综合考虑水平和竖向地震作用的边坡稳定数方法

阎飞，靳宝

（北京京能地质工程有限公司，北京 102300）

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稳定性分析是边坡工程设计中一项十分重要的工作。目前，按照稳定性计算是否需要进行数值算法求解，边坡稳定分析方法可以分为解析法和数值法两大类。其中，极限平衡法即为解析法的代表，边坡规范中的不平衡推力法即为极限平衡法的一种。数值法主要包括有限元法、边界元法、光滑粒子法等。

不排水前提下，有限均质边坡稳定安全系数的确定通常需要采用泰勒稳定图（Taylor,1937,1948）。根据工况以及假设条件的不同，国内外学者提出并论证了多种边坡稳定性分析技术方法（Janbu,1954;Bishop,1955;Price and Morgenstern,1965;Spencer,1967;Majumdar,1971;Sarma,1973;Ling et al.,1997;Ling and Leshchinsky,1998;Chowdhury et al.,2009;Cheng and Lau,2014;Duncan et al.,2014）。

一般而言，当作用载荷为静载荷时，能够借助泰勒稳定图轻松实现对稳定数的求解。然而地震作用所带来的影响却未能体现在传统泰勒稳定图中。由于强度较大的破坏性地震往往会导致边坡失稳，因此若能将地震作用带来的影响在传统泰勒稳定图中加以体现，就能为边坡工程抗震设计带来极大便利。在泰勒稳定图法完善过程中，国外学者引进土体修正摩擦角指标时考虑了水平地震影响（Majumdar,1971）。水平地震影响通常是边坡稳定图分析需要考虑的一个主要因素，但尽管如此，地震力垂直分量同样应引起高度关注，这已被最新研究成果证实（Chopra,1966;Lew,1991;Ling et al.,1999;Shukha and Baker,2008），其之所以如此，主要是由于动应力分布会在竖向地震影响下而发生显著改变（Lew,1991）。纵观美国旧金山大地震（Stewart and Ashford,1994）、北岭地震（Bardet et al.,1995）以及阪神大地震（Aoi et al.,2008）等世界范围内曾发生过的大型地震可以发现，竖向地震作用所带来的影响不容忽略，在某些案例中最大竖向地震作用甚至不小于水平地震作用。……