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条分法土坡稳定分析中若干问题的讨论 李守德。 王保田王成龙何斌 (河海大学岩土工程研究所 南京 210098) 【摘要】安垒系数定义、抗滑力(矩)和滑动力(矩)的计算等问题是枭分法土坡稳定 分析教学中的要点和难点。本文结合了笔者在教学中的心得体会．讨论了安全系数定义的 概念及其意义，剖析了安全系数定义中存在的问题。漾入讨论了圆弧滑动面方法中滑毋力 矩和抗滑力矩计算中的各类问题。指出总应力法和有效应力法是针对土体抗剪强度的计 算而言的，而水土合算和水土分算是针对滑动力矩的计算而言的。 【关键词】条分法 安全系数 滑动力矩 抗滑力矩 玎关于安全系数 土坡稳定分析条分法是在20世纪初提出的，以后经过不断改进，出现了基于各类基本假 定的条分法，常见的如瑞典法、简化毕肖普法、简布法等。各类条分法的基本假定决定_『其应 用特点和计算精度。在条分法学习和应用中，安全系数的定义似乎并没有引起人们特别的关 注。但事实上，安全系数的定义在条分法的公式推导中占有很重要的位置。 1，1安全系数的定义 在土体自重和其它荷载的作用下，土坡内部将产生剪切力，当土坡局部某剪切面L的剪切 力大于其抗剪强度时，该局部土体将产生塑性破坏形成塑性区。如果塑性区扩展贯通坡体，则 土坡将丧失整体稳定性，我们将这一临界状态为极限平衡状态。一般地，我们采用安全系数来 描述土坡稳定性的程度。很多学者对安全系数的定义进行过深入的讨论，并提出了很多建议 的定义形式，本文仍然将其划分为具有代表性的两类。 在条分法发展早期，对安全系数的定义具有一般性，即安全系数定义为土坡的整体抗滑能 力与土坡的整体滑动能力之比，这里称为定义1。其定义的安全系数反映了坡体抵抗整体失 稳的安全储备，这种安全储备可以看作是土坡可以承受更大的荷载作用的能力，也可以看作是 *李守德，副救授，主要从事边坡稳定分析及岩土体溶流问题荨方面的研究 坐斗 孝守挺等-条分法土垃奠定分析中若干问是的讨论l第七都分 №学中皓土力学问删 土坡容许土体强度降低的程度。在圆弧滑动面的分析中，土坡的抗滑能力与土坡的滑动能力 可以采用力矩等形式表达，但是在复杂的滑动面的分析中，往往不能给出准确的土坡的抗滑能 力与土坡的滑动能力的表达式，人们大多认同抗剪强度沿滑动面积分与实际剪应力沿滑动面 积分之比的形式…。 毕肖营条分法口3中提出了安全系数新的定义，将安全系数定义为滑动面上土体抗剪强度 与实际剪应力之比，将安全系数看作是土体强度的安全储备程度。实际上等同于将土体的强 度进行平均折减，使土坡达到极限平衡状态，把折减系数的倒数作为土坡安全系数”]，这里称 为定义2。定义2的隐含条件是对土坡滑动面上的抗剪强度发挥做了假定，因而可以把定义2 看作是定义1的一种特殊情况。事实上，在设计荷载下的土坡滑动面上抗剪强度发挥情况并 不是平均的，因而定义2并不是更为严格。但是定义2的提出使得人们能够容易考虑到土条 条间力对抗剪强度的影响，同时也使条分法能够适用于非圆弧滑动面的情况。 这里应当强调，土坡抗滑安全系数是土坡抗滑的综台指标，而单个土条不具有安全系数的 概念。因而，把定义2看成是每个土条具有相同的安全系数的提法并不合适。 1．2安全系数定义的应用问题 在几种常见的条分法中，瑞典条分法中的安全系数是采用定义1的典型情况。安全系数 定义为土坡的整体抗滑力矩与土坡的整体滑动力矩之比。这一定义形象直观，容易接受。但 是对于非圆弧滑动面的情况，由于无法直接提出抗滑能力和滑动能力的表达式，而不能采用这 一定义。 毕肖普法安全系数形式上采用了整体抗滑力与整体滑动力之比的形式，但是在土条平衡 分析中采用的滑动面实际剪应力是由滑动面抗剪强度经过平均折减的形式，因而毕肖普法的 安全系数属于定义2的范畴；简布法是适用于非圆弧滑动面情况的分析方法，其在推导过程中 也采用了定义2的形式。可肼说，定义2的提出对土坡稳定分析产生了重大的影响。 有限元方法在岩土工程领域的广泛应用取得了很大成功。由于有限元方法能够较合理地 考虑土体的本构关系，能够深入分析计算域的应力场和变形场，近年来人们已进行了一些有限 元方法应用于土坡稳定分析的研究。有限元强度折减法就是这一研究工作所取得