边坡安全系数影响因素敏感性分析

徐宏 夏琼，2 王旭，2

1.兰州交通大学土木工程学院，兰州730070；2.兰州交通大学土木工程国家级实验教学示范中心，兰州730070

影响边坡稳定的因素［1-3］有坡角、坡高等边坡本身的几何构造，还有黏聚力、内摩擦角、弹性模量、重度等边坡土体的物理力学性质，以及地震、降雨等外在因素［4-5］。边坡安全系数影响因素的敏感性分析是定量分析影响边坡稳定的各因素与边坡安全系数之间的相关性［6］。国内外学者对于边坡安全系数影响因素敏感性的研究成果存在着一定的差异性。葛建军［7］基于可靠性理论研究发现，抗剪强度参数对可靠度指标的影响非常显著。陈鹏等［8］研究发现敏感性由大到小依次为坡角、内摩擦角、边坡高度、黏聚力、重度。吴科亮等［9］认为内摩擦角对边坡稳定性的影响最显著，黏聚力和重度次之，泊松比与弹性模量的影响最小。王俊卿等［10］研究表明土体的内摩擦角和黏聚力对安全系数的影响最大，其余依次为坡高、坡比和重度。不同学者所得结论有所差异，究其原因是所取参数的变化范围有所不同。本文基于正交试验，运用MIDAS GTS NX建立边坡模型，通过计算极差和方差，分析边坡安全系数影响因素的敏感程度以及各影响因素的显著性，并对安全系数小于1的工况进行了锚杆支护效果研究。

1 计算原理及模型建立

1.1 强度折减理论

有限元强度折减理论是由Zienkiewicz提出的，该理论是在有限元中采用降低岩土强度的方法来计算安全系数。将土体的黏聚力C和内摩擦角φ，用折减系数Fs进行折减，用折减后的抗剪强度指标CF和φF代替原来的抗剪强度指标C和φ［11-12］，计算式为