现行规范中边坡稳定性计算方法解析

张月清 张爱军*

(1.西北农林科技大学，陕西杨凌 712100; 2.西安长安大学工程设计研究院有限公司，陕西西安 710000)

1 概述

边坡稳定性计算是滑坡分析和治理的重点。目前在工程实践中，边坡稳定分析主要是凭借工程技术人员的个人经验和工程判断力，使用规范里的极限平衡法进行计算;还有一部分则是通过有限元和有限差分法等新方法新理论进行力学分析或模拟验证。但工程实践却表明，再多的分析方法还是不能避免边坡失稳。甚至出现了分析方法越来越多，但是滑坡灾害也越来越多，造成的损失也越来越大。究其原因，很重要的一点是工程技术人员对规范方法理解不透彻，使用条件不明晰，在具体计算时不能做到游刃有余。

2 边坡稳定计算的规范方法

以现行的《建筑边坡工程技术规范》《建筑地基基础设计规范》《岩土工程勘察规范》为例分别介绍如下。

2.1 简化Bishop法

GB 50330—2013建筑边坡工程技术规范附录A.0.1方法为简化的毕肖普法，同时考虑了竖向附加荷载Gb和水压力U。工程师在进行边坡稳定性分析之前，首先应根据已有资料对边坡可能的破坏方式、相应的破坏方向、破坏范围等做出判断。

例1:山西省大同市浑源县某黏性土边坡，如图1所示，采用圆弧滑动法对其进行稳定分析，滑弧半径R=30 m，第i个土条的宽度为2 m，过滑弧的中心点切线渗流水面和土条顶部与水平线的夹角均为30°，土条的水下高度为7 m，水上高度为3 m，已知黏性土在水位上、下的天然重度均为 γ=20 kN/m3，黏聚力 c=22 kPa，内摩擦角φ=25°，用《建筑边坡工程技术规范》确定稳定系数。

图1 例1示意图

根据《建筑边坡工程技术规范》附录A.0.1:

解出 Fs=0.685。

2.2 传递系数隐式法

《建筑边坡工程技术规范》附录A.0.3为传递系数隐式法，折线形滑动面的边坡可采用这种方法判断稳定性。

例2:大同市某一临时边坡，安全等级二级，根据已有勘察资料某滑坡体可分为2块段，如图2所示。每个块段的重力、滑面长度、滑面倾角及滑面抗剪强度标准值分别为:G1=700 kN/m，l1=12 m，β1=30°，φ1=12°，c1=10 kPa;G2=820 kN/m，l2=10 m，β2=10°，φ2=10°，c2=12 kPa。试用《建筑边坡工程技术规范》计算滑坡稳定系数Fs，并判断边坡的稳定性。

1)首先确定剩余下滑力传递系数ψ:

取 P2=0，解方程得 Fs=1.07。

查边坡规范表 5.3.2，临时边坡，安全等级二级，Fst=1.20。

查边坡规范表5.3.1，1.05 ＜Fs=1.07 ＜ Fst，边坡稳定状态为基本稳定。

2.3 传递系数显式法

当滑动面为折线形时，滑坡的稳定性分析可以采用《岩土工程勘察规范》5.2.8条文说明方法。

例3:大同市文瀛湖水库有一土质岸坡，下伏基岩，主剖面图及各分块面积如图3所示，潜在滑动面为土岩交界面。土的重度和抗剪强度参数如下:γ天然=19 kN/m3，γ饱和=19.5 kN/m3，c水上=10 kPa，φ水上=19°，c水下=7 kPa，φ水下=16°。试按《岩土工程勘察规范》计算该岸坡沿潜在滑动面的稳定系数。

图2 例2示意图

图3 例3示意图

1)首先确定剩余下滑力传递系数ψ:

最底部滑动面反向，角度应取负值，代入负值进行计算。

2.4 滑坡推力计算——《建筑地基基础设计规范》

滑坡推力确定，可根据GB 50007—2011建筑地基基础设计规范6.4.3条进行计算。滑坡推力作用点可取滑体厚度1/2处。滑坡推力的计算不仅关系着滑坡治理成败，而且对工程能否做到安全及经济合理至关重要。

例4:大同市南郊区老窑沟一滑坡需做支挡设计，根据已有勘察资料，滑坡体可分为3个条块，如图4所示。已知抗剪强度标准值 c=10 kPa，φ =10°，滑坡推力安全系数取 1.15，试计算第三块滑体的下滑推力F3。各块参数见表1。

图4 例4示意图

表1 例4各条块参数

1)首先确定剩余下滑力传递系数ψ:

从受力角度分析，两个滑块体夹角最小是0°，方向平行或在一条直线上，此时剩余推力系数最大，达到1.0，其他情况剩余推力系数均小于 1.0，故取 ψ2=1.0。

2)确定各滑动岩块剩余下滑力F:

由以上可知，第三块滑体的下滑推力F3=79.2 kN/m，如果紧靠滑块3布设抗滑桩，则应计算滑体对抗滑桩的水平推力，F3H=F3cosβ3=79.2 × cos22°=73.4 kN/m。

3 结语

现行规范中各种边坡稳定分析方法，本质是极限应力平衡法，也就是通过力学平衡条件来达到最后的求解过程，不论是黏性土坡还是无黏性土坡，其方法的本质是相同的。规范是工程师在实际工程中的重要依据及参考，明晰其原理，明确其使用，知其然知其所以然，对工程师有重要意义。作者结合多个边坡工程实例详细剖析了规范方法的原理及在实际中的应用，为工程师对规范方法的理解和使用提供指导。