，本文詳細對這些評價方法進行闡述，以期為相關工作人員提供有用的參考。

關鍵詞：評價方法;土質邊坡;穩定性;分析方法

隨著我國社會經濟的迅猛發展，城市化進程的腳步不斷加快，各種工程項目的數量也是與日俱增，工程項目的規模也是越來越大，這就使的在工程項目中，面臨的邊坡種類也是隨之增加。而在工程項目中，土質邊坡的穩定性對整個工程有著中觀重要的影響，這就需要相關單位能夠重視邊坡的穩定性，對其開展全面的分析的評價，最大限度的避免由于邊坡失穩導致的各種事故發生，這樣也能夠更好的保證工程質量，避免造成不必要的損失。

一、傳統極限平衡法

現如今，我國大多數工程開展對邊坡穩定性分析工作時，所采用的方法就是傳統極限平衡法，這種分析的方法是基于摩爾-庫倫的抗剪強度理論而誕生的一種分析方法，這種方法是將滑坡體進行劃分，將其分為合適數量的垂直土條，然后在這些垂直土條建立作用，通過相關的平衡方程式得出安全系數，這種方法也被稱之為條分法。條分法有著三個簡化條件，分別是：第一，降低對靜力平衡的要求，在求解安全系數的過程中，只需要滿足一部分力矩和力的平衡要求;第二，對土質邊坡的滑裂面形狀開展假設，將土質邊坡的滑裂面形狀假設為對數螺旋線、圓弧以及折線等;第三，假設土質邊坡的分布形狀以及多余未知數的數值。而這些簡化條件在一定程度上影響了條分法的嚴密性。

極限平衡法在上個世紀40年代中期，有大量的專家學者對這種方法進行了一定的改進，主要是進行了兩個方面的改進。分別是補充和修改了基本假定以及對最危險滑弧位置的規律進行探索。這種方法得到了極大的改進，有效的明確了安全系數的物理意義，促使極限平衡法能夠被更加廣泛的應用到土質邊坡的評價之中。這種方法的優點就在于能夠被廣泛的應用到各種土質邊坡的評價之中，但是缺乏針對性和嚴密性，使得其可靠性受到了較大的影響。

二、運動單元法

通過運動單元法對巖土工程的極限開展評價和分析，屬于比較典型的求塑性極限值問題，比如分析擋土墻的極限土壓力、邊坡穩定性以及地基極限承載力等。由于巖土工程塑性區的范圍、邊界以及受力情況沒有經過分析都是難以確定的，而對巖土工程的塑性極限開展分析也是比較復雜的工作。在其中最為關鍵的問題就是分析邊坡的穩定性以及計算邊坡的安全系數，而開展這些工作就要根據已經確定為最危險的滑動面開展分析。但是，這種方法得出的邊坡安全系數偏大，無法有效的估計其中的計算誤差，極大的影響最終結論，不能保證計算結果的可靠性。然而，這種方法能夠經過嚴謹的自動搜索過程，有效的確定邊界條件的最小安全系數，并從中獲取滿足約束方程的最小安全系數，可以有效的確定最危險的滑動面以及塑性華東區，從而有效的增強了分析結果的準確度以及可靠度。所以，這種方法有著十分嚴謹的巖土工程極限分析，可以很好的被應用在各種不同的地質條件之中，能夠有效的對幾何形狀復雜的巖土工程開展極限分析。

三、人工神經網絡方法

邊坡系統并不是一個封閉的獨立系統，而是一個即開放又復雜的系統，是由多種邊坡穩定性造成影響的因素經過非線性耦合作用之后所得出的結果，主要有巖體的結構、土質邊坡額高度、巖體風化作用以及巖石的強度特性等，都是會對巖體穩定性造成影響的基本因素，而施工的方式以及水的作用都會對邊坡的穩定性產生直接的影響。這些因素有些是可以被確定的，由于大多數的影響因素都有模糊性、隨機性以及可變性等特點，有著很強的不確定性，這些不同的影響因素對邊坡巖體的穩定性所造成的影響并不是固定的，而是隨著其他因素的變化而變化，各種影響因素之間還有著十分緊密的非線性關系。所以，在對邊坡穩定性開展分析時，就要結合施工現場的實際情況，動態化的對各種參評因素進行選擇，從而客觀的對邊坡的穩定狀態進行識別。

而隨著近些年來科學技術的迅猛發展，神經網絡技術也獲得了長足的進步，這種技術有著很強自主學習、聯想記憶的能力，還有著很高的容錯性，這就使得智能化研究邊坡穩定性狀態提供了良好的技術支持。有研究資料顯示，通過應用這種方法，對41個實例進行分析，結果與人工分析的準確性不相上下，是一種有效的分析措施。

四、數值分析方法

隨著現代計算機技術的迅猛發展，在邊坡的穩定性分析之中，數值分析方法被大范圍的應用到了分析邊坡穩定性的工作之中，其中主要使用的方法有：有限單元法、流形元法以及非連續變形分析法等多種方法。并且，動力分析法也是一種有效的分析方法，這種方法是起源于動力分析法，最早只可以分析一維問題，而現如今可以對二維以及三維的問題進行分析，并且也不再僅僅只能夠對飽和土體的發展進行分析，而是可以對多相非飽和土體開展分析，其適用范圍相比過去，有了很大的提高。

五、有限元法結合條分法

在開展土質邊坡的穩定性分析工作時，通常是通過極限平衡法開展，而在分析粘性土質邊坡時，則通過條分法進行分析。如果土質邊坡出現滲流作用，由于通常情況下工程都是通過簡化方法對土質邊坡進行計算，往往會對低下水的滲流忽略或者是一帶而過，沒有對滲流作用加強重視。在有些特別的工程項目中，滲流的位置分布比較復雜，這就導致簡化方法無法有效的對工程項目開展全面的分析。一旦在邊坡中出現了水頭差過大的問題或者是應用降水措施的過程中，這就都會使得滲流的不利作用也會大大提升，使用簡化方法對結構進行計算就無法得出準確的結果。將滲流有限元法融入其中，可以有效的對滲流場進行模擬，這樣就可以保證評價結果的準確性。因此，可以根據工程現場的實際情況，將這兩種方法相結合開展對邊坡穩定性的分析和評價工作，充分發揮這兩種分析方法的優勢，保證計算結果的準確性。

六、結束語

總而言之，隨著各種工程項目的規模不斷擴大，在工程建設的過程中也會遇到更多類型的邊坡，這些邊坡的高度和規模也是越來越大，保證邊坡的穩定性對整個工程有著至關重要的影響。所以，本文就對其中幾種方法開展了全面的分析，希望可以給廣大的工程企業和相關工作人員提供有用的參考，促進我國建筑事業的良性發展。

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