边坡稳定评估分析方法研究进展

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边坡稳定评估分析方法研究进展

我国是一个地质灾害频发的国家，每年由于地质灾害对人民群众财产造成了严重的损失，而在

众多地质灾害中滑坡是最主要的一个方面，因此本文有必要对边坡稳定性进行比较深入的研究

和分析，希望能够对岩石工程的广大学者和设计人员起到借鉴作用。

1 边坡稳定性分析评估方法

1.1 定性分析方法

此方法根据对边坡的历史形成进行分析来推断边坡的未来发展状况，分析边坡的主要力学原

理，包括以下方法：

1.1.1 图解法。投影图法是应用赤平极射投影理论，比较常用的有实体比例投影图和赤平极射投

影图，应用于岩体稳定性的计算。

1.1.2 自然历史分析法是对岩坡形成过程中各种毁坏状况和稳定性的影响因素以及边坡发育的地

质因素进行研究，掌握边坡发展状况，对边坡的整体状况进行判断和预测。边坡工程数据库是

一种计算人工实坡、自然斜坡的计算机应用软件，在其基本原理上又发展出了专家系统和工程

类比法等。

1.2 定量分析方法

定量分析方法有确定性分析法和不确定性分析法。

确定性分析法包含极限平衡分析法及数值分析法；不确定性分析法包含可靠度分析法、灰色系

统评价法及模糊综合评价法。

1.2.1 极限平衡分析法。极限平衡分析法是将有脱离趋势的岩体划为小块体，通过这些小块达到

静力平衡时所要求的岩体抗力，求得稳定性安全系数，建立平衡方程的分析方法。大概包含不

平衡推力法、滑楔法等。此方法经历了二维空间和三维空间的两个阶段，把地震等其他因素的

影响也包含在内，建立了锚固岩体边坡的滑体计算模型。

1.2.2 数值分析法。数值分析法在边坡稳定性分析研究中已经应用得非常广泛，将应用数学和计

算机技术相结合产生了可喜的研究成果，例如边界元法、数值流行法、离散元法、非连续变形

分析法。这些方法把岩体内部力的关系变化考虑在内，建立数学模型寻找边坡稳定性的可行性

方案。

边界元法应用显式时间差分法求解动力平衡方程，分析岩体的开挖稳定问题；康德在 20 世纪

80 年代研究出了 FLAC 法，将其程序化和实用化。

数值流行法是应用流行分析中的有限覆盖系统原理和最小位能原理为依据，解决不连续介质的

开裂、错位等大适变形的力学问题。

离散元法的原理是应用牛顿运动定律，利用动态松弛法解平衡方程，适用于非线性变形和物理

场影响下动力稳定问题。

非连续变形分析法建立新的DDA 分析模型，广泛应用于空间三维问题的解决，结合了边界元

和离散元二者的优点得到了广泛的应用。

1.2.3 可靠度分析法。常用于边坡建造的可靠度分析法有一次一阶矩阵法、验算点法（改进的一

次一阶矩阵法）、蒙特卡罗法等；其分析原理是把岩体的负载、性质、破坏机制、地下水等不

确定因素当作计算模型，应用结构工程可靠性理论，根据边坡的实际状况，用破坏概率和可靠

指标来评估边坡的安全性。但是此方法还处于理论的起步阶段，有待进一步的完善。

1.2.4 灰色系统评价法。灰色系统理论是数理统计和控制论相结合，研究部分信息明确、部分信

息不明确的信息系统即灰色系统；应用灰色矩阵、灰色方程等来刻画系统的内在的客观规律。

假设影响边坡稳定性的所有因素所组成的系统为灰色系统，就可应用灰色关联度原理评价来评

价边坡的稳定性，确定影响边坡稳定性因素的程度，进一步运用多因素叠加评估法检测这种非

线性影响因素下的边坡稳定性。该方法简单直观，可操作性强。1.2.5 模糊综合评价法。模糊综

合评价法是运用模糊数学的评价方法将定性评价转换为定量评价，是对多种因素影响下做出的

总体评价，建立模糊评价指标，构建评价矩阵进而进类别评价。其方法为多变量、多影响因素

的边坡稳定性分析方法提供了一种有效的手段，以边坡稳定性等级分类的指标来判断出边坡的

稳定性能。不足之处是带有主观经验性的判断来分配权数，全部的影响要素没有包括进来。

2 近年来比较前沿的边坡稳定评估方法

2.1 突变理论在边坡稳定评估中的应用

突变理论是一门非线性的跨学科研究，在岩石力学界已经得到了广泛的应用，其目标是探索大

自然中的复杂性。其基本原理是用极少的可控制的变量来预测系统的数学模型，应用比较广泛

的突变模型是尖点突变。

2.2 反分析法对边坡稳定性评估中的应用

反分析是假设滑坡未滑动时的状态为极限平衡状态，令稳定性系数为 1,建立平衡方程求解抗剪

强度。

圆弧形滑动面的平衡方程为：【1】

2.3 基于优化智能的边坡稳定评估方法

智能边坡稳定评估方法是基于神经网络评估方法的发展，通过收集工程实施过程中的数据，建

立样本，分析影响边坡稳定性的因素，再通过神经网络进行分析实现，其流程图如图 1所示：

【2】

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摘要：

边坡稳定评估分析方法研究进展我国是一个地质灾害频发的国家，每年由于地质灾害对人民群众财产造成了严重的损失，而在众多地质灾害中滑坡是最主要的一个方面，因此本文有必要对边坡稳定性进行比较深入的研究和分析，希望能够对岩石工程的广大学者和设计人员起到借鉴作用。1边坡稳定性分析评估方法1.1定性分析方法此方法根据对边坡的历史形成进行分析来推断边坡的未来发展状况，分析边坡的主要力学原理，包括以下方法：1.1.1图解法。投影图法是应用赤平极射投影理论，比较常用的有实体比例投影图和赤平极射投影图，应用于岩体稳定性的计算。1.1.2自然历史分析法是对岩坡形成过程中各种毁坏状况和稳定性的影响因素以及边坡发育的地质...

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