基于強度系數折減有限元法的土質邊坡穩定性敏感性分析

胡培強 周伏萍 黃傳勝 許濤

摘? 要：土質邊坡穩定性影響因素較多，如何抓住關鍵因素篩選出潛在滑動且安全系數相對較低的邊坡，將是提前成功治理的關鍵。該文基于強度系數折減有限元法，通過簡化的土質邊坡模型，計算得到不同邊坡高度、坡率、土體重度、黏聚力、內摩擦角和地下水位等參數條件下的穩定性系數和無因次單因素分析，從而確定最敏感的參數，為篩選潛在滑動邊坡提供依據。

關鍵詞：邊坡敏感性分析;單因素分析法;穩定性影響因子;邊坡穩定性

中圖分類號：TG156? ? ? ? 文獻標志碼：A

邊坡穩定性一直是地質災害領域的研究熱點課題，與人類的生產生活密切相關。有關邊坡穩定性計算的研究文獻較多，極限平衡法是相對常用的方法[1-3]，該方法無法應用于復雜幾何形狀的邊坡，而應力有限元法[4]和強度系數折減有限元法，能較好地適用于不同的幾何形狀和多種土體組合的地質體。

基于應力或強度系數折減有限元法，利用灰色關聯、正交試驗等方法研究邊坡穩定性影響因素[5-9]，認為邊坡土內摩擦角和黏聚力對穩定性影響最大，但在研究某一個邊坡實例時認為邊坡角度影響要大于土體屬性。雖然多因素分析方法能得到不同影響因素大小排序，但是該方法應用于具體邊坡實例針對性不強，并且需要的參數較多和計算的工作量較大。該文利用簡化的二維邊坡模型，采用邁達斯GTS軟件中強度系數折減有限元法計算不同邊坡高度、坡率、土體重度、黏聚力、內摩擦角和地下水位等參數條件下的穩定性系數，并進行無因次單因素分析，得到邊坡穩定性的影響因子敏感程度，為邊坡防治提供理論依據。

1 邊坡穩定性系數敏感性分析計算方法

邊坡穩定性系數Fs與各影響因子存在一定關系，本次主要考慮的影響因子有邊坡高度h、邊坡坡率m、土體重度γ、土體黏聚力c、土體內摩擦角φ和地下水位hw。所以邊坡穩定性系數可表示為：

3 結論

邊坡高度、坡率、土體重度和地下水位與邊坡穩定性系數呈負相關，說明這些參數越大，邊坡穩定性降低;而土體黏聚力和內摩擦角變大，邊坡穩定性增強。

邊坡穩定性的影響因子敏感程度排序：內摩擦角>黏聚力>坡率>坡高>地下水位>重度。

參考文獻

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