极限平衡法研究现状

1.绪论1.1边坡的灾害在人类工程中的自然边坡和人工边坡经常考虑边坡稳定性，边坡失稳会造成巨大的人员伤害和经济损失，正如一些专家们所说的那样，边坡失稳产生的滑坡现象已变成同地震和火山相并列的全球性三大地质灾害之一。

据统计，我国每年由于滑坡所造成的损失达数亿元，严重危害着人民的生命和财产安全，由于这些严重事实的存在，致使人类与滑坡灾害作斗争的努力始终没有中断。

由于人们不懈的努力，在认识滑坡机理、完善边坡稳定分析理论和方法、开发滑坡治理技术和滑坡预报等方面不断取得新的研究成果和进展。

因此有必要进行边坡的变形和破坏进行研究，对可能出现失稳或者已经失稳的边坡工程进行稳定分析，保证边坡工程的稳定性。

边坡岩、土体在一定坡高和坡角条件下的稳定程度。

按照成因、边坡稳定性，边坡分为天然斜坡和人工边坡两类，后者又分为开挖边坡和堤坝边坡等。

按照物质组成，边坡分为岩体边坡、土体边坡,以及岩、土体复合边坡3种。

按照稳定程度，分为稳定边坡、不稳定边坡，以及极限平衡状态边坡。

不稳定的天然斜坡和设计坡角过大的人工边坡，在岩、土体重力,水压力，振动力以及其他外力作用下,常发生滑动或崩塌破坏。

大规模的边坡岩、土体破坏能引起交通中断，建筑物倒塌，江河堵塞，水库淤填，给人民生命财产带来巨大损失。

研究边坡稳定性的目的，在于预测边坡失稳的破坏时间、规模，以及危害程度，事先采取防治措施，减轻地质灾害，使人工边坡的设计达到安全、经济的目的。

1.2我国边坡稳定性分析的发展及防治边坡破坏的类型很多，常见的是崩塌和滑坡。

陡坡前缘部分岩、土体突然与母体分离，翻滚跳动崩坠崖底或塌落而下的过程和现象，称为崩塌。

边坡部分岩、土体沿着先前存在的地质界面，或新形成的剪切破坏面向下滑动的过程和现象，称为滑坡。

在边坡破坏中，滑破是最常见，危害最严重的一类。

所有的边坡失稳，均涉及到边坡岩、土体在剪切应力作用下的破坏。

因此，影响剪切应力和岩、土体抗剪强度的因素，都影响边坡的稳定性。

加筋路堤稳定性分析的极限平衡法研究摘要：在加筋路堤设计及施工中，确定加筋后路堤稳定性的计算方法尤为重要，工程中普遍运用极限平衡法求解安全系数来确定最不利滑动面。

通过对比分析常见的各种极限平衡方法，结合工程实践，研究加筋土路堤破坏机理，尝试推导出更易于计算及可靠性较好的安全系数公式，使加筋土体路堤稳定性计算理论更贴合工程实际。

关键词：道路工程；加筋土路堤；路堤稳定性；极限平衡法；安全系数中图分类号：u416.1+2 文献标识号：a 文章编号：2306-1499（2013）05-（页码）-页数在路基工程中，常会出现路基路堤沉降、路堤滑移等路基稳定性问题，这些问题大多数是由地基软弱、自身的抗剪强度不够引发的。

加筋路堤，即路堤施工过程或后期加固工程中，在路堤土体中加入土工加筋材料，通过土工加筋材料的自身抗拉强度和其与土体之间的相互的类摩擦作用来提高土体的抗剪强度，以达到有效提高路堤稳定性的目的。

加筋路堤具有韧性良好、适用性强、防震性能高、造价低廉等优点，在路堤加固治理工程中有着很好的应用前景。

加筋路堤的设计施工过程中，最重要是考虑加筋路堤的稳定性，常用极限平衡法进行计算。

对于这种计算方法，国内外诸多专家进行了研究，jewell对加筋土陡坡进行极限分析并给出加筋土坡的设计图表[1]；吴雄志等假定破裂面为一通过坡脚的斜平面，得到了土工织物加筋土坡稳定的上限解[2]；杨雪强考虑加筋的变形效应和强度效应，以过坡脚的平动破坏推导出竖直加筋路堤极限稳定高度的上限解[3]；王钊等假定破裂面为对数螺旋线，推导出加筋土坡临界高度解[4]；肖成志等对土工格栅均布加筋土坡的稳定性给出了上限解法，确定了加筋土坡临界高度的上限和稳定数[5]等。

本文在归纳总结前人理论的基础上，结合工程实际，提出更加完善的计算路堤稳定性计算公式及安全系数的选取方法。

1.加筋路堤的稳定性分析1.1加筋土的加固机理土体具有抗压强度高、抗剪强度低的特点。

极限平衡法在边坡稳定性分析中的研究现状发布时间：2022-11-10T06:34:46.718Z 来源：《中国建设信息化》2022年第7月第13期作者：杜宇[导读] 滑坡灾害一旦发生，往往规模大、速度快、后果严重。

杜宇江苏省地质工程有限公司·江苏南京·210000摘要滑坡灾害一旦发生，往往规模大、速度快、后果严重。

我国地大物博，人口众多，随着近年来的经济发展和工程建设，边坡治理需求日益增加，论文简述了滑坡理论研究的必要性，介绍了自十八世纪以来，国外极限平衡法的发展历程和技术分支。

同时简述了自上个世纪80年代以来，我国的极限平衡法理论发展情况。

关键词：边坡、滑坡、极限平衡法、地质灾害1.1 前言滑坡是一种比较常见的地质灾害，它是指斜坡的岩土体在重力、载荷和孔隙水压力等因素的影响下，沿着贯通的破坏面滑动的现象。

滑坡的形成受很多因素的影响，内因是主要影响因素，起着控制作用，它包括岩土体本身的类型、性质、成分、结构和地质构造、初始应力等，外因往往是诱发因素，包括降水、地震、风化作用、流水冲刷、孔隙水压力、工程载荷和人工挖方堆放等，使岩土体或其相关接触面强度降低而减弱自身的抗滑力，由于外部因素存在一定的突发性，使滑坡灾害难以及时准确地进行预报。

边坡一直伴随于人类社会的发展进程中，因为其分布广、性质复杂、规模一般较大，其发生灾害时往往也具有规模大，范围广，发生快，破坏力高的特性，尤其是自然边坡，在地震暴雨情况下更容易形成滑坡、崩塌等地质灾害。

尤其对于人员聚集区，滑坡将造成极大的社会危害。

如近年来发生的1·11云南镇雄特大滑坡事故：2013年1月1日，云南省镇雄县因连日暴雨，地表雨水不能及时排泄而长时间冲刷周边山坡松散土层，最终导致边坡失稳，约20万m3的土石冲毁、掩埋了十几户民房，造成了约50人的伤亡；8·12陕西特大滑坡事故：2015年8月12日，陕西省山阳县境内山体因受溶洞和地质活动的影响，从蠕变逐渐发展成为滑坡事故，滑坡土石量超过100万m3，造成六十余人遇难；7·23贵州水城特大滑坡事故：2019年7月23日，因多日连续暴雨，土质边坡积水液化后形成大规模、超远程的滑坡灾害，造成了22人遇难，多人失联，二十余房屋损毁。

基于极限平衡法及有限元法的边坡稳定性综合分析随着城市建设的快速发展，边坡工程在现代土木工程中扮演着重要的角色。

边坡工程的稳定性分析是边坡设计的基础，对于预防边坡灾害和保障工程安全具有重要意义。

目前，常用的边坡稳定性分析方法主要有极限平衡法和有限元法。

本文将结合这两种方法，进行边坡稳定性的综合分析。

极限平衡法是一种经验法，它基于土体的界面平衡原理和力学基本原理，运用边坡倾覆和滑动的平衡条件，来判断边坡的稳定性。

极限平衡法根据土体的内摩擦角和抗剪强度，计算边坡的安全系数，并判断边坡的稳定性。

在进行极限平衡法分析时，需要确定土体的物理性质和工程参数，如土体重度、土体摩擦角和土体的抗剪强度等。

还需要确定边坡的几何参数，如边坡的高度和坡度等。

通过计算这些参数，可以得到边坡的稳定状态。

有限元法是一种数值分析方法，它基于土体的弹性力学和塑性力学原理，通过将边坡划分为无数个小单元，利用节点间的位移和应力关系，求解边坡的力学行为和变形情况。

有限元法需要建立边坡的有限元模型，并进行边界条件的设定，如边坡的支撑情况和外载荷等。

通过求解有限元模型的位移和应力场，可以得到边坡的力学行为和变形情况。

根据土体的破坏准则（如 Mohr-Coulomb准则），可以计算边坡的稳定系数，并判断边坡的稳定性。

与极限平衡法相比，有限元法可以更准确地描述边坡的力学行为和变形情况，同时考虑了土体的非线性和复杂边界条件。

有限元法需要建立复杂的有限元模型，并对模型的参数和边界条件进行合理的设定，需要较多的计算资源和时间。

在实际工程中，通常将极限平衡法作为快速预估和初步设计的工具，将有限元法作为精细分析和优化设计的工具。

基于极限平衡法和有限元法的边坡稳定性综合分析，可以充分考虑土体的力学行为和变形特性，得到较为准确和可靠的边坡稳定性评价结果。

在进行边坡工程的设计和施工中，可以根据不同的需求和精度要求，选择合适的分析方法，并结合实际工程经验，进行边坡稳定性的评估和优化设计，以确保工程的安全可靠性。

极限平衡理论的应用分析极限平衡理论较常用于边坡稳定性分析，因可快速得到一潜在滑动面及其安全系数，但其假设较简单较不考虑岩土实际行为。

本研究根据某一实例，由极限平衡理论的临界滑动面进行分析，接下来根据其安全系数加以讨论，有一定的现实意义。

标签：边坡稳定性极限平衡理论应用分析由于近年来边坡灾害层出不穷，所以在边坡开发前，应审慎评估边坡安全性，因此边坡稳定分析是不可或缺的过程。

一般工程界分析边坡稳定问题，大致可分为极限平衡理论与数值分析法，极限平衡理论为岩土在极限状态下计算力或力矩平衡方法，与岩土组合律无关；另外则为采用岩土应力-应变关系数值分析方法，如有限元素法、有限差分法等。

极限平衡方法用以评估边坡稳定已有相当多年的历史，其主要假设为所考虑的可能滑动土体范围内均达极限塑性状态，以寻求力、力矩或能量平衡。

极限平衡方法所以能为工程界所接受并加以使用，主要是其简易且可得到不错结果。

但该法无法确切反应边坡行为，除非边坡已接近临界状态，即安全系数接近或甚至小于1.0[1]。

随着数值分析方法演进及计算能力提升，极限平衡方法有效性逐渐受到存疑[2]。

本研究使用Pcstabl 程序程序由美国普渡大学Siege 于1974 年所开发，并且不断发展新的功能。

程序中有Bishop、Janbu 及Spencer 等切片分析法可求取边坡安全系数及可能滑动破坏面位置。

此外对于异向性的岩土、地下水位、地表荷重、地震力等均能加以分析，其应用于边坡相关问题分析上相当普遍[3]。

本研究采用Pcstabl5m Janbu切片分析法，此法可解决不规则地形与不同剪力强度土层边坡稳定问题，滑动面可为任意形状，且滑动面上与滑动土体内任意位置应力皆可计算[4]。

实务工程设计常使用极限平衡理论，因可快速求得安全系数与可能滑动面。

而安全系数一般可由力平衡或力矩平衡求得，如式（1）所示。

但由于极限平衡理论假设沿边坡滑动面上的每一点均同时达到极限状态，即滑动面上每一点安全系数均相同，与实际边坡破坏并不相符[5]。

边坡稳定性极限平衡法分析:：边坡稳定性问题一直是岩土工程界的一个重要研究内容，它涉及矿山工程、土木工程、铁路公路工程、水利水电、港口、废渣及垃圾处理等诸多工程领域，以及山坡、岸坡等自然领域。

本文介绍了边坡稳定性分析中比较常用的方法极限平衡法的基本原理，并且以某煤矿坡建筑场区为例说明了其应用，并给出相应的支护加固方案。

论文关键词：边坡稳定性，极限平衡法，边坡支护加固1．引言边坡(斜坡)是人类工程和经济活动中最普遍的地质地貌环境。

它是岩石圈的天然地质和工程地质的作用范围内具有露天侧向临空面的地质体，是广泛分布于地表的一种地貌形态。

边坡稳定性研究已有一百多年的历史，特别是近几十年来，随着环境保护与减轻自然灾害十年活动在我国的开展，边坡稳定性评价与滑坡预测已经成为具有特色的工程地质课题之一。

对于煤矿岩石高边坡极限平衡法，影响稳定性的因素总体上分为地质因素及非地质因素两类发表论文。

前者是滑坡发生的地质基础条件，后者则为滑坡的发生提供了外动力因素和触发条件。

影响边坡稳定状态的地质因素包括边坡岩体的结构特性、介质结构特性、地下水状态、水文地质条件及地应力等;非地质因素包括大气降雨、振动、坡脚切层开挖以及边坡下面地下开采等。

2．边坡稳定性分析边坡稳定性分析理论在国内外的发展经历了一个很长的历史时期，国内外不少专家学者对其进行过研究，稳定性分析方法很多，如：定性分析方法，定量分析方法，不确定分析方法，确定性和不确定性方法的结合，物理模拟方法等。

2.1极限平衡法基本原理现在边坡稳定性分析中比较常用的方法是极限平衡法。

该方法基于该原理的方法很多，如瑞典圆弧法、Bishop法、Janbu法、Sarma法、Morgenstern-Price法极限平衡法，Spencer法，不平衡推力法等，并且开发了相应的计算机程序。

极限平衡法的基本原理是根据边坡破坏的边界条件，应用力学分析研究的方法，对可能发生的滑动面，在各种荷载作用下进行理论计算和抗滑强度的力学分析。

基于极限平衡法及有限元法的边坡稳定性综合分析1. 引言1.1 研究背景边坡稳定性问题一直是土木工程领域中的热点难题，其解决既关系到人们的生命财产安全，也直接影响工程的质量和成本。

随着我国城市化进程的加快，大量的基础工程、水利工程、交通工程等都需要进行边坡设计与分析，而边坡稳定性是这些工程的关键问题之一。

当前，边坡稳定性分析方法主要有两种，即基于极限平衡法和基于有限元法。

极限平衡法是一种较为经典的边坡稳定性分析方法，它通过假设边坡体处于平衡状态，根据静力平衡和强度准则来评估边坡的稳定性。

而有限元法是一种基于数值模拟的方法，可以更为准确地考虑边坡体内部的应力和变形情况，但也需要较为复杂的计算和较高的计算资源。

本文将结合极限平衡法和有限元法，对边坡的稳定性进行综合分析。

通过比较两种方法的优缺点，确定在实际工程中的适用范围和条件，为工程设计提供科学依据。

本文还将通过案例分析和结果讨论，验证该方法的有效性，并对未来的研究方向做出展望。

1.2 研究意义边坡稳定性分析是岩土工程领域的重要研究课题，具有重要的理论和实践意义。

边坡稳定性分析可以帮助工程师评估和预测边坡的稳定性，有效地指导工程建设和维护工作。

在城市建设和交通基础设施建设中，边坡稳定性是保障工程安全的关键因素之一。

研究边坡稳定性不仅可以有效预防边坡滑坡和坍塌等灾害事故的发生，还可以提高工程的可靠性和持续性。

基于极限平衡法及有限元法的边坡稳定性综合分析，可以综合利用两种方法的优势，更加准确地评估和预测边坡的稳定性。

极限平衡法能够较为简便地确定边坡的稳定系数，而有限元法则可以更加精细地分析边坡的应力和变形特性。

结合两种方法，可以在较短的时间内得到较为可靠的边坡稳定性分析结果，为工程设计和施工提供重要参考。

对于边坡稳定性综合分析的研究具有重要的实际意义，将为岩土工程领域的发展和工程实践提供有力支持。

【研究意义】.1.3 国内外研究现状在边坡稳定性分析领域，国内外学者们进行了大量的研究工作，取得了一系列成果。

基于极限平衡法和有限元法的边坡稳定分析研究摘要：我们先通过一些最为传统的极限平衡方法和有限元法结合在一起进行有效的稳定分析，首先要使用有限的元法来计算好土体单元中的正应力或者是切应力，然后在根据其中的极限平衡原理来进行计算边坡系数中的稳定安全性，并且要确定好可能滑动的形状或者是位置，算例来表明，此种方法不仅仅能够有效计算到更好的安全系数，也能够得到边坡土体各处的应力、应变、位移等信息，进而也可以全面的评价好边坡的稳定性进行有效参考。

关键词：边坡稳定；极限平衡法；安全系数前言到了目前为止，计算好边坡中的稳定性中的各种方法最为主要的有极限平衡方法还有一些有限的元法。

极限平衡方法也可以分成毕肖、简布、摩根斯坦—普赖斯、斯宾塞等方法，此种方法也是由于其中的原理非常的清晰，计算好简便，在实际工程中最为常用的方法，有限元法又可以分成强度折碱的方法，容重的增加方法，极限平衡有限元等方法，最后在通过有限元计算，这样不仅可以得到边坡稳定中的安全系数，也是可以了解好各处的应变力还有位移等各种有效信息，其中的优越性也是非常明显。

此文使用了极限平衡有限元法来进行边坡稳定分析，其中的基础思路是，根据工程中的实际情况剖分有限元网格，最后在对边坡来对有限的元进行有效分析，从中就可以得到每个单元中的正应力还有切应力，最后在根据极限平衡原理计算好其边坡的稳定安全系数，并且确定好可能滑动面的形状还有各自的位置。

算例分析来说明，分析中的成果总体非常可靠，也能为边坡稳定性能的安全进行有效评价提供有效参考。

一、计算原理1安全系数的定义采用了极限平衡中有限元的方法来进行边坡稳定分析的时候，为了能够与传统极限平衡法保持一致，然后在使用更加标准的安全系数的评价，极限平衡有限元法计算边坡稳定安全系数就可以用公式来表明：综上讲述的把所有的有限元计算结果，结合好极限平衡各种原理，计算中也可以得到边坡中的稳定安全系数是1.287，可能滑动的面就如图5所示，为了可以有效验证好成果中的可靠性，使用了简化毕肖普法对此种边坡进行分析。