二维与三维边坡稳定性对比分析

音俊峰 刘金龙 华建兵

0 引言

一般地，当滑坡走向较长，可将其等效为平面应变问题处理，采用二维计算方法进行稳定性分析。这是目前工程中常见的处理方法，二维分析方法理论上较成熟，且具有多款成熟可靠的分析软件供应用。

但是，滑坡地形构造与性质参数变化往往较复杂，三维效应十分明显，将其等效为较为简单的二维问题进行分析，其计算结果与实际情况往往有一定的偏差。如已有研究表明[1，2]，二维分析不能考虑滑体沿滑床滑动时侧面的阻滑力作用，计算结果往往偏小;因而常会出现滑坡稳定系数小于1.0，而实际却是稳定的现象，或为滑坡工程治理而推求出的剩余下滑力极大，使得设计加固措施时造成不必要的浪费。

为此，本文针对一简单算例，运用二维与三维计算方法进行了稳定性考察，对不同计算方法得到的结果进行了分析探讨。

1 边坡计算模型

现针对某边坡进行稳定性分析，其土体重度γ=18.5 kN/m3，粘聚力 c=14.0 kPa，内摩擦角 φ =25.0°，弹性模量 E=2 500 kPa，泊松比v=0.32，边坡坡高15 m，水平方向长度30 m，在坡顶分布有宽度为8.0 m的均布荷载q=40 kPa(距上部边缘2.0 m)，边坡几何构型见图1，其中三维边坡的延伸方向取60.0 m计算。

图1 边坡几何构型图（单位：m）

现基于大型有限元软件Plaxis，采用强度折减有限元法对该边坡进行稳定性分析，有限元计算网格剖分见图2。

大量研究表明[3，4]，用强度折减有限元方法来考察边坡稳定性是合理有效的。

图2 有限元计算网格剖分图

2 边坡稳定性分析

首先，采用极限平衡条分法对该边坡进行稳定性分析，Bishop法求得的安全系数Fs=1.555，滑裂面位置见图3。……