【正文】 各種方法并存，具有各自的計(jì)算準(zhǔn)則，但總體來(lái)說(shuō)，邊坡穩(wěn)定性分析的發(fā)展遵循了以下這條主線，即從定性分析發(fā)展到定量分析。 滲流場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)作為邊坡穩(wěn)定分析的重要組成部分，二者相互作用、相互聯(lián)系。滲流對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響 孫聚龍 （長(zhǎng)沙理工大學(xué)市政工程專業(yè) 103104020449） 摘 要 邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題一直是工程地質(zhì)、巖土工程等領(lǐng)域中一項(xiàng)最基本而又十分重要的研究課題。所以要對(duì)邊坡穩(wěn)定情況進(jìn)行研究必須正確分析滲流對(duì)其作用。其中，定量分析又經(jīng)歷了從確定性分析到非確定性分析的過(guò)程。該方法的優(yōu)點(diǎn)是綜合考慮了影響邊坡穩(wěn)定的各種因素，能快速的對(duì)其穩(wěn)定性做出評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)。發(fā)展至今主要有瑞典條分法、畢肖普簡(jiǎn)化法、斯賓塞法等。雖然，極限平衡法存在諸多不足之處，但因其歷史悠久，積累了豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，仍被證明是分析邊坡穩(wěn)定較為可靠的方法。 3) 數(shù)值分析法 該分析方法是通過(guò)某種數(shù)值方法求得滑坡體的應(yīng)力分布 、 變形特征及其變化過(guò)程 ， 通過(guò)求取各點(diǎn)上的局部穩(wěn)定性系數(shù) ， 判斷滑坡的穩(wěn)定性 。 此外 ，裂隙塊體介質(zhì)的大變形及破壞問(wèn)題的分析也適用于該法 。 該方法只需對(duì)已知區(qū)域的邊界進(jìn)行極限離散化 ， 具有輸入數(shù)據(jù)少 、 計(jì)算精度較高的特點(diǎn) ， 在處理無(wú)限域方面有明顯的優(yōu)勢(shì) 。 塊體理論 (BT)： 該方法是以構(gòu)造地質(zhì)和簡(jiǎn)單的力學(xué)平衡計(jì)算為基礎(chǔ) ， 利用拓樸學(xué)提出的一種評(píng)價(jià)三維不連續(xù)巖體穩(wěn)定性的方法 。 類比法是建立在邏輯推理之上的 ， 但由于推理的依據(jù)不足 ， 其 結(jié)論往往具有不可靠性 。 當(dāng)前應(yīng)用較多的非確定性定量分析方法主要有 ： 經(jīng)驗(yàn)方法 ， 數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法 ， 信息模型法 ， 模糊數(shù)學(xué)評(píng)判法 ， 灰色系統(tǒng)方法 ， 模式識(shí)別方法 ， 非線性模型預(yù) 測(cè)法 ， 人工智能法等 。 縱觀國(guó)內(nèi)外的研究成果可以 發(fā)現(xiàn) ， 滲流研究大致經(jīng)歷了以下三個(gè)階段 ： 以實(shí)驗(yàn)研究為主的初級(jí)階段 1856 年 ， 法國(guó)工程師達(dá)西 (HerriDarcy)通過(guò)實(shí)驗(yàn)提出了表示地下水運(yùn)動(dòng)的Darcy 定律 ， 開(kāi)創(chuàng)了滲流研究的先河 。 Theis 公式的出現(xiàn)開(kāi)創(chuàng)了現(xiàn)代地下水運(yùn)動(dòng)理論的新紀(jì)元 ， 在 Theis 公式出現(xiàn)后的數(shù)十年內(nèi) ， 解非穩(wěn)定流的解析法得到了很大發(fā)展 ， Buoltnon (1954)，(1967)， (1972)等進(jìn)行了不同條件下地下水非穩(wěn)定滲流的理論研究 ， 并各自推導(dǎo)出各種條件下地下水非穩(wěn)定滲流運(yùn)動(dòng)的解析公式 ， 這些求解非穩(wěn)定滲流的解析法不僅是對(duì) TheiS 公式的推廣 ， 而且建立了越流理論和潛水含水層中非穩(wěn)定滲流理論 。 趙尚毅 ,鄭穎人 （ 20xx） 采用有限元強(qiáng)度折減法進(jìn)行了邊 (滑 )坡的穩(wěn)定性分析 ，但計(jì)算中忽略了地下水滲流作用的影響 ； 豐定祥 (1990)提出在考慮滲流影響作用下的邊坡穩(wěn)定性分析中 ， 一般應(yīng)采用基于滲流力合力作用效果的 “ 替代容重法 ”。 Sammoril(1991)等人對(duì)滲流方程采用 Richard 方程 ， 提出了穩(wěn)定性分析采用的簡(jiǎn)化 Bishop 法 。 滲流模型 求解滲流場(chǎng) ， 首要確定滲流過(guò)程的控制方程 ， 建立合理的地下水滲流模型 ，其可分為物理模型和數(shù)學(xué)模型兩類 。 這些水力參數(shù)由現(xiàn)場(chǎng)水文地質(zhì)試驗(yàn)提供 ， 幾何參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)確定 。 該模型在進(jìn)行分析域的宏觀滲流分析中具有很好的優(yōu)越性 ， 一般當(dāng)裂隙巖體中巖塊尺寸為工程結(jié)構(gòu)物尺寸的 1/ 20~ 1/ 50時(shí)可視裂隙巖體為連續(xù)介質(zhì) ， 但理論上有待進(jìn)一步研究 。 建立了由管狀線單元、縫狀面單元和帶狀體單元組合而成的三維裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流數(shù)值模型 。 滲流計(jì)算 滲流計(jì)算方法可分為三類 ， 即解析法、數(shù)值法和實(shí)驗(yàn)?zāi)M法 。 數(shù)值法主要包括有限差分法、有限元法、邊界元法、離散元法和流形元法等 。其最大的特點(diǎn)是可以直接從實(shí)驗(yàn)中直接觀察到滲流現(xiàn)象 。 法國(guó)專家 Louis認(rèn)為在低應(yīng)力狀態(tài)下滲透系數(shù)與有效應(yīng)力之間呈負(fù)指數(shù)關(guān)系即 K= K 0 e aw ( 9) 式中 ， K裂隙法線方向的有效應(yīng)力 ； K 0初始滲透系數(shù)， a常系數(shù) Carlsson 等基于室內(nèi)試驗(yàn)認(rèn)為滲透系數(shù)和法向應(yīng)力之間的存在高度是非線性 ， 并得到滲透系數(shù)與自重應(yīng)力之間的關(guān)系 ； 郭雪莽考慮到巖體滲流 應(yīng)力耦合作用是變形引起滲透系數(shù)的改變 ， 推導(dǎo)了滲透系數(shù)與應(yīng)變的本構(gòu)關(guān)系 。 建立邊坡巖體滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)耦合分析數(shù)學(xué)模型也是一個(gè)重要的問(wèn)題 。 王媛等采用四自由度全耦合法 ， 進(jìn)行了基于增量理論的復(fù)雜裂隙巖體滲流與應(yīng)力彈塑性全耦合法分析 。 第二是固定網(wǎng)格法 : 自 1973 年 Ne uman 提出用不變網(wǎng)格分析有自由面滲流的 Galerkin 法以來(lái) ， 出現(xiàn)了多種固定網(wǎng)格法 。 王賢能則根據(jù)高斯點(diǎn)的位置確定高斯點(diǎn) 對(duì)應(yīng)的滲透系數(shù) ， 計(jì)算單個(gè)高斯點(diǎn)對(duì)滲透矩陣的貢獻(xiàn) ， 對(duì)所有高斯點(diǎn)求和得到單元的滲透矩陣 ； 第二類是調(diào)整流量法 ， 如 Desai 提出的剩余流量法 ， 張有天的初流量法等 。凌道盛等提出了有自由面滲流分析的虛節(jié)點(diǎn)法 ， 其特點(diǎn)屬于一種真正的固定網(wǎng)格法 ， 對(duì)網(wǎng)格不作任何改動(dòng) ， 并能精確地描述跨越自由面單元的滲透矩陣 ， 可同時(shí)適用于平面滲流問(wèn)題和空間問(wèn)題 。 王釗等通過(guò)一些簡(jiǎn)化假定 ， 推導(dǎo)出了適用于潛水完整單井的滲透系數(shù)表達(dá)式 ， 經(jīng)修正得出了非完整潛水單井天然來(lái)水過(guò)程測(cè)定滲透系數(shù)的方法 。 2） 隨機(jī)理論 Law( 1944) 研究油田勘探的巖芯資料時(shí) ， 首先發(fā)現(xiàn)滲透系數(shù)服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布 。 其基本思想是將研究區(qū)劃分為不同的塊段 。 ? 連續(xù)相關(guān)參數(shù)法 美國(guó)學(xué)者 Celhar 最先考慮了參數(shù)之間的相關(guān)性 ， 用連續(xù)相關(guān)參數(shù)法研究了含水介質(zhì)參數(shù)和地下水流問(wèn)題 ， 該方法的思路可歸納為 ： 滲透系數(shù) K 可表示為其均值 K和擾動(dòng)值 K’之和 ， 用 Fourierstielt ijes 積分變換表示各類擾動(dòng)值及滲透系數(shù)的自協(xié)方差函數(shù) ； 由 Fourierst ieltijes 逆變換求得滲透系數(shù)的譜密度函數(shù) ， 并由水流微分方程建立滲透系數(shù)和水位譜密度函數(shù)之間的關(guān)系 ， 通過(guò)研究滲透系數(shù)的譜密度函數(shù) ， 達(dá)到研究參數(shù)空間變異的目的 。 因此 ， 該方法的最大特征是考慮了參數(shù)的結(jié)構(gòu)性和各向異性特征 。 Demarsily、 Kitanidis、 Vomvoris、 Amleto 和 Murashige、雷志棟和楊詩(shī)秀把它引入水文及水文地質(zhì)領(lǐng)域 ， 研究了含水層滲透系數(shù)的空間變化特征 。 數(shù)學(xué)模型反演求解法 運(yùn)用地下水動(dòng)態(tài)信息 ， 用建立的數(shù)學(xué)模型來(lái)反演求解 。 間接解法 ： 給定參數(shù)試探值 ， 求解正問(wèn)題 ， 得到計(jì)算水頭值 ， 再與已知觀測(cè)水頭值比較 ， 求得水頭誤差最小條件下的參數(shù) 。 我國(guó)學(xué)者胡尊國(guó) ( 1992) 研究指出多孔介質(zhì)的孔隙形狀具有分形的特征 ， 并認(rèn)為分維數(shù)是刻畫或描述不同地質(zhì)成因多孔介質(zhì)的一個(gè)定量指標(biāo) ，但未進(jìn)一步 說(shuō)明如何利用分維值估計(jì)滲透系數(shù)等參數(shù) 。 而對(duì)于三峽水庫(kù)而言 ， 庫(kù)岸邊坡滲流問(wèn)題顯得極為重要 。 2) 庫(kù)位變動(dòng)帶飽和滲流、非飽和滲流相互轉(zhuǎn)化過(guò)程研究 ， 明確岸坡巖土體在不同時(shí)間、不同空間部位的滲透系數(shù)取值規(guī)律 。 參考文獻(xiàn) [1]唐紅梅，陳洪凱，關(guān)明芳《邊坡滲流研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析》， 重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)， [2]沈 燁《邊坡穩(wěn)