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1引言土石坝稳定性分析常用的方法主要是极限平衡法和有限元法。
极限平衡法以毕肖普法、摩根斯顿-普赖斯法、Spencer法、Sarma法、楔形体法等[1-4]为代表，有限元法以强度折减法[5]为代表。
随着土地本构模型（摩尔库仑模型、邓肯张模型、Drucker-Prager模型等）理论应用成熟和有限元软件开发应用，强度折减法越来越多地应用到工程实际，为工程设计提供印证，如边坡、坝坡、隧道、基坑等有限元分析，并趋于成熟。
近年来，国内学者对强度折减法的应用开展了大量工作：李小春[6]采用强度折减法对边坡的多滑面进行了模拟，认为该方法得到的多级滑动面与现场监测数据吻合较好。
王曼等[7]采用ABAQUS软件的强度折减法分析了边坡的稳定性，确认其计算结果的合理性。
王作伟等人[8]采用强度折减方法计算了边坡的极限上限，对比验证强度折减法与传统极限平衡法具有良好的适应性。
雷艳等[9]采用强度折减法对土石坝坝坡进行稳定分析，得出的安全系数与塑型区域可为工程提供借鉴。
以上研究均取得了较好的研究成果，表明强度折减法用于工程实际分析边坡、坝坡稳定性是可行合理的。
故本文基于以上研究，采用ABAQUS软件结合强度折减法对某均质土石坝进行稳定性分析计算，并从水利工程建设管理的角度，浅析建设管理对工程质量的控制。
2强度折减法所谓强度折减法是指给一强度折减系数F r[10]，采用公式（1）和（2）将土体抗剪强度指标进行降低，导致土体逐渐失稳，土体单元发生塑性变形，当临界失稳时，折减系数就是边坡对应的安全系数。
具体公式如下所示：c m=c/F r（1）φm=arctan（tanφ/F r）（2）式中，c和φ为土体的抗剪强度指标（粘聚力和内摩擦角）；c m和φm是折减后的抗剪强度；F r是强度折减系数。
强度折减法精髓在于降低土地的抗剪强度指标，使土地单元应力不能配套而失稳。
3土石坝稳定性分析某均质土石坝，最大坝高100m，正常蓄水位在坝高90m处，坝顶宽8m，上下游坡比为1∶3√，坝体材料密度为2200kg/m3，强度参数如表1所示。
边坡稳定性分析中摩根斯坦-普莱斯法与有限元强度折减法的差异比较摘要：通过建立非均质大坝坝坡模型，计算坝坡关键点的位移变化，用摩根斯坦方法计算边坡安全稳定系数。
计算结果表明：在非均质坝坡中强度折减法所计算的安全系数与摩根斯坦-普莱斯法计算的安全系数很接近，但滑裂面差异大。
关键词：边坡稳定；摩根斯坦-普莱斯法；有限元强度折减法；1、引言在边坡稳定性计算方法中，刚体极限平衡法中的摩根斯坦-普莱斯法（M-P）由于可用于任意滑动面，收敛性较好，在水利边坡工程中应用比较普遍；而强度折减法由于考虑了土体的变形影响，而且没有假设滑动面的形状和土条间的相互作用力，因而从理论上讲逻辑更严密，结果更可靠。
本文分别利用水利岩土行业常用软件GEO-SLOPE/W软件中的摩根斯坦-普莱斯法和Midas岩土软件里面的强度折减法对我区某心墙土石坝工程进行计算分析。
2、摩根斯坦法摩根斯坦法（M-P）由Morgenstern和Price创建于1965年的一种土坡稳定分析方法，该方法满足力矩平衡和力的平衡，可用于任意滑动面，条块间的法向力与剪切力的比值通常用半正弦函数、、削峰正弦、梯形等多种函数与一个待定比例系数的乘积表示［1］。
但由于此法在计算当中存在假设，首先此法假设土体条块是不变形刚体，其次是每块图条的安全系数相同，所以计算结果必然存在误差。
3、有限元强度折减法强度折减法就是把土体抗剪强度参数和用进行折减，然后用折减后的抗剪强度参数和取代原来的抗剪强度参数和，不断进行折减，直到程序不收敛为止。
对于摩尔-库伦材料模型其迭代表达式如下［2］。
而强度折减法由于考虑了土体的变形影响，而且不假设滑动面的形状和土条间的相互作用力，因而从理论上讲逻辑更严密，结果更可靠。
对于摩尔--库伦材料，强度折减安全系数可表示为：即公式 ( 1-1 )C为材料粘聚力，C’为折减后的粘聚力；为材料内摩擦角，’为材料折减后内摩擦角，折减系数为大于1的安全储备系数，然后不断调整的值，直到在某一个折减抗剪参数下土体达到临界破坏状态，则认为为稳定安全系数。
有关土石坝坝坡稳定分析的方法探索研究【摘要】本文主要深入分析研究了土石坝坝坡稳定分析的方法。
即刚体极限平衡法和有限元法的基本原理，并对刚体极限平衡法和有限元方法的优缺点进行了比较，得出有限元法可以克服刚体极限平衡法所存在的缺陷。
本文是个人提出的一些见解和观点，可与同行共同探讨。
【关键词】土石坝；坝坡；稳定；刚体极限平衡法；有限元法前言如何更合理、更准确地开展土石坝的坝坡稳定分析工作是工程界普遍关注的问题。
目前土石坝坝坡稳定分析的方法主要有刚体极限平衡法和有限元法。
一、刚体极限平衡法分析研究1）刚体条件：在分析滑坡的受力和变形过程中，忽略滑体的内部变形，认为滑体为不可变形的刚体。
2）极限强度条件：假定滑体处于极限强度状态。
3）力的平衡条件：在考虑安全系数后，滑体在所受各种力的作用下处于平衡状态。
目前通用的刚体极限平衡法主要指的是条分法。
采用条分法来分析稳定问题一般为高次的超静定问题，要使问题有解就必须建立新的条件方程。
对条块间作用力作出各种简化假定，以减少未知量或增加方程数。
根据简化假定的条件相同，条分法发展为各种计算方法，这些方法主要有：一是瑞典圆弧滑动法。
瑞典圆弧滑动法（简称瑞典法或费伦纽斯法）是条分法中最古老而又最简单的方法。
除了假定滑裂面是个圆柱面（剖面图上是个圆弧）外，还假定不考虑土条两侧的作用力，安全系数定义按式计算。
由于不考虑条间力的作用，严格地说，对每一土条力的平衡条件是不满足的，对土条本身的力矩平衡也不满足，仅能满足整个滑动土体的整体力矩平衡条件。
由此产生的误差，一般使求出的安全系数偏低 10% ， 20% ，这种误差随着滑裂面圆心角和孔隙压力的增大而增大。
二是毕肖普法。
毕肖普法考虑了条块间的法向作用力，但忽略了条块间的切向作用力。
其安全系数定义为沿整个滑裂面的抗剪强度与实际产生的剪应力之比，即：（ 1）毕肖普法满足整体力矩平衡条件，满足各条块间力的多边形闭合条件，但不满足条块的力矩平衡条件。
土石坝的应变分析及稳定分析关键词：土石坝、应变、蓄水期、稳定性、荷载摘要：我们认为，土石坝应力应变分析中有待解决的问题主要有下列几个方面。
第一是多数的研究限于施工期, 而回避了蓄水期的计算。
但是土石坝是挡水建筑物, 因此可以说, 不解决水对坝体的作用问题就是根本上没有解决问题。
实际上现代设计的高土石坝也多是在初蓄水期发生严重变形甚致破坏的。
此外, 现有计算方法本身也存在许多问题, 例如对于由刚度相差悬殊的几种材料组合的坝型就不能很好适应, 特别当土体中存在混凝土结沟的时候。
但是我们相信, 随着试验和原观测资料的积累及计算技术的发展, 这些问题将会逐步得到决,应力应变分析也一定会在土石坝设计中占据越来越重要的位置, 总有一天设计工作者将能摆脱目前滑坡稳定分析加经验的设计方法, 走上按极限变形和抗裂设计的轨道。
一、蓄水期土石坝工作状态的特点现有的原体观测资料表明, 施工期坝体内的应力主轴的方向变化不大, 坝坡局部偏转较大的地方也不超过15度, 而且大部分区域大小主应力比都在一之间, 也就是说接近于单向压缩状态。
这就意味着, 施工期坝体内的应力状态比较简单, 而月坝体的变形以垂直压缩变形为主。
可是, 一旦受到水的作用, 问题就大大复杂化了。
水对坝体的工作状态的影响表现在三个方面：（1）水平荷载引起的主应力轴偏转；（2）浮托力引起的卸荷作用；（3）土骨架浸水软化引起的附加变形（以下简称浸水变形）。
根据高米的堆石坝模型试验的结果,水平压力与浮托力的共同作用使大范围内应力主轴偏转十几度,并使上游坝壳应力减小,下游坝壳应力加大。
但从应力水平看则是下游降低,上游增高,并在上游坝壳靠心墙处达到破坏状态，形成个相当于主动土压力状态。
同时,国内外大量的观测资料表明,由于水压力及软化变形的共同作用,坝顶既可能向上游位移,也可能向下游位移,而且往往是先向上游,后向下游,同时中心线发生明显的挠曲图。
软化作用还会引起显著的沉降如果仅从浮托力考虑，蓄水时坝顶应当上抬。
土石坝边坡稳定分析与计算方法土石坝作为常见的水利工程构筑物，在防洪、供水、发电等方面发挥着重要的作用。
土石坝边坡稳定性是影响其安全运行的关键因素之一，因此边坡稳定性分析与计算方法十分重要。
本文将介绍土石坝边坡稳定性分析与计算方法的基本理论和应用技术。
一、土石坝边坡稳定性基本理论土石坝边坡稳定性分析的基本理论包括弹性地基理论、破坏力学理论、岩土力学和数值计算方法等。
1.弹性地基理论弹性地基理论是建立在弹性力学基础上的一种土体稳定性分析方法。
其核心思想是将土体与石坝看成一体，在一定的约束条件下，求解土坝体系和地基的弹性应力和应变分布，评估土石坝边坡的稳定性。
这种方法适用于土石坝边坡倾角较小、地基水平变形和竖向应力分布较均匀的情况。
2.破坏力学理论破坏力学理论是通过破裂力学和变形理论相结合的方法，对土石坝边坡的稳定性进行分析。
其核心思想是土体在受力作用下，随着剪切应力和水平应力的增加，会发生变形和破裂，并使边坡处于不稳定状态。
通过破坏力学理论，可以预测土石坝边坡的破坏形式，如滑坡、倾斜、涌浅等。
3.岩土力学岩土力学是土石坝边坡稳定性分析的重要理论基础，它研究土、岩体在地下工程中受力、应力、变形、破坏和稳定性等问题。
其核心思想是通过分析土石坝边坡的岩土力学性质，如强度、压缩模量、剪切模量、抗裂性、渗透性等，预测边坡在不同条件下的稳定性。
4.数值计算方法数值计算方法是通过数学和计算机技术，对复杂的土石坝边坡稳定性问题进行求解的方法。
其核心思想是将边坡分割成若干个小单元，通过模拟不同荷载条件下的应力和变形情况，预测边坡在不同条件下的稳定性。
常用的数值计算方法包括有限元法、有限差分法和边界元法等。
二、土石坝边坡稳定性计算方法1.经验法经验法是一种基于工程经验、检验和修改的方法。
这种方法一般适用于经验较丰富、边坡较小且地质条件比较安全的情况。
其中常用的经验法有刘安钦法、耐均匀法等。
2.解析方法解析方法是通过对已知物理或参考问题进行分析，求解所需要的未知物理的方法。
土石坝边坡稳定可靠度分析与设计
作者：焦文龙
来源：《华夏地理中文版》2014年第09期
摘要：文章重点论述了土石坝边坡稳定可靠度的分析以及设计。
关键词：土石坝边坡；稳定可靠度；分析；设计
一、土石坝边坡的特点及边坡失稳的原因
（一）土石坝边坡的特点
第一，较之岩质边坡，发生于土质边坡的形态通常比较单一，基本上以剪切破坏为主，滑裂面为圆弧型或圆弧与夹泥层的组合型。
第二，土质边坡不具有明显的结构性，因此，土质边坡滑动面的位置，一般情况下是未知的；计算出的最危险滑动面往往与实地观察到的相差较远。
第三，土质边坡中土体内部的剪应力达到抗剪强度，是造成土质边坡变形破坏的根本原因。
（二）土石坝边坡失稳的原因
土石坝滑坡主要是在岩土体边界上产生剪切破坏的结果。
现场测试或室内试验表明，滑动面上的平均剪应力等于岩土体的抗剪强度时，通常认为会产生滑动破坏，也称滑坡。
因此，从滑坡机理来看，滑坡是与滑动力和抗滑力密切相关的。
一定抗滑力时，滑动力增加到等于或大于此一定抗滑力时，就产生滑坡。
另一方面，一定滑动力时，抗滑力减少到等于或小于此一定滑动力时，就引起滑坡。
土石坝滑坡是多种因素共同作用的结果，是一种复杂的失稳破坏现象。
产生土石坝滑坡的基本因素，实质上是滑动力的增加与抗滑力的不足。
滑动力与抗滑力取决于库水和雨水入渗、施工方法、施工速度、地震等外部条件所引起的坝体或坝基内孔隙水压力以及筑坝土料的性质，包括与孔隙水压力和有关的抗剪强度。
为此，首先必须进行滑坡勘探、土工试验及观测工作，从而确定滑坡性质及其主要原因，并订出滑坡加固设计。
二、边坡稳定可靠性的概念以及分析方法
（一）边坡稳定可靠性的定义
边坡稳定可靠性分析是以结构可靠性理论为基础的，结构可靠性就是研究结构在各种因素作用下的安全问题。
它的内容包括结构的安全性、实用性、耐久性等，结构的可靠性的定义为：结构在规定条件和规定时间内完成预定功能的能力。
在实际应用中为了定量的分析和计
算，给出结构可靠性的数量指标，引入了可靠度的概念，结构的可靠度定义为结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。
在实际边坡工程的设计和研究中，人们的研究所要达到的目的就是在一定的经济条件下，赋予边坡工程以适当的可靠程度，使之在规定的时间内，能具有适当的可靠程度，在规定的使用期限内，能够满足设计所预期的各种功能要求。
同结构可靠性分析一样，边坡稳定可靠性采用可靠度为度量指标，它是边坡稳定可靠性的概率度量。
因为在各种随机因素的影响下，边坡完成预定功能的能力只有用概率来度量才符合客观实际。
（二）边坡工程可靠性分析的基本方法
在可靠性分析中，计算方法的选择是一个很重要的方面，这不仅影响到计算的精确程度，同时也影响到计算的速度和复杂性，往往这两方面是不能兼顾的，所以需要权衡其中的利弊，选择一个比较好的计算方法。
影响结构可靠性分析的因素既多又复杂，由于对某些因素的研究尚不够深入，因此，很难用统一的方法确定各随机变量的实际分布并精确计算结果的可靠度。
目前通常采用一次二阶矩法、蒙特卡洛法以及Rosenblueth方法等近似计算方法。
1. 一次二阶矩法
一次二阶矩法（FOMS）又称为水准II方法，它的基本思想是利用输入随机变量的一阶原点矩（均值）和二阶中心矩（方差）求出极限状态函数的一阶原点矩和二阶中心矩，并定义可靠度指标，用以评价边坡的可靠性，所以又称可靠度指标法。
按随机变量的实际分布分两种情况：一种是不考虑随机变量的实际分布，假定它服从正态或对数正态分布，导出有关可靠度的解析表达式，进行分析和计算，分析时采用泰勒级数在平均值（即中心点）展开，故称中心点法；第二种是考虑随机变量的实际分布，若是非正态分布，则将其当量正态化，并在设计点处进行迭代，计算可靠度指标，故称可靠指标法。
2. 蒙特卡洛法
蒙特卡洛（Monte Carlo）法又称为随机抽样法或统计试验法。
该法是通过随机模拟和统计试验来求解结构可靠性的近似数值方法。
由于它以概率论和数理统计理论为基础，故被一些物理学家以位于法国和意大利接壤的闻名于世的赌城蒙特卡洛命名，以此来表示其随机性的特征。
三、土石坝边坡稳定可靠度设计
可靠度理论在结构设计中具体体现为结构的设计表达式。
现行的土石坝设计规范不适应《水工统标》的要求，需按其关于概率极限设计法的规定进行修订，以可靠指标度量土石坝结构的可靠度，并据此采用五个分项系数（结构重要性系数、设计状况系数、作用分项系数、材料性能分项系数和结构系数）的设计式以替代现在的单一安全系数设计法。
由于土石坝坝体尺寸较大，尺寸的变异很小，对于一个具体工程和一个固定的运行工况，容重、浸润线位置也是基本不变的，因此，对一个具体的土石坝工程来说，其作用的标准值按定值处理。
《水工统标》规定，在采用极限状态设计法时，岩土材料和土基强度的标准值可采用其概率分布的0.1分位值。
结构重要性系数在《水工统标》中已有明确规定，对应I，II和III级结构，其结构重要性系数分别为1.1，1.0和0.9。
不同设计工况应有不同的目标可靠指标。
对应土石坝工程设计条件中的稳定渗流期、水库水位降落期、施工期、稳定渗流遇地震等工作状况，设计状态系数应分别取不同的数值。
根据设计经验，参考《水工统标》给出的确定原则及有关规范的确定方法，本文初步建议设计状态系数对应于稳定渗流期、不利水位情况取1. 0，施工期取0. 95，水库水位降落期和稳定渗流遇地震情况取0. 85。
确定结构系数时，应保证采用概率极限状态设计法设计的土石坝的稳定可靠指标不低于目标可靠指标的规定限值，且设计的土石坝断面与现行规范设计的相比在总体上接近。
在保证可靠指标达到规定值的前提下，II和III级土石坝的工程量允许略有减小。
总之，目前边坡稳定的分析模型很多，不同的稳定模型其极限状态方程是不同的，可靠度计算结果也就各不相同。
对于实际的边坡工程的可靠性分析采用何种稳定模型就是一个十分重要的问题。
我们应通过各种方法找出参数的真实分布规律，从而精确地给出参数的变异性和相关性特征。
加强安全系数与可靠度的联合研究，为可靠性评价体系的建立奠定基础。
参考文献
[1] 吴世伟.结构可靠度分析[M].北京：人民交通出版社，1990.
[2] 麻荣永.土石坝风险分析方法及应用[M].北京：科学出版社，2004.。
