【摘要】岩质边坡稳定性研究始终是岩土工程中一项重要研究内容，传统分析方法可分为定性与定量分析两大类，但二者都不能直接找到边坡最不稳定滑动面。随着计算机技术不断发展，建立在数值分析上的一系列方法不断兴起，能够考虑更多因素、更加直观的模拟边坡的真实情况而得出最合理的分析结果。对分析方法进行简单梳理，得出各种方法的优点与适用性，并做出展望。
【关键词】岩质边坡；稳定性分析方法；定性分析；定量分析
作者简介：郭培；重庆交通大学河海学院
doi:10.12159/j.issn.2095-6630.2020.02.1345
1引言
对岩质边坡的稳定性分析研究始终是在岩土工程中研究的一项重要内容，但鉴于岩质边坡结构上的复杂性，非线性、不连续性、非均匀性、边界情况复杂等特点，出于不同的考虑方式，提出了种类繁多的稳定性分析方法，并已经形成了一个基本完整的体系。开始对边坡的稳定性研究方面主要是从边坡所处的地质环境条件对稳定性进行分析及定性方法与基于土力学极限平衡理论对边坡进行分析与失稳预测的定量分析方法。鉴于不同分析方法的特点为适用于不同岩质边坡而取得最可靠分析结果的基础，本文对常用稳定性分析方法进行梳理，突出每一种方法的优点与适用性，望对有效使用有所帮助。
2定性分析方法
2.1工程地质类比法
工程地质类比法是将某一地区已经发生破坏或者稳定的边坡的研究数据、研究经验、治理方案等应用到类似的边坡稳定性分析中。类比法具有经验性和地区性的特点，使用时必需对已分析边坡与新边坡之间的地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、人类工程活动、变形主导因素以及发展过程等方面进行比较，较为周全的考虑已有的边坡与新研究的边坡两者之间的差异性变化与相同之处，并且还要考虑工程的规模、类型及其对边坡的特殊要求等。工程地质类比法一般适用于中小型滑坡，在其他大型边坡工程的稳定性分析中还存在缺陷，需要与其他方法融合使用。
2.2图解法图解法是一种定性的或半定量的评价方法。图解法包括诺模图法、赤平投影图法等。诺模图法是将通过地勘得到的岩质边坡的相关参数表示在诺模图上从而表示出与边坡相关参数之间的关系而求出稳定性系数，或者根据所要求的安全系数以及部分参数反算其他参数例如粘聚力、内摩擦角、层面倾角、坡角、坡高等的方法，诺模图法目前主要用于土质或全强风化的具弧形破坏面的边坡的稳定性分析。赤平投影能将三维问题平面化，通过极射投影的方式把三维空间中的几何要素反映在投影平面上进行研究处理，通过作图直观的反映出边坡破坏的边界，确定失稳岩土体的规模形态及其可能变形滑动方向等，从而对边坡稳定程度做出初步分析，具有简便、直观、形象和综合性强的特点，主要用于岩质边坡的稳定分析。
3定量分析方法
3.1极限平衡分析法
基于极限平衡理论的分析方法是目前稳定性分析中应用最为广泛的方法。极限平衡法是将滑块岩体视为刚性均衡体，假设边坡失稳是因为滑体沿滑动面上产生滑动而造成的，而且假设滑动面已知（圆弧面、折线、平面、对数螺旋面等或其他任意不规则形状的曲面），滑动面上岩体破碎遵守摩尔—库伦强度准则。通过分析滑体整体静平衡条件确定其破坏模式，或将条件进一步简化，将滑体分成若干条块考虑其静力平衡，进而求出各个滑面的安全系数，其中安全系数最小的滑动面就是该滑坡的最危险滑动面。
3.2有限元法
有限元法是将连续的岩体分割成有限个单元体，把整个岩体看成是无数单元体通过一定节点互相联系而成的整体。假定所受外力是经过联系单元体之间的节点进行传递，从分割的单元体入手分析问题，假定整个岩体所受到的力学特征是由每个小单元体所受力学特征的总和，由此得到整体的力学平衡关系。对于各种复杂的边界条件、岩体材料的非均匀性和各向异性等复杂问题都能用有限元法解决，并且可以有效的模拟边坡的应力分部情况、塑性区范围和边坡位移等；利用最小总势能变分原理，在求解弹性、弹塑性、粘弹性等问题上更加便捷。可灵活的模拟复杂的岩土工程应力应变的变化。是岩质边坡稳定性分析方法中应用最广泛的数值分析方法之一。
3.3边界元法
边界元法是一种求解边值问题的分析方法，最开始应用在层状岩体开挖后稳定性问题中。其基本原理是只在边界上对坡体划分单元，通过积分方程寻找线性方程组，求出积分方程的数值解、边界单元的应力解或位移，从而求出潜在滑坡体内任意一点的场变量。对比有限元法，边界元法对前期数据的输入量要求较少，可以降维计算，在处理无限域或半无限域的问题上更加突出；但是该法在处理非均质、非线性、模拟开挖等岩质边坡稳定性计算方面不如有限元法。3.4FLAC法（快速拉格朗日法）岩土体介质是一种被众多节理裂隙等结构面切割的地质体，工程中经常涉及非线性大变形问题，运用FLAC法解决岩质边坡中的非线性、大变形问题可以获得较好的数值求解。在FLAC法的基础上开发出三维模式（FLAC3D）模拟岩体的三维受力模式，为不稳定过程提供稳定解。FLAC法在工程中对解决塑性变化更加快速，但是边界和网格比较随意,缺乏严密的理论基础。
3.5DDA（不连续变形分析）法
DDA法的基于非连续介质的基础上对应力应变进行分析的数值方法，能够反应岩质边坡连续与不连续的具体部位。在不连续接触与惯性力的基础上，运用动力学的方法去解决非连续介质中的静力与动力问题，其特点是在解决静力与动力问题时同时考虑了不连续变形和时间因素的对结果的影响，特别适合处于极限状态的岩质边坡稳定性分析。
3.6离散元（DEM）法
CundallPA最早提出离散元法且在岩土体稳定性分析中运用，是一种动态分析方法。将整个岩质边坡体分成若干单元块体，在差分法的基础上解决动力平衡方程，能反映岩体受力场，能较好的解决节理裂隙发育的岩质边坡稳定性问题、大变形问题和动力稳定问题，适用于块体结构岩体、层状破裂和一般碎裂的岩质边坡。在岩质边坡稳定性分析的方法中，有限元法、边界元法、FLAC法等都是在连续介质的基础上对应力应变进行分析的方法；DDA法、散单元法（DEM）等都是基于非连续介质的基础上对应力应变进行分析的方法，此外，还有块体理论、无单元法、流行元法、界面元法等对岩质边坡进行稳定性分析；都属于数值分析方法。
4结论
传统稳定性分析方法由于其计算模型、计算方法简单，计算思路清晰等特点，可以较快得出较可靠的结论并且可以解决大多数工程问题，依然广泛用于工程实践中。但不管是定性分析还是定量分析中的方法大都无法确定边坡最不稳定滑动面的存在处，一些方法是先假定最不稳定滑面的存在处，并且是基于二维情况下对边坡稳定性进行分析，与实际情况的相符合程度不够，随着计算机技术不断发展，在此基础上解决了介质的不连续性、不均匀性、存在大量节理等因素对岩质边坡稳定性影响下的分析，并建立大量模型使之结果更接近符合实际。在岩质边坡稳定性问题研究中，还存在以下问题可以改进：1）基于计算机高质量计算速度准确找到最不稳定滑动面；2）在三维模型的条件下研究边坡稳定性问题，并最终使之便捷，普遍适用于工程当中；3）将更多的单一的稳定性分析研究方法进行融合，互相弥补不足之处，使稳定性分析结果最接近实际情况。
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