工 程 论 坛
中国科技信息２００６年第２期 ＣＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｊａｎ．２００６
两种边坡稳定性分析方法优缺点的探讨
姜海燕１ 李拥军２
（１，四川交通职业技术学院道桥系 ６１１１３０； ２，中铁二局集团路桥工程有限公司 ６１００３１）
摘 要：本文在同一工点上同时采用相似模型试验分析方法和ＦＬＡＣ数值模拟方法进行分析，在得到了边坡稳定的相同结论的同时，指出了两种方法各自的优缺点，并对其综合应用的必要性进行了探讨。
关键词：边坡；稳定性；相似模型试验；ＦＬＡＣ数值模拟；综合应用
差分程序。
ＦＬＡＣ数值模拟方法的基本原理与离散元相似，但它应用了节点位移连续的条件，可以对连续介质进行大变形分析，具有较强的前后处理功能，可以通过执行数据／命令文件进行计算，也可以通
［３］
过人机对话的交互方式进行。
２．２ 模拟程序
端的坡脚这一区域，发生了向下的竖直位移和向河床方向的水平位移，由桥基向外水平位移和竖直位移都逐渐减小。在桥基右侧发生向边坡内部方向的水平位移和向下的竖直位移，越往下竖直位移越小。其中，以桥基处及紧邻区域的位移变化较为明显。最大位移出现在桥基处，其水平位移达到０．００１６ｍｍ，竖直位移达到０．０１２１ｍｍ。
在变形方面：在加载前后，模拟边坡都处于压密阶段。
根据ＦＬＡＣ软件的运行结果知，在设计荷载下，边坡的不平衡力为１×１０［－３］Ｎ，远小于平衡临界值１００Ｎ，故模型边坡在设计荷载下是稳定的。
引 言
岩土体边坡稳定性分析是土木工程中一个比较重要的课题。目前进行边坡稳定性分析的方法有很多种，可分为工程地质类比法、相似模型试验方
［１］
法和数值模拟分析方法三大类。工程地质类比法由于类比条件比较苛刻，在实际应用中往往很难实施，因此在实际分析工作中很少采用。相似模型试验方法和ＦＬＡＣ数值模拟方法应用得比较广泛，但是两种方法又各有其缺陷，因此在实际工作中通常同时采用两种方法，进行综合分析。本文即是要通过实例分析，对两种方法的优缺点进行探讨，并对综合分析的思路进行分析。
３，工点应用
３．１ 工点地质概况
本文接合的工点为某铁路线路上一吊桥的右岸边坡。该边坡的地质情况如下：
基岩为褐色、层厚２ｃｍ的板岩，裂隙不发育。将所采集的岩样进行物理性质试验、单轴抗压强度试验和变形试验得到基岩的相关参数如下：
单轴抗压强度：σｃ＝２５Ｍｐａ，弹性模量 Ε＝７．５×１０４Ｍｐａ， 密度γ＝２．９５ｇ／ｃｍ３，泊松比μ＝０．１８。
在以下的相似模型试验分析和ＦＬＡＣ数值模拟分析过程中，即是根据上述参数以及由此推算出的剪切模量和体积模量进行分析。
３．２ 相似模型试验分析结果
遵循上述相似模型试验分析程序，展开相似模型试验。根据模型试验数据分析可知：
施加设计荷载，对实际边坡造成的应力和位移变化都很小，相对于天然边坡没有明显的变化，在设计荷载作用下的实际边坡是稳定的。
设计荷载施加到岸坡上后，在设计荷载下，桥基处出现应力集中，随着与桥基距离的增加，各点的应力逐步减小。设计荷载的施加对桥基处的应力影响相对其它地方比较明显，在桥基处最大主应力、最小主应力和剪应力分别达到０．０２５ＭＰａ、０．００６８ＭＰａ和０．００４９ ＭＰａ。
同时，设计荷载的施加对边坡各点造成了很小的位移，其中以桥基处的位移变化相对比较明显。在桥基处水平位移和竖直位移分别达到０．０２３６ｍｍ和０．０５７４ｍｍ。水平位移向河床方向，竖直位移为竖直向下。施加设计荷载后，实际边坡处于压密阶段。故可认为在设计荷载下实际边坡是稳定的。
３．３ ＦＬＡＣ数值模拟分析结果
遵循上述ＦＬＡＣ数值模拟分析程序，展开数值模拟分析。根据数值模拟图件进行分析，可得到以下结果：
在应力方面：在加载前后，边坡的最大主应力和最小主应力都没有明显变化，都是在边坡坡脚和中部缓坡上端的变坡点处出现应力集中，从中部缓坡的坡面由外向内主应力逐渐增大。最大主应力和最小主应力的最大值分别达到０．７６ＭＰａ和０．３３ＭＰａ。各点的主应力的方向没有明显变化。
在位移方面：加载后，在桥基至中部缓坡上
１，相似模型试验方法
１．１ 基本原理
结构相似模型试验的理论根据是相似原理，亦即要求模型与实体（原型）相似，根据模型的情况反映出原型的情况。模型与原型，除了几何形状相似以外，同类物理量必须满足一定的比例关系，同时这些比例必须满足各种力学条件。要使模型与原型完全相似，模型的几何特征、物理常数、初始
［２］
条件和边界条件都必须和原型相似。
相似原理可简单表述如下：若有两个系统（模型与原型）相似，则它们的几何特征和各个对应的物理量必然互相成一定的比例关系。这样，就可以试验测定模型的物理量，再按一定的比例关系推求原型的对应物理量。
分别写出模型和原型的有关方程式，推导可
４，两种方法的对比分析及建议
比较模型试验分析结论和ＦＬＡＣ数值模拟分
析结论可以看到：
模型试验分析和ＦＬＡＣ数值模拟分析在进行桥岸边坡稳定性上，取得了比较一致的结论，都是比较有效的分析手段。
但是两种方法也各有优缺点：
（１） 相似模型试验方法相比于ＦＬＡＣ数值模拟方法应有性较广。它既可以对单一性质岩体边坡进行模型制作和试验，也可通过对不同区域采用不同配比材料模拟的办法对非单一性质岩体边坡进行模型制作和试验。但是，ＦＬＡＣ数值模拟方法只能进行单一性质岩体边坡的数值模拟分析，对非单一的岩体就很难实施。
另外，由于相似模型试验方法是直接按照相似比制作原型边坡的相似模型，在上面施加按相似比例缩小了的设计荷载，逐级加载，直至边坡模型破坏，用肉眼或者借助应变仪、位移计可以直接观察和记录到边坡模型测点的位移变形情况和破坏模式，因此具有直观性强的特点。但是模型制作的成本较高。
（２）ＦＬＡＣ数值模拟方法虽然其应用面相对较窄，直观性不如相似模型试验方法，但是成本低廉，只需在计算机上直接进行模拟和数据处理。同时，在对边坡的整体观测方面又具有模型试验方法无法比拟的优势。
因为模型试验只能通过测量部分区域的应变来分析边坡的应力情况，故不能完全反映出边坡的实际应力情况；而ＦＬＡＣ数值模拟分析则可以对整个边坡各个区域各个测点进行应力分析和位移分析，因此对边坡的位移变化情况和破坏模式的反应较为全面。
此外，在模型试验中，往往因为试验条件的限制，很难对桥基处施加水平荷载，从而不能对实际情况进行客观的反应；而ＦＬＡＣ数值模拟方法则能够任意施加各种方向的大小的荷载。
但是，ＦＬＡＣ数值模拟分析方法在模拟分析过程中，往往要对边界条件和材料属性进行简化，这或多或少要对分析结果产生影响，因此有必要接合模型试验分析结果互相对比和修正。
因此，在对边坡进行稳定性分析时，应该将
得到下列各种关系式：
上式即是进行模拟材料参数选择和试验数据
反算的依据。
１．２ 分析程序
相似模型试验，遵循以下分析程序：
２，ＦＬＡＣ数值模拟方法
２．１ 基本原理
ＦＬＡＣ是计算软件Ｆａｓｔ Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆ Ｃｏｎｔｉｎｕａ的缩写，意为连续介质快速拉格朗日法。它是美国Ｉｔａｓｃａ公司编制开发的显式有限
（下转第１０２页）
工 程 论 坛
中国科技信息２００６年第２期 ＣＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｊａｎ．２００６
星河湾工程预应力楼板体系设计
陈晓明 广东省番禺城市建筑设计院有限公司 ５１１４００
摘 要：星河湾工程采用先进的无黏结预应力技术，成功地解决了复杂的异形大跨度楼板挠度、裂缝控制问题，做到结构合理、美观大方、经济实用，受到开发商和业主欢迎，社会效益和经济效益显著。工程项目最近获广东省优秀设计一等奖。关键词：无黏结预应力技术
工 程 论 坛
中国科技信息２００６年第２期 ＣＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｊａｎ．２００６
两种边坡稳定性分析方法优缺点的探讨
姜海燕１ 李拥军２
（１，四川交通职业技术学院道桥系 ６１１１３０； ２，中铁二局集团路桥工程有限公司 ６１００３１）
摘 要：本文在同一工点上同时采用相似模型试验分析方法和ＦＬＡＣ数值模拟方法进行分析，在得到了边坡稳定的相同结论的同时，指出了两种方法各自的优缺点，并对其综合应用的必要性进行了探讨。
关键词：边坡；稳定性；相似模型试验；ＦＬＡＣ数值模拟；综合应用
差分程序。
ＦＬＡＣ数值模拟方法的基本原理与离散元相似，但它应用了节点位移连续的条件，可以对连续介质进行大变形分析，具有较强的前后处理功能，可以通过执行数据／命令文件进行计算，也可以通
［３］
过人机对话的交互方式进行。
２．２ 模拟程序
端的坡脚这一区域，发生了向下的竖直位移和向河床方向的水平位移，由桥基向外水平位移和竖直位移都逐渐减小。在桥基右侧发生向边坡内部方向的水平位移和向下的竖直位移，越往下竖直位移越小。其中，以桥基处及紧邻区域的位移变化较为明显。最大位移出现在桥基处，其水平位移达到０．００１６ｍｍ，竖直位移达到０．０１２１ｍｍ。
在变形方面：在加载前后，模拟边坡都处于压密阶段。
根据ＦＬＡＣ软件的运行结果知，在设计荷载下，边坡的不平衡力为１×１０［－３］Ｎ，远小于平衡临界值１００Ｎ，故模型边坡在设计荷载下是稳定的。
引 言
岩土体边坡稳定性分析是土木工程中一个比较重要的课题。目前进行边坡稳定性分析的方法有很多种，可分为工程地质类比法、相似模型试验方
［１］
法和数值模拟分析方法三大类。工程地质类比法由于类比条件比较苛刻，在实际应用中往往很难实施，因此在实际分析工作中很少采用。相似模型试验方法和ＦＬＡＣ数值模拟方法应用得比较广泛，但是两种方法又各有其缺陷，因此在实际工作中通常同时采用两种方法，进行综合分析。本文即是要通过实例分析，对两种方法的优缺点进行探讨，并对综合分析的思路进行分析。
３，工点应用
３．１ 工点地质概况
本文接合的工点为某铁路线路上一吊桥的右岸边坡。该边坡的地质情况如下：
基岩为褐色、层厚２ｃｍ的板岩，裂隙不发育。将所采集的岩样进行物理性质试验、单轴抗压强度试验和变形试验得到基岩的相关参数如下：
单轴抗压强度：σｃ＝２５Ｍｐａ，弹性模量 Ε＝７．５×１０４Ｍｐａ， 密度γ＝２．９５ｇ／ｃｍ３，泊松比μ＝０．１８。
在以下的相似模型试验分析和ＦＬＡＣ数值模拟分析过程中，即是根据上述参数以及由此推算出的剪切模量和体积模量进行分析。
３．２ 相似模型试验分析结果
遵循上述相似模型试验分析程序，展开相似模型试验。根据模型试验数据分析可知：
施加设计荷载，对实际边坡造成的应力和位移变化都很小，相对于天然边坡没有明显的变化，在设计荷载作用下的实际边坡是稳定的。
设计荷载施加到岸坡上后，在设计荷载下，桥基处出现应力集中，随着与桥基距离的增加，各点的应力逐步减小。设计荷载的施加对桥基处的应力影响相对其它地方比较明显，在桥基处最大主应力、最小主应力和剪应力分别达到０．０２５ＭＰａ、０．００６８ＭＰａ和０．００４９ ＭＰａ。
同时，设计荷载的施加对边坡各点造成了很小的位移，其中以桥基处的位移变化相对比较明显。在桥基处水平位移和竖直位移分别达到０．０２３６ｍｍ和０．０５７４ｍｍ。水平位移向河床方向，竖直位移为竖直向下。施加设计荷载后，实际边坡处于压密阶段。故可认为在设计荷载下实际边坡是稳定的。
３．３ ＦＬＡＣ数值模拟分析结果
遵循上述ＦＬＡＣ数值模拟分析程序，展开数值模拟分析。根据数值模拟图件进行分析，可得到以下结果：
在应力方面：在加载前后，边坡的最大主应力和最小主应力都没有明显变化，都是在边坡坡脚和中部缓坡上端的变坡点处出现应力集中，从中部缓坡的坡面由外向内主应力逐渐增大。最大主应力和最小主应力的最大值分别达到０．７６ＭＰａ和０．３３ＭＰａ。各点的主应力的方向没有明显变化。
在位移方面：加载后，在桥基至中部缓坡上
１，相似模型试验方法
１．１ 基本原理
结构相似模型试验的理论根据是相似原理，亦即要求模型与实体（原型）相似，根据模型的情况反映出原型的情况。模型与原型，除了几何形状相似以外，同类物理量必须满足一定的比例关系，同时这些比例必须满足各种力学条件。要使模型与原型完全相似，模型的几何特征、物理常数、初始
［２］
条件和边界条件都必须和原型相似。
相似原理可简单表述如下：若有两个系统（模型与原型）相似，则它们的几何特征和各个对应的物理量必然互相成一定的比例关系。这样，就可以试验测定模型的物理量，再按一定的比例关系推求原型的对应物理量。
分别写出模型和原型的有关方程式，推导可
４，两种方法的对比分析及建议
比较模型试验分析结论和ＦＬＡＣ数值模拟分
析结论可以看到：
模型试验分析和ＦＬＡＣ数值模拟分析在进行桥岸边坡稳定性上，取得了比较一致的结论，都是比较有效的分析手段。
但是两种方法也各有优缺点：
（１） 相似模型试验方法相比于ＦＬＡＣ数值模拟方法应有性较广。它既可以对单一性质岩体边坡进行模型制作和试验，也可通过对不同区域采用不同配比材料模拟的办法对非单一性质岩体边坡进行模型制作和试验。但是，ＦＬＡＣ数值模拟方法只能进行单一性质岩体边坡的数值模拟分析，对非单一的岩体就很难实施。
另外，由于相似模型试验方法是直接按照相似比制作原型边坡的相似模型，在上面施加按相似比例缩小了的设计荷载，逐级加载，直至边坡模型破坏，用肉眼或者借助应变仪、位移计可以直接观察和记录到边坡模型测点的位移变形情况和破坏模式，因此具有直观性强的特点。但是模型制作的成本较高。
（２）ＦＬＡＣ数值模拟方法虽然其应用面相对较窄，直观性不如相似模型试验方法，但是成本低廉，只需在计算机上直接进行模拟和数据处理。同时，在对边坡的整体观测方面又具有模型试验方法无法比拟的优势。
因为模型试验只能通过测量部分区域的应变来分析边坡的应力情况，故不能完全反映出边坡的实际应力情况；而ＦＬＡＣ数值模拟分析则可以对整个边坡各个区域各个测点进行应力分析和位移分析，因此对边坡的位移变化情况和破坏模式的反应较为全面。
此外，在模型试验中，往往因为试验条件的限制，很难对桥基处施加水平荷载，从而不能对实际情况进行客观的反应；而ＦＬＡＣ数值模拟方法则能够任意施加各种方向的大小的荷载。
但是，ＦＬＡＣ数值模拟分析方法在模拟分析过程中，往往要对边界条件和材料属性进行简化，这或多或少要对分析结果产生影响，因此有必要接合模型试验分析结果互相对比和修正。
因此，在对边坡进行稳定性分析时，应该将
得到下列各种关系式：
上式即是进行模拟材料参数选择和试验数据
反算的依据。
１．２ 分析程序
相似模型试验，遵循以下分析程序：
２，ＦＬＡＣ数值模拟方法
２．１ 基本原理
ＦＬＡＣ是计算软件Ｆａｓｔ Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆ Ｃｏｎｔｉｎｕａ的缩写，意为连续介质快速拉格朗日法。它是美国Ｉｔａｓｃａ公司编制开发的显式有限
（下转第１０２页）
工 程 论 坛
中国科技信息２００６年第２期 ＣＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｊａｎ．２００６
星河湾工程预应力楼板体系设计
陈晓明 广东省番禺城市建筑设计院有限公司 ５１１４００
摘 要：星河湾工程采用先进的无黏结预应力技术，成功地解决了复杂的异形大跨度楼板挠度、裂缝控制问题，做到结构合理、美观大方、经济实用，受到开发商和业主欢迎，社会效益和经济效益显著。工程项目最近获广东省优秀设计一等奖。关键词：无黏结预应力技术