【正文】 ................................................................................................................. 16 第一章 邊坡穩(wěn)定性研究的現(xiàn)狀 定性分析方法 該方法從邊坡演化破壞中的主要影響因素、失穩(wěn)力學(xué)機(jī)制以及變形破壞方式等進(jìn)行考慮，以此分析評價(jià)邊坡穩(wěn)定的狀態(tài)及預(yù)測邊坡發(fā)展的趨勢。常用的方法有工程地質(zhì)類比法、地質(zhì)成因分析法、功能圖解法、 邊坡穩(wěn)定專家系統(tǒng)等。 確定性分析方法 將影響邊坡穩(wěn)定的各個(gè)因素都作為確定的量來分析，往往用其安全系數(shù)來作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，以邊坡所能承受的荷載與所受荷載之比大于某個(gè)值為安全，這是分析邊坡穩(wěn)定性的基本方法，同時(shí)也是判斷邊坡是否穩(wěn)定安全的重要依據(jù)，確定性分析方法主要包括以下幾種： 1) 極限平衡法 極限平衡法是一種古老的方法，該法根據(jù)邊坡巖土體的抗剪強(qiáng)度與作用于巖土體中潛在破壞面上的剪切力之比 ，來求取邊坡的安全系數(shù)。因其概念清晰，容易被工程人員理解和掌握，并能直接給出反映邊坡穩(wěn)定的安全系數(shù)，一直以來在工程界被廣泛應(yīng)用。該方法要經(jīng)過多次試算，并且最后得出的滑動(dòng)面也并不一定是邊坡實(shí)際發(fā)生滑動(dòng)的滑動(dòng)面；第二，僅滿足 力和力矩的平衡，在滑動(dòng)面上滿足莫爾 庫倫破壞準(zhǔn)則和應(yīng)力的邊界條件，無法反映巖土體自身的應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系；第三，難以分析較復(fù)雜的土層，土體填筑、開挖等施工活動(dòng)對邊坡的影響也難以分析；第四，只能分析靜態(tài)條件下邊坡體的穩(wěn)定狀態(tài)，不能夠模擬邊坡失穩(wěn)的整個(gè)動(dòng)態(tài)過程；第五，分析中沒有把水作為一種變量考慮其中，因而不能反映水對邊坡體穩(wěn)定的影響。 2) 塑性極限分析法 塑性極限分析法由 Druck 和 Prager 在 1952 年首先提出 ， 其最大優(yōu)點(diǎn)是考慮了材料的應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系 ， 并利用極限狀態(tài)時(shí)自重和外荷載所做的功等于滑裂面阻力所消耗的功為條件 ， 結(jié)合塑性極限分析的上 、 下限定理求得邊坡的極限荷載與安全系數(shù) 。 因而 ,也只是作為工程分析的一種方法 。 發(fā)展至今主要有以下幾種方法 ： 有限單元法 (FEM)： 該方法未將坡體視為剛體 ， 考慮了邊坡體的非均質(zhì)性 、不連續(xù)性等特征 ， 并綜合考慮了巖土體的應(yīng)力 、 應(yīng)變發(fā)展規(guī)律 ,能夠準(zhǔn)確地以應(yīng)力 、 應(yīng)變?yōu)橐蛩胤治鲞吰伦冃纹茐牡陌l(fā)生機(jī)制 ,對了解邊坡的應(yīng)力分布 、 變形發(fā)展有很大幫助 。 離散單元法 (DEM)： 該方法能夠直接反映巖土體應(yīng)力場 、 位移場 、 速度場以 及滲流場等的變化特征 ,同 時(shí)能夠模擬邊坡從穩(wěn)定到變化失穩(wěn)的整個(gè)過程 。 其不足之處為 ： 阻尼系數(shù)難以確定 ， 計(jì)算時(shí)步較小 。 該方法 早在 20 世紀(jì) 70 年代由英國南安普敦大學(xué)土木工程系開始使用 。 其不足之處為 ： 有限元中成熟的求解稀疏對稱矩陣的方法不能被采用 ， 邊界單元法得到的線性方程組的關(guān)系矩陣是不對稱矩陣 。 該方法較有限元方法能更全面地考慮巖土體的不連續(xù)性 、 各向異性及大變形特征 ，且求解速度較快 。 隨著關(guān)鍵塊體類型的確定 ，塊體理論能夠找出具有潛在危險(xiǎn)的關(guān)鍵塊體的臨空面位置及分布 。 非確定性分析方法 該方法的評價(jià)依據(jù)是工程地質(zhì)類比法 、 對滑坡靜態(tài)規(guī)律的認(rèn)識以及科學(xué)預(yù) 測的一般原理 。 非確定性分析方法是根據(jù)滑坡預(yù)測理論的廣義系統(tǒng)科 學(xué)原理 ， 在類比法的基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生的一類研究方法 。 其 預(yù)測成果可相互對比 、 檢驗(yàn) ， 從而可使預(yù)測成果更加合理 、 科學(xué) 。 總之 ， 邊坡穩(wěn)定性分析是個(gè)復(fù)雜的課題 ， 在進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析時(shí) ， 應(yīng)綜合運(yùn)用多種分析方法 ， 結(jié)合己有的工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行定量的和定性的分析 ， 只有將科學(xué)方法與工程經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合 、 才能更好的改進(jìn)和完善各種分析方法 ， 使之更好地服務(wù)于工程實(shí)踐 。 這一假想水流就稱滲流 。 1863 年 以 Darcy 定律為基礎(chǔ)研究了一維穩(wěn)定流動(dòng)和向水井的二維穩(wěn)定流動(dòng) ， 以后 等研究了更復(fù)雜的滲流問題 ， 從而奠定了地下水穩(wěn)定流理論的基礎(chǔ) 。 以解析法為主要研究手段的發(fā)展階段 隨著地下水開采量的越來越大 ， 人們發(fā)現(xiàn)地下水的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)表現(xiàn)出明顯的隨時(shí)間變化的特征 ， (1928)研究了地下水運(yùn)動(dòng)的不穩(wěn)定性和承壓含 水層貯水性質(zhì) ， (1935)在此基礎(chǔ)上提出了地下水流向承壓水井的非穩(wěn)定流公式 。 以數(shù)值模擬為主的高級階段 在二十世紀(jì)五十年代至六十年代前期 ， 以電網(wǎng)絡(luò)模擬為代表的模擬技術(shù)發(fā) 展起來 ， 成為解決大范圍含水層系統(tǒng)的有力工具 ， 但隨著電子計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步 ， 數(shù)值模擬逐漸取代電網(wǎng)絡(luò)模擬成為主要的模擬手段 ， 與電網(wǎng)絡(luò)模擬相比 ， 數(shù)值 模擬不僅易于處理電網(wǎng)絡(luò)模擬不易處理的潛水流問題和無法處理的溶質(zhì)運(yùn)移問 題 ， 而且其本身就具有很大的通用性 。 第三章 滲流作用下 邊坡穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀 目前國內(nèi)外針對考慮滲流作用下的邊坡穩(wěn)定性分析作了大量的研究工作 。之后考慮滲流作用的邊坡應(yīng)力 變形關(guān)系的有限元數(shù)值模擬技術(shù)發(fā)展起來 ， 并出現(xiàn)了一些新方法 ， 如張孟喜 (1991)提出了有限元追蹤法 、 邵龍?zhí)?(1997)提出了水流邊坡穩(wěn)定法 、 毛趙熙 (20xx)提出了圓弧有限元法等 ； 童富果 (20xx)提出在一定的滲流場下 ,可以將滲流場產(chǎn)生的滲透力作為荷載 ， 分析 坡體的應(yīng)力場 ， 進(jìn)而評價(jià)坡體穩(wěn)定性 ； 田杰 (20xx)認(rèn)為由于坡體應(yīng)力場的存在和改變導(dǎo)致多孔介質(zhì)的孔隙率發(fā)生改變 ， 從而導(dǎo)致其滲透系數(shù)變化 ， 進(jìn)而對滲流場產(chǎn)生影響 ， 而滲流場產(chǎn)生的滲透壓力又直接影響了應(yīng)力場 ， 因此基于比奧固結(jié)理論分析了滲流場 應(yīng)力場的 耦合 作用 。 (1999)研究了浸潤面與庫水位作用下的邊坡穩(wěn)定性 ， 采用自編程序 ， 應(yīng)用有限元強(qiáng)度折減 ,通過算例計(jì)算得到的邊坡安全系數(shù)與傳統(tǒng)方法計(jì)算得到的安全系數(shù)基本一致 ， 但未能顯示滑裂一面 。 第四章 滲流的計(jì)算 求解邊坡的滲流場 ， 必須選擇合適的滲流模型 、 滲流參數(shù)、邊界條件及相應(yīng)的計(jì)算方法 。 基于滲透理論 ， 綜合考慮各種因素的影響 ， 國內(nèi)外學(xué)者在滲流的計(jì)算模型、滲透系數(shù)、滲流數(shù)值模擬和力學(xué)、變形與滲流等方面的研究取得了大量的研究成果 ， 可概括為滲流模型、滲流計(jì)算、應(yīng)力場和滲流場耦合作用、滲流自由面以及滲透系數(shù)分析等 5 個(gè)方面 。 物理模型 1） 巖質(zhì)邊坡滲流物理模型 巖質(zhì)邊坡滲流模型有兩種趨勢 ： 一是認(rèn)為裂隙巖體為一種具有連續(xù)介質(zhì)性質(zhì)的物質(zhì) ； 二是忽略巖塊的孔隙系統(tǒng) ， 把巖體看成單純的按幾何規(guī)律分布的裂隙介質(zhì) 。 等效非連續(xù)介質(zhì)模型亦稱離散模型 ， 忽略了巖塊的孔隙系統(tǒng) ， 把巖體視為簡單的裂隙介質(zhì) ， 用裂隙水力參數(shù)或幾何參數(shù)來表征裂隙巖體內(nèi)滲透空間結(jié)構(gòu)的具體布局 。 該模型可分為 Montecarlo模型、裂隙水力學(xué)模型和典型裂隙面模型 。 連續(xù)介質(zhì)模型認(rèn)為巖石孔隙介質(zhì)和裂隙網(wǎng)絡(luò)均勻分布于整個(gè)研究域內(nèi) ， 裂隙巖體表現(xiàn)出與多孔連續(xù)介質(zhì)相似的滲透特性 ， 水頭隨空間點(diǎn)連續(xù)分布 ， 滲流場的求解以滲透張量為基礎(chǔ) 。 雙重介質(zhì)模型的基本假定是裂隙 巖體中孔隙、裂隙分布均勻 ， 即在微元體中 ，孔隙與裂隙體積之比保持不變 ， 認(rèn)為裂隙巖體由孔隙性差而導(dǎo)水性強(qiáng)的裂隙系統(tǒng)和孔