基于强度系数折减有限元法的土质边坡稳定性敏感性分析

胡培强 周伏萍 黄传胜 许涛

摘  要：土质边坡稳定性影响因素较多，如何抓住关键因素筛选出潜在滑动且安全系数相对较低的边坡，将是提前成功治理的关键。该文基于强度系数折减有限元法，通过简化的土质边坡模型，计算得到不同边坡高度、坡率、土体重度、黏聚力、内摩擦角和地下水位等参数条件下的稳定性系数和无因次单因素分析，从而确定最敏感的参数，为筛选潜在滑动边坡提供依据。

关键词：边坡敏感性分析;单因素分析法;稳定性影响因子;边坡稳定性

中图分类号：TG156        文献标志码：A

边坡稳定性一直是地质灾害领域的研究热点课题，与人类的生产生活密切相关。有关边坡稳定性计算的研究文献较多，极限平衡法是相对常用的方法[1-3]，该方法无法应用于复杂几何形状的边坡，而应力有限元法[4]和强度系数折减有限元法，能较好地适用于不同的几何形状和多种土体组合的地质体。

基于应力或强度系数折减有限元法，利用灰色关联、正交试验等方法研究边坡稳定性影响因素[5-9]，认为边坡土内摩擦角和黏聚力对稳定性影响最大，但在研究某一个边坡实例时认为边坡角度影响要大于土体属性。虽然多因素分析方法能得到不同影响因素大小排序，但是该方法应用于具体边坡实例针对性不强，并且需要的参数较多和计算的工作量较大。该文利用简化的二维边坡模型，采用迈达斯GTS软件中强度系数折减有限元法计算不同边坡高度、坡率、土体重度、黏聚力、内摩擦角和地下水位等参数条件下的稳定性系数，并进行无因次单因素分析，得到边坡稳定性的影响因子敏感程度，为边坡防治提供理论依据。

1 边坡稳定性系数敏感性分析计算方法

边坡稳定性系数Fs与各影响因子存在一定关系，本次主要考虑的影响因子有边坡高度h、边坡坡率m、土体重度γ、土体黏聚力c、土体内摩擦角φ和地下水位hw。所以边坡稳定性系数可表示为：

3 结论

边坡高度、坡率、土体重度和地下水位与边坡稳定性系数呈负相关，说明这些参数越大，边坡稳定性降低;而土体黏聚力和内摩擦角变大，边坡稳定性增强。

边坡稳定性的影响因子敏感程度排序：内摩擦角>黏聚力>坡率>坡高>地下水位>重度。

參考文献

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