基坑边坡稳定性分析设计软件开发
基坑稳定分析
基坑稳定分析对有支护的基坑进行土体稳定分析，是基坑工程设计的重要环节之一。
基坑稳定分析的目的是为了确定基坑侧壁支护结构在给定条件下的合理嵌固深度，或验算拟定支护结构设计的稳定性。
基坑稳定分析参见《建筑基坑支护规范》（JGJ—2012）的规定。
目前，基坑稳定分析主要包括下面几个方面：1、整体稳定性分析采用圆弧滑动法验算支护结构和地基的整体抗滑动稳定性时，应注意支护结构一般有内支撑或外锚拉结构且墙面垂直的特点，不同于边坡稳定性验算的圆弧滑动。
有支护的滑动面的圆心一般靠近基坑内侧附近，应通过试算确定最危险的滑动面和最小安全系数。
2、支护结构踢脚稳定性分析验算最下道支撑以下的主、被动土压力区的压力绕最下道支撑梁点的转动力矩是否平衡。
在基坑内墙前极限被动土压力计算中，考虑墙体与坑内土体间的摩擦角的影响，同时也考虑到地基土的黏聚力。
3、基坑底部土体的抗隆起稳定性分析基坑底部土体的抗隆起稳定性分析具有保证基坑稳定和控制基坑变形的重要意义。
对适用不同地质条件的现有不同抗隆起稳定性计算公式，应按工程经验规定保证基坑稳定的最低安全系数。
4、基坑的渗流稳定性分析在饱和软粘土中开挖基坑，都需要进行支护，支护结构通常采用排桩、地下连续墙、搅拌桩或有止水措施的冲孔灌注桩等。
由于地下室水位很高，因此很容易造成基坑底部的渗流破坏，所以设计支护结构嵌固深度时，必须考虑抵抗渗流破坏的能力，具有足够的渗流稳定安全度。
5、基坑底土突涌的基坑稳定性分析如果在基底下的不透水层较薄，而且在不透水层下面具有较大水压的滞水层或承压水层时，当上覆土重不足以抵挡下部的水压时，基底就会隆起破坏，墙体就会失稳，所以在设计、施工前必须要查明地层情况以及滞水层和承压水层水头的情况。
新建秦淮湾小区项目部张德奎。
边坡稳定分析软件slide在《土力学》教学中的应用
佳木斯职业学院学报2019年第11期总第204期No.11. 2019Sum 204土坡是具有倾斜坡面的土体。
地质作用形成天然土坡、人工开挖或回填形成人工土坡。
自然土坡与人造边坡的垮塌是经常发生的工程事故。
1999年，中国建筑工业出版社出版了曾宪明等撰写的专著《基坑与边坡事故警示录》，这本专著记录了243起基坑与人造边坡工程失事实例。
土坡稳定分析是《土力学》课程的重要内容，土坡稳定分析的条分法是土坡稳定分析的一种经典算法，目前仍被普遍应用，也是教学的重点和难点。
条分法是先假定可能的滑裂面，然后将滑动土体竖直划分成若干土条，把各土条当成刚体，分别求出各土条相对于滑动圆心的滑动力矩和抗滑力矩，然后求出土坡的稳定安全系数。
土坡的稳定问题是一个高次超静定问题，无法直接求解。
一般通过各种假设以减少未知量个数来实现土坡稳定性分析。
无论是瑞典条分法、Bishop 条分法还是简布法，都涉及最危险滑动圆弧的搜索。
只有找出最危险滑动面，并计算其安全系数才能判断土坡的稳定性。
值得注意的是，条分法是通过试算确定最危险滑动面，计算的滑动圆弧越多，搜索到真正的最危险滑动面的概率就越大。
在搜索最危险滑动面的过程中，每确定一个新的滑动圆弧，都需要重新分条，并计算滑动力矩和抗滑力矩之比，确定安全系数，工作量相当浩繁。
随着技术的进步，岩土工程计算分析软件在土木工程的设计、施工和教学过程中的作用日益突出。
将岩土工程分析软件运用到土力学的教学过程中，不仅可以提升教学效果，还可以培养学生应用软件的能力，实现课堂教学与工程实践的对接。
当前岩土工程软件在土力学教学中的应用并不多，本文尝试用SLIDE 边坡分析软件来优化土力学边坡稳定分析的教学过程，探讨岩土工程软件在教学中的应用，以求抛砖引玉，探索土力学教学改革方法。
一、条分法的基本步骤条分法是建立在刚体极限平衡的理论之上的土坡稳定性分析方法。
该方法通过试算来搜索土坡的最危险滑动面，利用最危险滑动面的安全系数来判断土坡的稳定性。
基于ABAQUS的某土石坝坝坡稳定性分析
1引言土石坝稳定性分析常用的方法主要是极限平衡法和有限元法。
极限平衡法以毕肖普法、摩根斯顿-普赖斯法、Spencer法、Sarma法、楔形体法等[1-4]为代表，有限元法以强度折减法[5]为代表。
随着土地本构模型（摩尔库仑模型、邓肯张模型、Drucker-Prager模型等）理论应用成熟和有限元软件开发应用，强度折减法越来越多地应用到工程实际，为工程设计提供印证，如边坡、坝坡、隧道、基坑等有限元分析，并趋于成熟。
近年来，国内学者对强度折减法的应用开展了大量工作：李小春[6]采用强度折减法对边坡的多滑面进行了模拟，认为该方法得到的多级滑动面与现场监测数据吻合较好。
王曼等[7]采用ABAQUS软件的强度折减法分析了边坡的稳定性，确认其计算结果的合理性。
王作伟等人[8]采用强度折减方法计算了边坡的极限上限，对比验证强度折减法与传统极限平衡法具有良好的适应性。
雷艳等[9]采用强度折减法对土石坝坝坡进行稳定分析，得出的安全系数与塑型区域可为工程提供借鉴。
以上研究均取得了较好的研究成果，表明强度折减法用于工程实际分析边坡、坝坡稳定性是可行合理的。
故本文基于以上研究，采用ABAQUS软件结合强度折减法对某均质土石坝进行稳定性分析计算，并从水利工程建设管理的角度，浅析建设管理对工程质量的控制。
2强度折减法所谓强度折减法是指给一强度折减系数F r[10]，采用公式（1）和（2）将土体抗剪强度指标进行降低，导致土体逐渐失稳，土体单元发生塑性变形，当临界失稳时，折减系数就是边坡对应的安全系数。
具体公式如下所示：c m=c/F r（1）φm=arctan（tanφ/F r）（2）式中，c和φ为土体的抗剪强度指标（粘聚力和内摩擦角）；c m和φm是折减后的抗剪强度；F r是强度折减系数。
强度折减法精髓在于降低土地的抗剪强度指标，使土地单元应力不能配套而失稳。
3土石坝稳定性分析某均质土石坝，最大坝高100m，正常蓄水位在坝高90m处，坝顶宽8m，上下游坡比为1∶3√，坝体材料密度为2200kg/m3，强度参数如表1所示。
abaqus在岩土工程中的应用 案例文件
abaqus在岩土工程中的应用案例文件abaqus是一款常用的有限元分析软件，广泛应用于岩土工程中。
下面列举了岩土工程中abaqus的应用案例，包括地基工程、边坡稳定性分析、挡土墙设计等方面。
1. 地基工程地基工程是岩土工程的核心内容之一，abaqus可以用于地基的承载力和沉降分析。
通过建立地基模型，考虑不同荷载情况下的土体性质，可以计算地基的承载力和变形情况，进而指导实际工程设计。
例如，可以通过abaqus模拟地基基坑开挖对周围土体的影响，预测地基下沉的情况，为地下结构的设计提供依据。
2. 边坡稳定性分析边坡稳定性是岩土工程中的重要问题，abaqus可以用于边坡的稳定性分析。
通过建立边坡模型，考虑不同荷载、土体参数和边坡几何形状等因素，可以计算边坡的稳定性指标（如安全系数）和发生滑移的位置。
例如，可以通过abaqus模拟陡坡下雨后的渗流和剪切破坏，评估边坡稳定性，并提出相应的加固措施。
3. 挡土墙设计挡土墙是岩土工程中常见的结构，abaqus可以用于挡土墙的设计和分析。
通过建立挡土墙模型，考虑土体参数、结构形式和荷载情况等因素，可以计算挡土墙的稳定性和变形情况，指导挡土墙结构的设计。
例如，可以通过abaqus模拟挡土墙的荷载响应和土体变形，评估挡土墙的稳定性，并确定合适的尺寸和材料。
4. 地铁隧道分析地铁隧道是岩土工程中的典型工程，abaqus可以用于地铁隧道的分析。
通过建立隧道模型，考虑地下水、土体参数和开挖方式等因素，可以计算隧道的稳定性和变形情况，指导隧道的设计和施工。
例如，可以通过abaqus模拟隧道开挖对周围土体的影响，评估隧道的稳定性和地表沉降情况，并提出相应的支护措施。
5. 岩石力学分析岩石力学是岩土工程中的重要分支，abaqus可以用于岩石的力学分析。
通过建立岩石模型，考虑岩石的本构关系和荷载情况，可以计算岩石的应力分布、变形情况和破坏机制，指导岩石工程的设计和施工。
例如，可以通过abaqus模拟岩石的加载过程和破坏模式，评估岩石的强度和变形特性，为岩石工程提供依据。
geostudio在地质工程领域的应用
geostudio在地质工程领域的应用GeoStudio是一套功能强大的地质工程软件，被广泛应用于地质工程领域的各个方面。
它提供了多种模块和工具，可以用于分析和解决与土壤、岩石和地下水相关的问题。
以下是GeoStudio在地质工程领域的一些常见应用：1. 岩土力学分析GeoStudio的SLOPE/W模块可以进行边坡稳定性分析，帮助工程师评估岩土边坡的稳定性，并确定需要采取的支护措施。
它能够考虑不同的岩土参数、荷载条件和边界条件，预测边坡的稳定性，并生成稳定性曲线和剖面。
2. 地基基础分析在地基基础设计中，GeoStudio的SEEP/W和SIGMA/W模块可以用于分析地下水渗流和土体应力变形。
SEEP/W模块可用于计算渗流场和孔隙水压力分布，帮助评估地下水对土壤和地基的影响。
而SIGMA/W模块可以模拟土体的固结、沉降和应力分布，用于评估地基的承载力和变形特性。
3. 坑槽和基坑分析GeoStudio的EXCA V ATE模块可以用于分析土体开挖过程中的稳定性和变形。
它可以模拟开挖、支护和回填等工序对周围土体的影响，帮助工程师评估开挖过程中的地表沉降、地下水位变化和支护结构的效果。
4. 地下水资源管理GeoStudio的SEEP/W和FEFLOW模块可用于地下水资源管理和污染物传输分析。
SEEP/W模块可以模拟地下水流动，帮助理解地下水系统的行为和预测地下水位的变化。
而FEFLOW模块则更专注于地下水污染物的传输和迁移过程，可用于评估污染源的扩散情况和预测地下水质量变化。
5. 地震工程分析GeoStudio的QUAKE/W模块可以用于地震工程分析，模拟土体在地震荷载作用下的动力响应。
它可以评估土体的液化潜能、地震引发的地表变形和结构的动态响应，对地震工程设计和风险评估提供支持。
除了上述应用，GeoStudio还可以用于土方工程、岩土结构设计、地下管道分析等多个地质工程领域的问题。
它提供了直观的图形界面和强大的数值计算能力，帮助工程师更好地理解和解决复杂的地质工程问题。
深基坑开挖中的边坡稳定性分析
深基坑开挖中的边坡稳定性分析深基坑开挖是城市建设中常见的施工方式，它在城市化进程中发挥着重要的作用。
然而，由于深基坑开挖会对周围土体产生一定的影响，边坡稳定性分析成为必要的步骤。
在深基坑开挖过程中，土体的边坡稳定性成为一个重要的问题。
边坡稳定性表示的是土体在受到外部作用力时能否保持在平衡状态。
在深基坑开挖的过程中，土体受到了较大的应力集中，而外部作用力也发生了变化，因此边坡稳定性分析是必不可少的。
首先，边坡稳定性分析需要考虑土体的性质。
不同类型的土体在承受应力时具有不同的特点，因此需要对土体的强度、压缩性等性质进行详细的研究。
这些参数的测量可以通过室内试验或现场取样等方式得到，从而为边坡稳定性分析提供依据。
其次，边坡稳定性分析还需要考虑边坡的形态。
边坡的高度、坡度、岩性等因素都会对边坡稳定性产生影响。
例如，较高的边坡容易受到外力的作用，因此需要采取相应的支护措施。
此外，坡脚的土体也会对边坡的稳定性产生影响，因此需要对其进行详细的研究。
然而，边坡稳定性分析不仅仅局限于土体和边坡的因素，还需要考虑其他的因素。
例如，水体的存在会对土体的稳定性产生影响，因此需要对地下水位进行监测和分析。
此外，地震、降雨等自然灾害因素也会对边坡稳定性产生一定的影响，因此需要进行相应的分析和评估。
在进行边坡稳定性分析时，可以采用不同的方法和技术。
例如，可以使用数值模拟的方法对边坡的稳定性进行分析，通过模拟不同的情况来评估其稳定性。
此外，还可以使用经验公式或分析方法进行边坡稳定性的计算。
这些方法可以提供较为准确的结果，从而指导深基坑开挖过程中的施工和安全措施。
综上所述，深基坑开挖中的边坡稳定性分析是一个重要的问题。
它需要考虑土体的性质、边坡的形态以及其他的因素。
在进行边坡稳定性分析时，可以采用不同的方法和技术，以获得较为准确的结果。
只有进行了认真的边坡稳定性分析，才能保证深基坑开挖过程的安全和顺利进行。
深基坑专项方案计算软件
### 深基坑专项方案计算软件概述随着城市化进程的加快，深基坑工程在各类基础设施建设中日益增多。
为确保深基坑工程的安全、高效施工，开发一套科学、实用的深基坑专项方案计算软件显得尤为重要。
该软件能够集成地质勘察、结构设计、施工组织等多方面信息，为工程技术人员提供全面的技术支持。
### 软件功能特点1. 地质勘察数据导入：软件支持多种地质勘察数据格式导入，如岩土工程勘察报告、地质勘察报告等，确保数据的准确性和完整性。
2. 深基坑稳定性计算：根据地质勘察数据和设计参数，软件能够自动计算深基坑的稳定性，包括边坡稳定性、支撑结构稳定性等，为施工安全提供保障。
3. 支护结构设计：软件提供多种支护结构设计方法，如桩锚支护、土钉墙支护、地下连续墙支护等，并根据实际需求自动生成设计图纸。
4. 施工组织模拟：软件可以模拟深基坑施工过程，包括施工进度、施工顺序、施工资源配置等，帮助施工管理人员合理安排施工计划。
5. 安全风险分析：软件能够对深基坑施工过程中的潜在安全风险进行分析，如边坡坍塌、支撑结构失稳等，为制定安全措施提供依据。
6. 参数化设计：软件支持参数化设计，工程师可以根据实际需求调整设计参数，快速生成多种设计方案。
7. 可视化展示：软件提供可视化展示功能，工程师可以直观地查看深基坑的稳定性、支护结构设计等数据，便于进行方案对比和优化。
### 软件应用优势1. 提高设计效率：深基坑专项方案计算软件能够自动完成大量计算工作，大大提高设计效率。
2. 降低设计风险：通过软件对深基坑的稳定性、支护结构设计等进行计算和分析，有效降低设计风险。
3. 优化施工方案：软件模拟施工过程，有助于优化施工方案，提高施工效率。
4. 促进技术创新：软件的应用可以推动深基坑工程领域的技术创新，为我国深基坑工程的发展提供有力支持。
5. 符合国家标准：软件遵循我国相关规范和标准，确保设计结果的准确性和可靠性。
总之，深基坑专项方案计算软件在深基坑工程中具有广泛的应用前景。
基坑工程中的边坡稳定性分析与评估
基坑工程中的边坡稳定性分析与评估基坑工程是指为了建设地下结构或地下设备，而在地面上开挖出一个或多个较大的坑口，然后在坑口内逐步挖掘地下部分的工程。
在进行基坑工程施工时，边坡稳定性是一个非常重要的问题，对于施工的安全和质量都具有重要影响。
边坡稳定性是指基坑边坡在一定荷载的作用下是否能够保持稳定，不发生坡体滑动、崩塌等不稳定现象。
在进行边坡稳定性分析与评估时，需要考虑很多因素，如土体的力学性质、坡面的倾斜度、坡土体的分层情况等。
首先，对于土体的力学性质是进行边坡稳定性分析与评估的基础。
土体的抗剪强度、内摩擦角等是决定边坡的稳定性的重要参数。
通过对土体进行野外勘探与采样，可以对土体进行室内试验，获得土体的力学参数，从而进行稳定性分析。
其次，坡面的倾斜度也是边坡稳定性分析与评估的重要因素。
坡面的倾斜度过大会导致坡体滑动，而倾斜度过小则会导致坡体崩塌。
因此，在设计基坑工程时，需要根据土体的力学参数和工程的具体情况，合理确定坡面的倾斜度，以保证边坡的稳定性。
此外，坡土体的分层情况也对边坡稳定性起着重要作用。
土体的分层情况与土体的力学性质密切相关。
例如，当坡面存在较厚的软弱土层时，将会增加坡体发生滑动的可能性。
因此，在进行边坡稳定性分析时，需要对土体的分层情况进行详细的调查，并将其考虑在内。
在进行边坡稳定性分析与评估时，可以采用不同的方法和模型。
常见的方法包括平衡法、变形法和强度解析法等。
平衡法是最常用的一种方法，它基于坡面施加在土体上的平衡力，通过平衡方程来确定边坡的稳定性。
变形法是一种基于土体变形特性的分析方法，强度解析法是一种基于土体强度特性的分析方法。
除了进行稳定性分析外，边坡稳定性的评估也是非常重要的。
评估的目的是判断边坡的稳定性并采取相应的措施来确保施工的安全和质量。
评估可以采用定性评估和定量评估的方法。
定性评估是基于经验和专业知识对边坡的稳定性进行判断，而定量评估则是通过数学模型和计算方法对边坡的稳定性进行量化分析。
基于边坡稳定性分析算法的MATLAB_GUI界面设计
第１３卷㊀第９期Ｖｏｌ．１３Ｎｏ．９㊀㊀智㊀能㊀计㊀算㊀机㊀与㊀应㊀用ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＣｏｍｐｕｔｅｒａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ㊀㊀２０２３年９月㊀Ｓｅｐ．２０２３㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号：２０９５－２１６３（２０２３）０９－０１８０－０４中图分类号：ＴＰ２４７＋．２文献标志码：Ａ基于边坡稳定性分析算法的ＭＡＴＬＡＢＧＵＩ界面设计孟㊀唱，李㊀忠（上海工程技术大学城市轨道交通学院，上海２０１６２０）摘㊀要：为了更加合理㊁高效地分析处理边坡各项参数，尽量减少人工计算与操作，基于ＭＡＴＬＡＢＧＵＩ软件设计了边坡参数的处理界面，实现了边坡稳定性分析结果可视化㊂首先，基于极限平衡理论，利用ＭＡＴＬＡＢ程序编写计算边坡最小安全系数及最危险滑移面的主程序；其次，依据边坡尺寸及土层参数特点，完成ＧＵＩ界面的布局；再次，编写各控件的回调函数，完成各控件之间的联系；最后，以澳大利亚计算机协会（ＡＣＡＤＳ）所提供的考题为例，在界面上进行边坡稳定性分析的相关计算，案例结果准确可行，大大提高了对边坡几何尺寸和土层参数的处理效率，为边坡数据的处理分析提供了新思路㊂关键词：极限平衡法；安全系数；ＭＡＴＬＡＢＧＵＩ；界面设计ＭＡＴＬＡＢＧＵＩｉｎｔｅｒｆａｃｅｄｅｓｉｇｎｂａｓｅｄｏｎｓｌｏｐｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓａｌｇｏｒｉｔｈｍＭＥＮＧＣｈａｎｇ，ＬＩＺｈｏｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＵｒｂａｎＲａｉｌＴｒａｎｓｉｔ，ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１６２０，Ｃｈｉｎａ）ʌＡｂｓｔｒａｃｔɔＩｎｏｒｄｅｒｔｏａｎａｌｙｚｅａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｓｌｏｐｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｍｏｒｅｒｅａｓｏｎａｂｌｙａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ，ａｎｄｍｉｎｉｍｉｚｅｍａｎｕａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ａｓｌｏｐｅｐａｒａｍｅｔｅｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｉｎｔｅｒｆａｃｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂａｓｅｄｏｎＭＡＴＬＡＢＧＵＩｓｏｆｔｗａｒｅ，ａｎｄｔｈｅｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｌｏｐｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｉｓｒｅａｌｉｚｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｌｉｍｉｔｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅｍａｉｎｐｒｏｇｒａｍｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｍｉｎｉｍｕｍｓａｆｅｔｙｆａｃｔｏｒａｎｄｔｈｅｍｏｓｔｄａｎｇｅｒｏｕｓｓｌｉｐｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｓｌｏｐｅｉｓｗｒｉｔｔｅｎｂｙＭＡＴＬＡＢ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｌｏｐｅｓｉｚｅａｎｄｓｏｉｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅｌａｙｏｕｔｏｆＧＵＩｉｎｔｅｒｆａｃｅｉｓｃｏｍｐｌｅｔｅｄ．Ｔｈｉｒｄｌｙ，ｗｒｉｔｅｔｈｅｃａｌｌｂａｃｋｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｅａｃｈｃｏｎｔｒｏｌｔｏｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｅａｃｈｃｏｎｔｒｏｌ；Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔａｋｉｎｇｔｈｅｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎｑｕｅｓｔｉｏｎｓｐｒｏｖｉｄｅｄｂｙｔｈｅＡｕｓｔｒａｌｉａｎＣｏｍｐｕｔｅｒＳｏｃｉｅｔｙ（ＡＣＡＤＳ）ａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅｒｅｌｅｖａｎｔｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｌｏｐｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅ．Ｔｈｅｃａｓｅｒｅｓｕｌｔｓａｒｅａｃｃｕｒａｔｅａｎｄｆｅａｓｉｂｌｅ，ｗｈｉｃｈｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｓｌｏｐｅｇｅｏｍｅｔｒｙｓｉｚｅａｎｄｓｏｉｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｓａｎｅｗｉｄｅａｆｏｒｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｌｏｐｅｄａｔａ．ʌＫｅｙｗｏｒｄｓɔｌｉｍｉｔｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｍｅｔｈｏｄ；ｓａｆｅｔｙｆａｃｔｏｒ；ＭＡＴＬＡＢＧＵＩ；ｉｎｔｅｒｆａｃｅｄｅｓｉｇｎ作者简介：孟㊀唱（１９９４－），男，硕士研究生，主要研究方向：边坡稳定性分析；李㊀忠（１９８０－），男，博士，教授，硕士生导师，主要研究方向：岩土力学㊁地下结构工程㊂通讯作者：李㊀忠㊀㊀Ｅｍａｉｌ：ｌｉｚ８０４８＠ｆｏｘｍａｉｌ．ｃｏｍ收稿日期：２０２２－０９－２１０㊀引㊀言社会经济的高速发展，公路㊁铁路等基础设施的大量建设，人工边坡㊁自然边坡出现的问题也越来越多，各种滑坡㊁泥石流等事故常有发生，其部分原因在于边坡稳定性评价方法的使用存在一定的问题［１］㊂传统极限平衡方法多为人工操作，搜集边坡数据进行相关计算分析，缺点十分显现，对于复杂边坡，数据参数处理困难，耗费大量时间，且容易出错［２］㊂寻找一种简单有效的方法快速计算并分析边坡的稳定性，对边坡工程建设具有重要意义㊂随着计算机的快速发展，科学计算可视化在各行各业都有广泛的应用㊂许多学者开始尝试使用各种语言工具来设计可视化界面应用在不同的行业内，实现工程上的便捷管理㊂如：俞坚道等［３］基于图片的像素值，提取已发表文献的缓冲材料应力㊁应变数据，并利用Ｍａｔｌａｂ／ＧＵＩ用户界面为包装设计提供了有效途径；林峰等［４］为解决电力企业信息量的处理，设计并实现了ＰＩ２０００界面系统；秦浩等［５］为了更加高效处理水电站工程安全监测数据，基于ＭＡＴＬＡＢＧＵＩ功能设计了一个系统处理界面㊂计算机语言种类多，功能侧重点不同，一些编程操作功能强大，但在可视化方面较差，所以选择优良的语言程序也变得非常重要㊂ＭＡＴＬＡＢ软件不仅在数值计算方面屈指一数，而且还能为用户提供高品质的可视化设计以及与其它程序的接口功能，已经在工业生产㊁机械工程㊁桥梁工程等行业有了一定的应用，但是在边坡工程中却鲜为人见［６］㊂基于上述分析，本文提出利用ＭＡＴＬＡＢＧＵＩ软件开发边坡稳定性算法分析界面，该界面为用户提供了一个方便㊁高效的操作平台，对于边坡工程建设来说，不同边坡参数数据不同，为避免传统计算方法耗时且易出错的缺点，一个可视化的交互式图形用户界面显得十分必要㊂１㊀基本理论１．１㊀极限平衡法基本原理极限平衡法是根据斜坡上滑块（滑体）的静力平衡原理，分析边坡在各种破坏模式下的受力状态，以及斜坡上的抗滑力与下滑力之间的关系，来评价边坡的稳定性㊂本文将瑞典圆弧法和条分法相结合，将滑动面假设为一圆弧，将滑坡体划分为若干垂直土条，以摩尔－库仑的抗剪强度理论为基础，建立力的平衡方程式，求得边坡最危险滑移面和最小安全系数［７］，如图１所示㊂O′Oa irW iS ia iA坡顶坡底图１㊀圆弧滑动面上土体细分的条块Ｆｉｇ．１㊀Ｓｅｇｍｅｎｔｓｏｆｓｏｉｌｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎｏｎｃｉｒｃｕｌａｒａｒｃｓｌｉｄｉｎｇｓｕｒｆａｃｅ㊀㊀下滑力矩表达式如式（１）：Ｍｄ＝ｒðＷｉｓｉｎαｉ（１）式中：ｒ表示圆弧半径，Ｗｉ表示第ｉ块条块的重量，αｉ表示条块底部与水平面的夹角㊂抗滑力矩表达式如式（２）：Ｍｒ＝ｒðＳｉ（２）式中Ｓｉ表示第ｉ块条块底部的土体强度㊂１．２㊀安全系数求解由坡底向坡顶引无数个圆弧假设面，坡顶按一定比例向右移动，分别计算每个圆弧的安全系数㊂选取其中最小的安全系数，即对应最危险滑移面［８］㊂安全系数表达式如式（３）：ｓｉ＝ｃｉ＋σｉｔａｎϕｉＦ＝ðｓｉΔｌｉðＷｉｓｉｎαｉìîíïïïï（３）式中：ｓｉ表示第ｉ块条块底部的土体强度，ｃｉ表示第ｉ块条块底部的土体粘聚力，σｉ表示第ｉ块条块底部的土体剪平面的法向应力，Ｆ表示抗滑力矩之和与下滑力矩之和的比值，Δｌｉ表示第ｉ块条块底部面积㊂２㊀可视化界面设计方法２．１㊀ＭＡＴＬＡＢＧＵＩ界面设计步骤首先，在ＭＡＴＬＡＢ界面的命令板中输入ｇｕｉｄｅ的命令，得到ＧＵＩ界面设计的选择窗口，如图２所示㊂选择新建ＧＵＩ，即可进入功能设计界面［９］㊂图２㊀新建ＧＵＩ界面入口Ｆｉｇ．２㊀ＮｅｗＧＵＩｉｎｔｅｒｆａｃｅｅｎｔｒａｎｃｅ㊀㊀如图３所示，进入ＧＵＩ编辑界面，即可根据所需功能，从左侧菜单栏中拖拽控件到画布上，将各个控件整齐㊁美观㊁方便地摆放［１０］后，完成各控件的回调函数㊂最后的程序设计是ＧＵＩ界面设计的灵魂，编写界面动态功能程序后，必须对各功能进行逐项反复检查，完成可视化界面的程序调试㊂图３㊀ＧＵＩ编辑界面Ｆｉｇ．３㊀ＧＵＩｅｄｉｔｉｎｇｉｎｔｅｒｆａｃｅ１８１第９期孟唱，等：基于边坡稳定性分析算法的ＭＡＴＬＡＢＧＵＩ界面设计２．２㊀边坡分析软件的功能依据边坡模型的特性，建立如图４所示的边坡稳定性分析软件功能框图㊂边坡稳定性分析计算主要包括边坡各参数输入㊁边坡安全系数的计算以及边坡模型结果可视化［１１］㊂确定圆弧半径及圆心坐标确定最小安全系数确定滑移面位置搜索参数数据处理边坡参数数据处理土层参数数据处理提交并计算图４㊀边坡稳定性分析软件功能框图Ｆｉｇ．４㊀Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍｏｆｓｌｏｐｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅ２．３㊀边坡稳定性分析界面布局本文界面设计分为参数设定和图形显示两个区域㊂图形显示使用ａｘｅｓ１控件，主要功能是显示边坡模型几何尺寸㊁边坡土层数量以及最危险滑移面［１２］㊂如图５所示，参数设定主要分为４个部分：土层参数㊁边坡参数㊁搜索参数以及结果输出参数㊂（１）土层参数设计：通过设计表格１，输入土层的各种参数，包括序号㊁土层参数㊁土体粘聚力㊁土体内摩擦角㊁土体天然重度以及土体厚度㊂在表格１上方设置添加㊁删除㊁下移㊁上移㊁导入㊁保存等６个功能键㊂其中，添加和删除键可增加或减少土层数量；上㊁下移键可变换土层位置；导入键可导入 ．ｘｌｓｘ 文件，如果土层数量和参数较多，可事先在表格中填好，直接导入表格内即可；保存键可将编写或调整后的土层参数保存到电脑文件夹内，以备下次直接使用㊂（２）边坡参数设计：通过设计表格２输入边坡模型的几何尺寸，其中包括边坡阶数㊁边坡高度㊁边坡坡角㊁边坡坡顶宽度以及平台荷载；同时也设置６个功能键，其功能与上述功能键类似，主要是便于边坡阶数的增减调整，以及边坡角度㊁边坡高度等变化调整，更加方便快捷的更改边坡模型几何尺寸，对边坡模型重建㊁快速调整具有重要意义㊂（３）搜索参数设计：该部分是调节主函数的部分参数，主要作用是对主函数的循环㊁步长等进行微调，能适应多种复杂边坡的搜索，完成边坡安全系数的计算㊂其中包括圆弧切线与水平方向角度等分变量㊁滑移面距底面角点的高度㊁辅助滑移横坐标步长变化㊂（４）计算与结果参数设计：计算设计了两部分，阶段计算 是指对边坡每阶段的计算分析，在下拉列表中点击边坡阶数，即可计算该阶数的边坡滑移面，如点击３，即指自边坡顶部向下数３层，计算这３层边坡的危险滑移面和最小安全系数；而 开挖高度 是指自边坡顶部向下开挖的深度，其余部分可看做未挖土体，在静态文本中输入开挖高度，即可计算任意开挖高度下的边坡最危险滑移面以及对应最小安全系数㊂最后表格中主要显示计算后的安全系数㊁最危险滑移面的圆心坐标及圆弧半径㊂保存键主要作用是将界面中的所有参数保存到文本文件中，便于边坡稳定性分析的数据整理㊂图５㊀边坡稳定性分析界面布局Ｆｉｇ．５㊀Ｌａｙｏｕｔｏｆｓｌｏｐｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｉｎｔｅｒｆａｃｅ㊀㊀界面本着简单性㊁一致性以及习惯性的设计原则，既要便于操作，又要美观协调，另还可根据自己的爱好对控件进行颜色背景布置㊂本文通过极限平衡法的基本原理，完成主函数的编程，再通过ＧＵＩ界面的各控件实现用户与机器的交互，完成边坡稳定性分析的界面设计㊂３㊀ＧＵＩ边坡应用案例３．１案例模型案例模型采用澳大利亚计算机协会（ＡＣＡＤＳ）所提供的考题为例，以此来检验边坡稳定性分析算法的可行性，并检验ＧＵＩ界面功能的有效性㊂该算例边坡的几何尺寸㊁边界条件等具体情况如图６所示，土层参数见表１㊂204020101010图６㊀ＡＣＡＤＳ边坡案例尺寸示意图Ｆｉｇ．６㊀ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓｏｆＡＣＡＤＳｓｌｏｐｅｃａｓｅ２８１智㊀能㊀计㊀算㊀机㊀与㊀应㊀用㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第１３卷㊀表１㊀ＡＣＡＤＳ边坡考题的力学参数Ｔａｂ．１㊀ＭｅｃｈａｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｏｆＡＣＡＤＳｓｌｏｐｅｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｖｅｅｘａｍｐｌｅ土层Ｃ／ｋＰａϕ／（ʎ）Ｅ／ＭＰａγ／（ｋＮ／ｍ３）μ１３１９．６１０２００．３㊀㊀表１中，Ｃ表示边坡土层的粘聚力；ϕ表示边坡土层的内摩擦角；Ｅ表示土体弹性模量；γ表示边坡土层的天然重度；μ表示边坡土层的泊松比㊂３．２㊀计算结果分析打开设计好的边坡稳定性分析界面，在土层参数表格内输入ＡＣＡＤＳ边坡案例的土层参数，在可视化图形窗口即可显示出土层数量；在边坡参数表格内输入ＡＣＡＤＳ边坡案例的几何参数，在可视化图形窗口即可显示边坡模型；最后点击阶段计算，完成边坡最小安全系数的计算，并在可视化窗口显示边坡最危险滑移面和最小安全系数的大小，如图７所示㊂㊀㊀ＧＵＩ界面中计算结果显示，该边坡最小安全系数为０．９７９１，案例推荐答案为１．０，计算值与推荐值误差约为２．１％，本文计算的边坡滑移面与案例的滑移面基本一致，表明基于极限平衡理论的算法，计算边坡最小安全系数是可行的，同时也验证了ＧＵＩ界面功能的安全运行，证明了ＧＵＩ界面的计算，比在ＭＡＴＬＡＢ主程序上输入参数更加简单直接方便，图形可视化效果更直观㊁更好㊂图７㊀边坡案例ＧＵＩ界面结果显示Ｆｉｇ．７㊀ＧＵＩｉｎｔｅｒｆａｃｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｌｏｐｅｃａｓｅｓｈｏｗ４㊀结束语本文利用ＭＡＴＬＡＢＧＵＩ功能对边坡稳定性分析算法进行了可视化编程，设计出友好的用户图形界面㊂在实际工程现场，只需将测得边坡数据输入ＧＵＩ界面相应表格中，即可计算出该边坡的稳定性状况，而且可迅速更改和调整数据，完成不同边坡的计算分析，对于边坡现场施工具有很重要的经济价值和实用价值㊂关于如何将二维边坡稳定性分析界面应用于更为复杂的边坡，以及将其扩展到三维边坡稳定性分析界面，后续将会进一步深入研究㊂参考文献［１］隋来才．极限平衡法对边坡稳定性影响分析［Ｊ］．山西建筑，２０１５，４１（１５）：７０－７１，７２．［２］李忠，张曦，汪红星．基于网格化应力场的边坡滑移面搜索模型及应用［Ｊ］．兰州理工大学学报，２０２１，４７（３）：１２７－１３１．［３］俞坚道，毛江淳，朱安娜，等．ＥＰＳ缓冲曲线的Ｍａｔｌａｂ／ＧＵＩ界面设计［Ｊ］．包装工程，２０１７，３８（１）：１３４－１３６．［４］林峰，孔震．ＰＩ２０００界面设计系统的实现［Ｊ］．电力系统自动化，２００３，２７（１３）：７２－７４．［５］秦浩，李同春，唐繁，等．基于ＭＡＴＬＡＢＧＵＩ的水电工程安全监测数据处理界面设计［Ｊ］．水利水电技术，２０１６，４７（４）：７０－７４．［６］王巧花，叶平，黄民．基于ＭＡＴＬＡＢ的图形用户界面（ＧＵＩ）设计［Ｊ］．煤矿机械，２００５（３）：６０－６２．［７］曹雄．二维边坡稳定性分析的通用极限平衡法［Ｊ］．铁道工程学报，２０１２，２９（６）：２８－３２，６４．［８］李忠，朱彦鹏．多阶边坡滑移面搜索模型及稳定性分析［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００６，２５（ｚ１）：２８４１－２８４７．［９］梁海波，黄万伟，李浩，等．基于ＭＡＴＬＡＢＧＵＩ的测试数据比对分析软件设计［Ｊ］．导弹与航天运载技术，２０２２，３８８（４）：５６－６１．［１０］高玉琼，吕利叶，李建飞，等．以ＭＡＴＬＡＢＧＵＩ为平台的代理模型优化设计工具箱［Ｊ］．机械设计与制造，２０２１，３６６（８）：１０３－１０６，１１２．［１１］张建斌，赵静，许晓晴．基于Ｍａｔｌａｂ－ＧＵＩ的数值积分界面设计［Ｊ］．实验室研究与探索，２０１７，３６（１）：１２７－１３１．［１２］潘慧，陈雪清，徐天秋，等．基于ＭＡＴＬＡＢ图形用户界面的听觉言语康复效果评估系统设计［Ｊ］．听力学及言语疾病杂志，２０１９，２７（６）：６４６－６５０．３８１第９期孟唱，等：基于边坡稳定性分析算法的ＭＡＴＬＡＢＧＵＩ界面设计。
南宁良庆大桥北岸锚碇深基坑边坡稳定性分析
南宁良庆大桥北岸锚碇深基坑边坡稳定性分析南宁良庆大桥北岸锚碇深基坑边坡稳定性分析南宁良庆大桥北岸锚碇深基坑是一项重要的工程，该工程的建设对于南宁市交通建设和城市化进程有着重要的意义。
然而，在该工程建设过程中，基坑边坡的稳定性问题一直是重点和难点。
本文基于实地调查和理论分析，对南宁良庆大桥北岸锚碇深基坑边坡稳定性做出分析。
一、工程背景南宁良庆大桥北岸锚碇深基坑是一个基坑深度达到30m以上的大型深基坑工程，该工程建设的目的是解决南宁市城市快速发展的交通问题。
基坑范围庞大，且陡坡占据了较大的面积，这样的地形条件对于基坑开挖和边坡稳定构成了重大挑战。
二、现场调查在实地调查中，我们首先测量了基坑的竖向和水平深度。
通过观察和实地测量，我们发现基坑边坡状况复杂，地质结构也非常松散，土层层数多，沉积土的岩石碎片含量高。
同时，在进行基坑边坡填筑时，施工人员使用的材料少，制造的土体质量不尽如人意。
由于悬河荷载对地下岩石的影响，基坑周边岩石的裂隙比较大。
我们在现场调查中还发现了其他问题，比如基坑周边的地下水位较高、降雨量大，以及基坑边坡周边的施工设备和建筑物等因素对基坑边坡稳定性的影响。
三、理论分析基于现场调查结果，在进行理论分析时，我们主要关注以下几个方面：1. 受力分析由于锚碇深基坑需要在基坑边坡周围设置支撑和锚杆等结构，以增加边坡的稳定性。
在进行施工时，需要注意力的是对基坑边坡及其周边各种支撑物和锚杆等结构的受力进行分析。
2. 地质因素在南宁良庆大桥北岸锚碇深基坑边坡的地理结构中，基岩、淤泥、壤土等大量地层向系统地体现出不同的层位产状与力学性质。
各类地质状态因素的研究可以用于后续灾害风险的分析和防范，应采用有效的地质大数据分析算法，如人工智能的等。
同时在进行理论分析时需要综合考虑地下水、地震、自然风险、浅层沉降等各种因素对边坡的影响。
3. 施工技术因素在施工中，应特别注意边坡的稳定性，不能因施工操作不当导致地质灾害。
Slide软件在边坡稳定性计算中的应用
２ ４ 定 义外 部荷载 ．
内水 位 为 ＋８ ０ ． ０ｍ。 （ ）工 况 四 。围堰外水 位 为＋２ ． ０ｍ， ４ Ｏ ０ 围堰 内水 位 为 十ｌ ． ０ｍ。 ６ ５ ３ 计 算 结果 与 分析 利用 Ｓｉｅ软 件 分 别 对 建 立 的 模 型 进 行 计 ｌ ｄ 算 ， 到最 危 险滑 动面 的安 全 系数 。Ｓｉｅ软件 计 得 ｌ ｄ
总第 ２３ ５ 期 ２１ ０ ２年 第 ４期
交
通
科
技
Ｓ ｒａ ． ５ ｅｉｌ Ｎｏ ２ ３
Ｎ ｏ ４ Ａ ｕ ２０１ ． ｇ． ２
Ｔｒ ｎ ｐ ｒａｉｎＳ ｉｎ ｅ８ ｃ ｎ ｌｇ ａ ｓ ｏ ｔｔ ｃｅ ｃ ＬＴｅｈ ｏｏ ｙ ｏ
Ｓｉｅ软件 在 边 坡 稳定 性计 算 中的应用 ｌ ｄ
摘 要 介 绍 了一 款 新 的边 坡 稳 定 性 计 算 的 专 业 软 件 Ｓｉｅ 并 结 合 某 桥 梁 的 工 程 实 例 ， 用 Ｓｉｅ ｌ ， ｄ 运 ｌ ｄ 软 件 进 行 建 模 和 计算 分 析 。 关键词 边 坡 稳定 性 Ｓｉｅ 件 ｌ 软 ｄ 计算
在道路 及桥 梁 工 程 中常 常会 遇 到 路 堑 、 堤 路 或 者基 坑开 挖时 的边坡稳 定性 问题［ 。边坡 稳 定 １ ］ 性 问题 处 理 不 当 ， 易 产 生滑 坡 、 塌 等 地 质 灾 容 崩 害， 引发工 程 质量 安 全 事故 。现 阶 段 用 于边 坡 稳
２ 模 型 建 立
某桥梁工程全 长 １８ ４ｍ， ３ 主跨采 用 ２ ２ｍ 双 ５ 塔 自锚式悬 索桥 方 案 ， 跨布 置 为 ４ 桥 ８ｍ十５ ７ｍ＋
ｌ ０ ｍ＋ ２ ２ Ｉ＋ ｌ ０１ ＋５ １ ５ Ｉ １ Ｉ ７ｍ＋４ ｎ 工 程 按 照 Ｔ Ｔ ８ｒ 。
基于Geo-Studio和MIDAS GTS NX的边坡稳定性分析
数。该方法力矩平衡和法向力的平衡均能满足，但不
度折减法分析边坡失稳的判据 [8] 之一是数值计算过程
满足剪力的平衡，由此当滑裂面顶部存在侧向力时，稳
不收敛；之二以剪切塑性应变从坡脚至坡顶贯通为判
定系数计算结果的精度相对较低，实际工程应用将带
据；之三以坡体或坡面特定点的突变特征或变形趋势
来安全隐患[6]。
衡法可分为简化法和严格条分法两类，简化法仅满足
* 收稿日期：2020-12-02
修回日期：
2020-12-02
计算出 m α ，然后计算稳定系数 Fs，迭代重复计算至前
后二次的 Fs 的差值至允许的精度范围。
（3）简化简布法（Janbu 法）。不满足所有的力矩平
衡条件，满足水平力的平衡条件，因条间剪切力对力的
（2）同一工程实例这二种方法计算得出最不利滑
图3
剖面等效应变云图
采用强度折减法（SRM）分析，图 2~图 5 显示天然
工况下边坡体的合位移云图、等效应变云图、第一主应
力、第三主应力分布特征。根据数值模拟结果，计算得
动面圆心的平面位置和圆弧半径相接近，稳定系数也
相接近，有限单元强度折减法计算得到的稳定系数值
（kN/m ）
天然
饱和
变形
泊松
模量
比
v
C(kPa)
φ(°)
C(kPa)
φ(°)
E(GPa)
①
含碎石粉质粘土
19.6
20.7
32.0
23.0
28.0
18.4
0.3
0.35
②-1
全风化细砂岩
19.2
20.3
30.0
21.0
25.2
【重要】岩土工程稳定性(四)----基坑稳定性
2、整体稳定性分析（7/11）
四、 重力式围护体系的整体稳定性验算
仍可采用圆弧滑动法进行验算 验算中需要考虑，圆弧通过围护墙体底部以及圆弧切墙两种可能模 式。 对于水泥土桩墙支护当验算切墙圆弧的安全系数时，可取墙体强度 指标 ϕ =0，c = (1/5~1/10)qu，其中qu为挡墙体无侧限抗压强度。 当qu>0.8MPa时可不计算切墙圆弧的安全系数。当支护体系下面有 软弱土层时，应增大计算深度，直至整体稳定安全系数增大为止。
1、概
述 （2/10）
2、基坑破坏模式分类 根据时间：长期稳定和短期稳定； 根据基坑的形式：有支护基坑和无支护基坑破坏。其中有支 护基坑围护形式又可分为刚性围护、无支撑柔性围护和带支 撑柔性围护。 各种基坑围护形式因为作用机理不同，因而具有不同的破坏 模式。
1、概
3、基坑的失稳形态分类
述 （3/10）
（1）放坡开挖基坑 由于设计不合理坡度太陡，或雨水、管道渗漏等原因造成边坡渗水导致 土体抗剪强度降低，引起基坑边土体整体滑坡
1、概
述 （4/10）
（2）刚性挡土墙基坑 是指水泥土搅拌桩、旋喷桩等加固土组成的宽度较大的一种重力式基坑围 护结构，其破坏形式有如下几种： (a)由于墙体的入土深度不足，或由于墙底存在软弱土层，土体抗剪强度不 够等原因，导致墙体随附近土体整体滑移破坏，如图 (a)所示 (b)由于基坑外挤土施工如坑外施工挤土桩或者坑外超载作用如基坑边堆载、 重型施工机械行走等引起墙后土体压力增加，导致墙体向坑内倾覆，如图 (b)所示 (c)当坑内土体强度较低或坑外超载时，导致墙底变形过大或整体刚性移动， 如图(c)所示
岩土工程稳定性（四）--
基坑稳定性
1、概述
2、整体稳定性分析
边坡三维稳定性评价软件的实现及研究
边坡 三维稳定性评价软件 的实现及研 究
肖 枫， 李 俊 ， 声林 ， 廖 李开伟
（ 明理工大学 ， 昆 云南 昆明，５ ０ ３ ６０ ９ ）
摘 要 ： 过 软 件 开发 实验 ， 讨 了 边坡 稳 定 性评 价 的 三 维 处 理 方 案 ， 通 探 主要 包括 稳 定 性
科技 情报开发 与经济
文章编号：０ ５ ６ ３ （ ０ ８ ３ 一 １４ ０ １０ — ０ ３ ２ ０ ） ｌ０ ４ － ２
Ｓ Ｉ Ｅ Ｈ１Ｆ Ｒ Ａ ＩＮＤ Ｖ Ｌ Ｐ Ｅ Ｔ＆ Ｅ Ｏ Ｏ Ｙ Ｃ－ Ｃ Ｏ Ｍ ＴＯ Ｅ Ｅ Ｏ Ｍ Ｎ Ｔ Ｎ ＣＮＭ
２０ 年 第 １ 卷 第 ３ 期 ０８ ８ １
Ｍ ｅｈｏ ｎ ｉｉ ｓＲｅ ｅ ｖ ｉ ｎｖ ｓｉ ａ ｉ ｎ ｔ ｄ ｉ Ｔａ ｌ ｎｇ ｓ ｒ ｏ ｒＩ ｅ ｔｇ ｔｏ
ＺＨＡＯ ｉ ｕ ， ｅ — ａ ， ＡＮＧ ｉ —ｈ ｏ ＲＵＡＮ ｕ Ｈｕ － ｉＬＩＷ ｎ ｙ ｏ Ｗ ｈ Ｊｎ ｃ ａ ， Ｊｅ
ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ： ｈｓｐ ｐ ｒｉｔ ｄ ｃ ｓｔｅｐ ｉｃｐｅｏ ｉｈ ｄ ｎ ｉ ｅ ｉｔ ｉ ｔｏ ， ｎ ａ ｉｇｔｅａ ｐ ｉａｉｎ ｏ ｉｈ Ｔ ｉ ａ ｅ ｒ ｕ ｅ ｒ ｉｌ ｆ ｇ － ｅ ｓｔ ｒｓｓｉ ｔ ｍｅｈ ｄ ａ ｄ ｔｋｎ ｐ ｌ ｔ ｆ — ｎｏ ｈ ｎ ｈ ｙ ｖｙ ｈ ｃ ｏ ｈｇ
计算、 最危 险滑动 面搜 索等 ， 出三维分析的核心 内容是钻孔对 象建模 ， 指 并使用 Ｇ Ｓ三 Ｉ 维分析方法拓展 传统计算方法。
关 键 词 ： 坡 三 维 稳 定 性 ； 价 软 件 ；Ｉ ；１ ｅＤ ｎｓ 边 评 Ｇ Ｓ Ｓ叩 ３ Ａ ａｙ 中 图 分 类 号 ：２ ８ Ｐ０ 文献标识码 ： Ａ
边坡稳定性分析以及抗滑桩设计
边坡稳定性分析以及抗滑桩设计第1章绪论1.1 边坡稳定性分析概况⼟坝、路堤、河岸、挖坡以及⼭坡有可能因稳定性问题⽽产⽣滑坡。
⼤⽚⼟体从上⾯滑下堆积于坡脚前。
滑动也可能影响到深层，上部⼟体⼤幅度下滑⽽坡脚向上隆起，向外挤出，整个滑动体呈转动状。
滑坡将危及到滑坡体及其附近⼈的⽣命和财产的安全。
此外，河岸的滑坡还会造成很⼤的波浪，使很长距离内产⽣灾难[1]。
⼟坝、河堤的滑坡还会引起垮坝，乃⾄发⽣⼤的洪⽔，其损失就不堪设想了。
因此研究边坡的稳定性意义重⼤。
由于⼟坡表⾯倾斜，在⼟体⾃重及外⼒作⽤下，坡体内将产⽣切向应⼒，当切应⼒⼤于⼟的抗剪强度时，就会产⽣剪切破坏，如果靠坡⾯处剪切破坏的⾯积很⼤，则将产⽣⼀部分⼟体相对于另⼀部分⼟体滑动的现象，称为滑坡或塌⽅。
⼟坡在发⽣滑动之前，⼀般在坡顶⾸先开始明显下降并出现裂缝，坡脚附近的地⾯则有较⼤的侧向的位移并微微隆起。
随着坡顶裂缝的开展和坡脚侧向位移的增加，部分⼟体突然沿着某⼀个滑动⾯⽽急剧下滑，造成滑坡。
⼟建⼯程中经常遇到⼟坡稳定问题，如果处理不当，⼟坡失稳产⽣滑动，不仅影响⼯程进展，可能导致⼯程事故甚⾄危及⽣命安全，应当引起重视。
1.1.1 通常防⽌边坡滑动的措施（1）加强岩⼟⼯程勘查，查明边坡地区⼯程地质、⽔⽂地质条件，尽量避开滑坡区或古滑坡区，掩埋的古河道、冲沟⼝等不良地质。
（2）根据当地经验，参照同类⼟（岩）体的稳定情况，选择适宜的坡型和坡⾓。
（3）对于⼟质边坡或易于软化的岩质边坡，在开挖时采取相应的排⽔和坡⾓。
（4）开挖⼟⽯⽅时，宜从上到下依次进⾏，并防⽌超挖；挖、填⼟宜求平衡，尽量分散处理弃⼟，如必须在坡顶或⼭腰⼤量弃⼟时，应进⾏坡体稳定性验算。
（5）若边坡稳定性不⾜时，可采取放缓坡⾓、设置减载平台、分级加载及设置相应的⽀挡结构等措施。
（6）对软⼟，特别是灵敏度较⾼的软⼟，应注意防⽌对⼟的扰动，控制加载速率。
（7）为防⽌振动等对⼟坡的影响，桩基施⼯宜采取压桩、⼈⼯挖孔或重锤低击、低频锤击等施⼯⽅式。
路基设计—路基边坡稳定性分析
简单二条分、法动适态用于弯边沉坡检有不测同的土层、均质土边坡，部分被淹没、均质 土坝，局部发生渗漏、边坡为折线或台阶形的粘性土的路堤与路堑。
三、平整度检测
二、动态弯沉检测 三、平整度检测
二、动态弯沉检测 三、平整度检测
瑞典条分法是所有条分法的雏形。在它的假定中，滑裂面为圆弧面，忽略
孔隙水压二力、的动产生态，弯使沉土体检作测用有动、静水压力，促使土体失稳，故设计斜坡
应针对这些原因，采用相应的排水措施。
（2）三振、动的平作整用度：如检地测震的反复作用下，砂土极易发生液化；粘性土，振
动时易使土的结构破坏，从而降低土的抗剪强度；车辆运动、施工打桩或爆破， 由于振动也可使邻近土坡变形或失稳等。
失稳土体二的、滑动动面态近弯似直沉线检形态测。直线法是假定路基边坡滑坍时，滑动面为
一平面，它适合于砂性类土填筑的路基边坡稳定性计算。原地面为近似直线的
陡坡路堤三，、如果平接整触面度的检摩测擦力不足，整个路堤亦可能沿原地面成直线形态下滑。
二、动态弯沉检测
三、平整 度检测
按照公路的有关设计规范，路堤边坡稳定性必须满足下式：
En<0表示不会产生未平衡的推力，按1.25的安全系数考虑，该折线滑动 面路基是安全的。如果En >0则土体的滑动稳定性不满足要求，必须对土体 采取加固措施。
不二平、衡动推力态法弯在划沉分检土测条后，其计算针对每一土 条分别进行,将上一土
条计算出的剩余滑动力施加在下一土条上，如果计算出的剩余滑动力小于
如此反二复、迭动代，态直弯至前沉后检两测次的Fs值非常接近。通常只要迭代3~4次,就可
以得到满足精度要求的解，而且迭代通常是收敛的。
三、平整度检测
4.圆弧滑动面假定的圆心辅助线的确定方法 1）4.5H法
明挖深基坑地铁施工边坡稳定性分析
明挖深基坑地铁施工边坡稳定性分析随着地铁施工的不断推进，需要建立明挖深基坑地铁施工的边坡稳定性分析模型，并结合力学参数分析方法，进行明挖深基坑地铁施工的边坡稳定性分析及有限元强度折减分析[1]，有利于提高明挖深基坑地铁施工的边坡稳定性。
明挖深基坑地铁施工边坡稳定性分析建立在对边坡的力学特征进行分析的基础上，传统边坡稳定性分析方法主要有有限元强度分析法、离散元法和网格分析法等。
其中，有限元强度分析法通过构建有限元模型，得到施工过程中的边坡形态，通过分析形态变化判断边坡的稳定状态[2]。
离散元法通过离散数学方法构建数学分析模型，融合各种边坡参数组建方程，根据方程函数图像走势判断边坡的稳定性[3]。
网格分析法与有限元强度分析法具有相通性，采用这两种方法进行模型构建时，能够细化单元格，得到更为精确的变化值[4]。
采用有限元强度分析法、离散元法和网格分析法进行明挖深基坑地铁施工边坡稳定性分析时，均存在性能差、可靠性低的问题。
为解决上述问题，本文通过构建明挖深基坑地铁施工边坡有限元结构分析模型和稳定性力学分析模型，对边坡的失稳特征进行分析。
1 边坡失稳动态分析边坡失稳是导致明挖深基坑地铁施工边坡稳定性遭受破坏的最根本原因。
因此，有必要对边坡的失稳特征与失稳动态进行分析，以构建精准的有限元分析模型，获得有效的边坡稳定性研究结果[5]。
1.1 失稳特征分析为分析边坡失稳特征，建立明挖深基坑地铁施工边坡稳定性力学分析模型，得到明挖深基坑作用在块体上的点荷载为式中，x i，r为有限元折减分布系数。
采用最大基元破坏分析方法，得到推力d i=2F(M)，则边坡的安全系数为式中，d i为边坡失稳屈服位移响应。
采用强度折减法进行边坡失稳性分析，得到边坡失稳特征的联合分布为采用不连续变形分析法模拟明挖深基坑地铁施工的变形模型，结合微分方程的最优解分析方法，完成明挖深基坑地铁施工的边坡失稳性特征分析。
1.2 失稳动态分析结合边坡失稳特征分析结果，采用滑坡失稳破坏模式特征分析方法，进行明挖深基坑地铁施工的边坡失稳动态分析。
某基坑边坡稳定性案例分析
某基坑边坡稳定性案例分析王婷【期刊名称】《《有色金属设计》》【年(卷),期】2019(046)003【总页数】4页(P112-115)【关键词】基坑边坡; 稳定性; 处理措施【作者】王婷【作者单位】贵州省地质矿产资源开发局一一一地质大队贵州贵阳550000【正文语种】中文【中图分类】TU9840 引言在很多高层建筑中需要对地基经行开挖，开挖过后便会形成基坑边坡，对于此类边坡需要对其进行处理以保证施工安全和建筑的正常使用。
本文将结合工程实例，对基坑方边坡稳定性进行分析，并给出处理措施。
1 工程地质条件拟建项目区气候属中亚热带季风性湿润气候，累计年平均气温14.9℃、霜期291天、降雨量1 035.7 mm，气候具有春长、夏短、秋早、冬暖的特点。
场区位于溶蚀残丘—斜坡洼地地貌区。
原始地形北东高南西低，地面高程为922.10 m～941.90 m，高差19.80 m。
据现场调查，场地及周围无滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象存在，自然环境稳定性良好。
场地四周基岩出露，根据遵义幅区域地质图资料拟建场地下伏基岩为三叠系茅草铺组上灰岩段，岩性为灰色、灰黑色薄层至中厚层石灰岩，岩体连续，岩层为单斜产出，地层产状125∠30°。
2 岩土构成及岩土单元划分场地岩土由素填土、红粘土和灰岩构成，现按单体分述如下：2.1 素填土色杂，主要由碎块石、碎石、粘土构成，粘土占比较多，硬质物含量约30 %，成分极不均匀，为新近场地平场开挖形成，结构松散，密实度差，压缩性高，场地局部分布，厚0.30～16.50 m，平均厚6.58 m。
2.2 第四系残坡积红粘土褐黄色，褐红色，土质均匀，细腻，含少量铁、锰质氧化物，结构较致密，呈可塑状，厚薄不均，起伏较大，厚0.3～11.4 m，平均厚3.15 m。
2.3 三叠系茅草铺组上灰岩段(Tm3)根据风化程度分为强风化和中风化两层：强风化灰岩：灰色，灰黑色，岩质松软破碎，钻进速度较快，岩芯呈块状、碎块状、颗粒状，局部分布，因差异风化形成局部囊状风化带，强风化层厚度最大达28.1，整体厚度范围0.4～28.1 m，平均厚4.20 m。
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商丘毕冕文化传播有限公司创新性实验计划项目
项目名称：基坑边坡稳定性分析设计软件开发
一、项目组成员情况介绍（包括自身具备的知识、特长、兴趣，参加过的科技创新活
动等）
项目组成员跨专业跨学科分布，涉及知识面广。
作为工程专业学生，已经
熟练掌握土力学的知识，以及边坡工程稳定性分析设计的方法，做了大量的练
习并且接触了多个实际工程案例。
除此之外，团队成员在学习中也接触和学习
了计算机辅助设计，已经掌握了CAD制图以及CAD的二次开发编程语言autolisp，可以使用该语言进行二次开发，然后使用windows MFC将其封装成
为可以方便安装使用的可执行安装包。
方便使用，高效便捷，创造较高的工程
效益和经济效益。
之前在指导老师的帮助下，申请了一个软件著作权登记证书。
《室内土工实验
数据计算绘图软件》，是通过计算机编程的方法解决工程实验中的难题，取得
良好效果，获得河南省教育厅举办的教育信息化应用成果奖二等奖、河南省电
化教育馆优秀论文三等奖。
项目组成员思想积极活跃，参加国家级创新创业项目，结构模型设计比赛等。
项目组成员熟悉计算机图形学以及土木工程信息技术，具有较好的编程能力。
二、项目研究背景
目前建筑物建设高度越来越高，在施工时往往需要开挖深基坑。
基坑开挖时有
放坡开挖和支护开挖方式。
无论是放坡开挖还是支护开挖，都需要事先对基坑
工程进行设计。
在设计过程中需要做大量的计算工作，这些计算工作使用程序
软件计算替代工程师手算，会增加工作效率提高准确性。
目前，项目团队已经
做了不少工作，已经申请了一项软件著作权《室内土工实验数据计算绘图软件》，可以计算出土体的力学参数。
结合土体的性质，我们已经掌握了进行土
体边坡稳定性分析的计算方法和流程。
现在需要通过写程序，把传统上手算流程，用程序进行计算和设计。
尤其是在城市市区，开挖施工场地的局限，往往
需要对基坑边坡进行验证和支护，以免对邻近的周围其他建筑物造成不利影响。
通过我们的这个项目，把之前繁芜复杂的验算和设计流程编制成计算机程序，
对边坡工程和基坑稳定的验证和设计变得轻松简单，实现更高的社会效益和经
济效益。
三、国内外的研究现状及研究意义
目前，边坡工程和深基坑开挖工程应用很多，都要涉及到边坡的稳定分析
问题。
边坡稳定的分析计算方法主要是条分法。
条分法主要是把待分析的边坡
土体划分为数量相当多的土条，对每个土条进行力学分析，建立整体平衡方程，求解以获得最危险滑裂面。
通过求解最危险滑裂面的滑动安全系数来判断土坡
的稳定性。
寻找最危险滑裂面的工程需要反复大量的试算，这给手算过程带来
繁重的工作量。
对土坡的稳定性分析中，需要经过大量的计算和反复试算以确
定深层最危险滑裂面。
反复试算最危险滑裂面可以通过程序循环迭代方式来减
轻工作量提高效率。
此项目拟开发设计一套最危险滑裂面的确定以及土坡稳定
性分析软件，此软件能帮助土建工程师提高工作效率，产生巨大的社会效益。
整理分析边坡稳定分析方法，并编制适合计算机程序计算的算法。
岩土工程边坡稳定性分析是基坑工程以及边坡工程设计中非常重要的环节，其
需要反复试算以找到最危险滑裂面。
本项目首次将传统上手算方法，通过计算
机迭代算法来实现。
将传统的手算方法，编制成为适合计算机程序计算的算法，并且通过编程语言进行实现并编译封装成为可执行程序。
通过我们的这个项目，把之前繁芜复杂的验算和设计流程编制成计算机程序。
计算机的特点是运行计
算速度快，从而提高工作效率。
使得对边坡工程和基坑稳定的验证和设计变得
轻松简单，实现更高的工作效益。
项目研究技术路线
边坡土质参数→边坡稳定试算→程序算法→滑裂面稳定系数→反复迭代计算→
算出稳定性系数最小的滑裂面，即为最危险滑裂面→确定边坡稳定性
四、项目研究的目标及主要内容
建筑工程基坑开挖以及边坡工程的支护中，都要判断和计算土坡的稳定性。
对
土坡的稳定性分析中，需要经过大量的计算和反复试算以确定深层最危险滑裂面。
反复试算最危险滑裂面可以通过程序循环迭代方式来减轻工作量提高效率。
此项目拟开发设计一套最危险滑裂面的确定以及土坡稳定性分析软件，此软件
能帮助土建工程师提高工作效率，产生巨大的社会效益。
整理分析边坡稳定分
析方法，并编制适合计算机程序计算的算法。
编写计算机程序对算法进行实现
可操作性。
编译封装成可安装执行的exe文件。
五、项目创新特色概述（50字以内）
边坡稳定性分析是工程设计中非常重要的环节，其需要反复试算。
本项目首次将传统上手算方法，通过计算机迭代算法来实现，并且编制出可运行的程序软件进行实现计算
六、项目实施方案及实施计划
基于AutoCAD软件进行二次开发，参数的输入和获取通过AutoCAD软件进行，获取到边坡坡度和土质参数之后编写一个DLL文件进行滑裂面的计算。
最后通过微软的MFC进行整体封装。
2019年9月-2020年1月整理设计资料，设计程序算法
2020年2月-2020年9月编写程序，申请软件著作权登记
八、预期成果及成果形式
计算机程序算法一套，发表论文。
软件著作权一项。
九、资助经费使用计划
1、调研、差旅费；
2、用于项目研发的元器件、软硬件测试、小型硬件购置费等；
3、资料购置、打印、复印、印刷等费用；
4、学生撰写与项目有关的论文版面费、申请专利费、知识产权咨询费等。