边坡安全系数计算方法比较

1 引言

边坡安全系数有三种计算方法：

(1) 极限平衡方法

(2) 强度折减法

(3) 应力稳定性法

本文基于过去的公 众号文章简要回顾了这三种方法，特别强调了Geostudio中的Sigma/W (V23.1.1.829)，因为这是我们目前尾矿坝项目使用的稳定性计算工具之一。

• 岩石边坡工程课程---平面滑动(Planar Sliding/Wedge)稳定性分析(C7)
  
• FLAC/Slope的强度降低过程(Strength Reduction Procedure in FLAC/Slope)  
  
• 露天矿整体边坡角优化技术(Overall Slope Angle Optimization)  
  
• 露天矿三维边坡极限平衡稳定性分析  
  
• 各向异性岩体边坡的三维稳定性(Anisotropic Rock Masses)  
  

2 极限平衡法

• 三维极限平衡分析理论概述(3D LEM)  
  
• 岩石边坡工程课程---圆形破坏[极限平衡法(Limit Equilibrium Method)] (C11)  
  

• 三维极限平衡岩石边坡稳定性分析流程(PLE) [两种地层+一个软弱滑动面]
  

• 三维有限元与三维极限平衡法计算结果的叠加
  

• Fracman岩石楔形体稳定性分析(Rock Wedge Stability analysis)

3 强度折减法

强度折减法通过弱化弹塑性模型的强度参数来获得边坡破坏时的安全系数，强度折减法的最大优点是不需要预设滑动面，典型的计算工具包括Itasca软件、RS2和RS3, Plaxis 2D/3D以及Sigma/W。

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• 边坡剪切强度折减分析(Shear Strength Reduction Analysis)  
  
• [新试验] PLaxis2D到Plaxis LE和Slope/W的转换工具
• 计算factor-of-safety时需要考虑的一些问题  
  

在Sigma/W中，强度折减基于以下3个步骤：

(1) 初始应力分析(In Situ)

(2) 应力重新分布分析(Stress Redistrubition)

(3) 应力折减

Sigma/W的强度折减法不象FLAC和RS那样能够直接显示出折减系数，需要通过其它途径进行分析。

4 应力稳定性法

应力稳定性法首先使用Sigma/W计算土体中的应力，然后把计算的应力施加到极限平衡分析Slope/W中，应力稳定性法基于以下3个步骤：

(1) 初始应力分析(In Situ)

(2) 应力重新分布分析(Stress Redistrubition)

(3) 极限平衡分析

5 结束语

总的来说，使用纯极限平衡法计算得出的安全系数比基于应力的方法得出的安全系数小，但滑动面基本上相同，这显示出极限平衡法得出的值相对保守。

软件更新：

[1] Geostudio V23.1.1.829

[2] Plaxis2D V22.02.00.1078

[3] Plaxis3D V22.02.00.1078

[4] Plaxis Monopile Designer V22.02.00.1078