基本介紹
- 中文名：土坡穩定極限平衡法
- 外文名：Limit equilibrium method for soil slope stability
- 學科：建築工程
- 定義：套用極限平衡法分析土坡穩定
- 目的：計算土坡穩定性
- 理論：摩爾 - 庫侖理論
土坡穩定性分析,極限平衡法,
土坡穩定性分析
土坡穩定分析是指對土坡滑動面上滑動因素與抵抗因素之間的相互平衡關係的分析。土坡在重力和其他外力作用下都有向下和向外移動的趨勢，如果土坡內的土能夠抵抗住這種趨勢，則此土坡是穩定的，否則就會發生滑動。土坡喪失穩定性時，一部分土體相對其下面土體產生滑動。滑動因素主要包括土體的重力和其他外力在滑動面上促進滑動的切向分力。抗滑因素主要是指土體的抗剪強度產生的抵抗力。邊破穩定性分析是岩土力學與工程中最重要的理論與實踐課題之一 ， 也是經典土力學最早試圖解決而仍未圓滿解決的課題 。近十年來，我國新建了許多水利水電設施、 礦山、港口、高速公路 、鐵路等工程，它們在建設及建成後，形成了大量的邊坡穩定性問題，特別是西部多山地區，公路、鐵路沿線存在大量邊坡，其穩定與否，對整個工程的可靠性、 安全度以及社會經濟效益均有重大影響 。如果不加大研發力度、 完善現有方法，不但會阻礙國內設計、 施工技術的提高，也會浪費國家有限的資金，並且會對地區的發展造成負面影響。另一方面，實際邊坡的設計和穩定性評價，通常需要假定最危險滑動面的 (即臨界滑動面) 的形狀和位置，求出邊坡的最小安全係數。當潛在滑動面被假定為圓弧狀時， 臨界滑動面可以不藉助複雜的最佳化技術就能搜尋出滿意的結果。但一般來講， 無論是由靜力還是由地震力引起的破壞，滑動面都是任意形狀，而不是嚴格的圓弧 。尤其是形狀複雜、材料性質多變的邊坡，其臨界滑動面的形狀與圓弧的差別就越大。因此，任意形狀臨界滑動面的確定及對應的最小安全係數的計算更具有理論價值和實際工程意義。所以，邊坡穩定性分析方法的研究，即屬於土力學的基礎研究，又具有明確的實際工程套用背景。
極限平衡法
極限平衡法是根據斜坡上的滑體或滑塊的力學平衡原理（即靜力平衡原理）分析斜坡各種破壞模式下的受力狀態，以及斜坡上的抗滑力與下滑力之間的關係來評價斜坡的穩定性。該方法以摩爾一庫侖的抗剪強度理論為基礎，將滑坡體劃分為若干垂直土條，建立作用在這些垂直土條上的力的平衡方程式，求解安全係數，即通常所說的條分法，該方法在以下3方面引入了簡化條件：對滑裂面的形狀作出假定，如假定滑裂面形狀為折線、圓弧、對數螺旋線等；放鬆靜力平衡要求，求解過程中僅滿足部分力和力矩的平衡要求；對多餘未知數的數值或分布形狀作假定。上述3個簡化條件使條分法的嚴密性受到損害。20世紀40年代以後。不少學者對條分法作了一些改進，主要通過以下兩個方面體現：探索最危險滑弧位置的規律；對基本假定作了修改和補充。其中畢肖普提出的關於安全係數定義的改變，對條分法的發展起到非常重要的作用。畢肖普等將土坡穩定安全係數定義為沿整個滑裂面的抗剪強度與實際產生的剪應力之比，這就使安全係數的物理意義更明確，而且使用範圍更廣泛。由於其力學模型簡單，故已套用於大量的工程實踐中，積累了豐富的實際經驗 ，而且有依據規範的指導。是占主導地位的一種分析方法，但由於該方法沒有考慮到土體的應力 - 應變性質，不能求出失穩時土體內部各處的應力和應變，所求得的安全係數也只能反映已假定滑面（包括位置和形式）上其大小，並不能反映土坡的破壞機理，不能求出失穩時土體內部各處的應力與應變 。所以，採用這種方法求出的是一種綜合性近似解答。優點：力學模型簡單，使用方便，抓住了問題的主要方面；已積累了豐富的經驗；有規範的指導。
