邊坡指地殼表部一切具有側(cè)向臨空面的地質(zhì)體，是坡面、坡頂及其下部一定深度坡體的總稱。坡面與坡頂面下部至坡腳高程的巖體稱為坡體。

       傾斜的地面稱為斜坡，鐵路、公路建筑施工中，所形成的路堤斜坡稱為路堤邊坡；開挖路塹所形成的斜坡稱為路塹邊坡；水利、市政或露天煤礦等工程開挖施工所形成的斜坡也稱為邊坡；這些對(duì)應(yīng)工程就稱為邊坡工程。

       對(duì)邊坡工程進(jìn)行地質(zhì)分類時(shí)，考慮了下述各點(diǎn)。首先，按其物質(zhì)組成，即按組成邊坡的地層和巖性，可以分為巖質(zhì)邊坡和土質(zhì)邊坡(后者包括黃土邊坡、砂土邊坡、土石混合邊坡)。地層和巖性是決定邊坡工程地質(zhì)特征的基本因素之一，也是研究區(qū)域性邊坡穩(wěn)定問題的主要依據(jù).其次，再按邊坡的結(jié)構(gòu)狀況進(jìn)行分類。因?yàn)樵趲r性相同的條件下，坡體結(jié)構(gòu)是決定邊坡穩(wěn)定狀況的主要因素，它直接關(guān)系到邊坡穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)和處理方法。最后，如果邊坡已經(jīng)變形，再按其主要變形形式進(jìn)行劃分。即邊坡類屬的稱謂順序是:巖性— 結(jié)構(gòu)—變形。

       邊坡工程對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)有重要的影響：在鐵路、公路與水利建設(shè)中，邊坡修建是不可避免的，邊坡的穩(wěn)定性嚴(yán)重影響到鐵路、公路與水利工程的施工安全、運(yùn)營(yíng)安全以及建設(shè)成本。在路堤施工中，在路堤高度一定條件下，坡角越大，路基所占面積就越小，反之越大。在山區(qū)，坡角越大，則路堤所需填方量越少。因此，很有必要對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析。

================以上引自《ANSYS邊坡工程實(shí)例分析》部分內(nèi)容。

1 邊坡變形破壞基本原理

1.1 應(yīng)力分布狀態(tài)

       邊坡從其形成開始，就處于各種應(yīng)力作用(自重應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力、熱應(yīng)力等)之下。在邊坡的發(fā)展變化過程中，由于邊坡形態(tài)和結(jié)構(gòu)的不斷改變以及自然和人為營(yíng)力的作用，邊坡的應(yīng)力狀態(tài)也隨之調(diào)整改變。根據(jù)資料及有限元法計(jì)算，應(yīng)力主要發(fā)生以下變化：

      (1)巖體中的主應(yīng)力跡線發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，邊坡坡面附近最大主應(yīng)力方向和坡而平行，而最小主應(yīng)力方向則與坡面近于垂直，并開始出現(xiàn)水平方向的剪應(yīng)力，其總趨勢(shì)是由內(nèi)向外增多，愈近坡腳愈高，向坡內(nèi)逐漸恢復(fù)到原始應(yīng)力狀態(tài)。

      (2) 在坡腳逐漸形成明顯的應(yīng)力集中帶。邊坡愈陡，應(yīng)力集中愈嚴(yán)重，最大最小主應(yīng)力的差值也愈大。此外，在邊坡下邊分別形成切向應(yīng)力減弱帶和水平應(yīng)力緊縮帶，而在靠近邊坡的表部所測(cè)得的應(yīng)力值均大于按上覆巖體重量計(jì)算的數(shù)值。

      (3) 邊坡坡面巖體由于側(cè)向應(yīng)力近于零，實(shí)際上變?yōu)閮上蚴芰ΑＴ谳^陡邊坡的坡面和頂面，出現(xiàn)拉應(yīng)力，形成拉應(yīng)力帶。拉應(yīng)力帶的分布位置與邊坡的形狀和坡面的角度有關(guān)。邊坡 應(yīng)力的調(diào)整和拉應(yīng)力帶的出現(xiàn)，是邊坡變形破壞最初始的征兆。例如，由于坡腳應(yīng)力的集中，常是坡腳出現(xiàn)擠壓破碎帶的原因；由于坡面及坡頂出現(xiàn)拉應(yīng)力帶，常是表層巖體松動(dòng)變形的原因。

1.2 邊坡巖體變形破壞基本形式

      邊坡在復(fù)雜的內(nèi)外地質(zhì)營(yíng)力作用下形成，又在各種因素作用下變化發(fā)展。所有邊坡都在不斷變形過程中，通過變形逐步發(fā)展至破壞。其基本變形破壞形式主要有:松弛張裂、滑動(dòng)、崩塌、傾倒、蠕動(dòng)和流動(dòng)。

2  影響邊坡穩(wěn)定性的因案

影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素有:

(1)邊坡材料力學(xué)特性參數(shù)：

     包括彈性模量、泊松比、摩擦角、粘結(jié)力、容重、抗剪強(qiáng)度等參數(shù)。

(2)邊坡的幾何尺寸參數(shù)：

     包括邊坡高度、坡面角和邊坡邊界尺寸以及坡面后方坡體的幾何形狀，即坡體的不連續(xù)面與開挖面的坡度及方向之間的幾何關(guān)系，它將確定坡體的各個(gè)部分是否滑動(dòng)或塌落。

(3)邊坡外部荷載：

     包括地震力、重力場(chǎng)、滲流場(chǎng)、地質(zhì)構(gòu)造地應(yīng)力等。

3 邊坡穩(wěn)定分析方法

極限平衡法和數(shù)值分析計(jì)算方法。

   （1）極限平衡法主要包括瑞典圓弧法、簡(jiǎn)化畢肖普法、條分法、不平衡推力傳遞法等。

       以上各種方法都是假定土體是理想塑性材料，把土條作為一個(gè)剛體，按照極限平衡的原則進(jìn)行力的分析，最大的不同之處在于對(duì)相鄰上條之間的內(nèi)力作何種假定，也就是如何增加已知條件使超靜定問題變成靜定問題。這些假定的物理意義不一樣，所能滿足的平衡條件也不相同，計(jì)算步驟有繁有簡(jiǎn)，使用時(shí)必須注意他們的適用場(chǎng)合。

       極限平衡方法關(guān)鍵是對(duì)滑體的休型和滑面的形態(tài)進(jìn)行分析、正確選用滑面的計(jì)算參數(shù)以及正確引用滑體的荷載條件等。因?yàn)闃O限平衡方法完全不考慮土體本身的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，不能真實(shí)地反映邊坡失穩(wěn)時(shí)的應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)，因此而受到質(zhì)疑。

（2）數(shù)值計(jì)算方法

       有限元法考慮了介質(zhì)的變形特征，真實(shí)地反應(yīng)了邊坡的受力狀態(tài)。它可以模擬連續(xù)介質(zhì)，也可以模擬不連續(xù)介質(zhì)；能考慮邊坡沿軟弱結(jié)構(gòu)面的破壞，也能分析邊坡的整體穩(wěn)定破壞。有限元法可以模擬邊坡的圓弧滑動(dòng)破壞和非圓弧滑動(dòng)破壞。同時(shí)它還能適應(yīng)各種邊界條件和不規(guī)則幾何形狀，具有很廣泛的適用性。

有限元法應(yīng)用于邊坡工程，有其獨(dú)特的優(yōu)越性。與一般解析方法相比，有限元法有以下優(yōu)點(diǎn)：

    (1) 它考慮了巖體的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，求出每一單元的應(yīng)力與變形，反映了巖體真實(shí)工作狀態(tài)。

    (2)與極限平衡法相比，不需要進(jìn)行條間力的簡(jiǎn)化，巖體自始至終處于平衡狀態(tài)。

    (3)不需要像極限平衡法一樣事先假定邊坡的滑動(dòng)面，邊坡的變形特性、塑性區(qū)形成都根據(jù)實(shí)際應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)“自然”形成。

    (4)若巖體的初始應(yīng)力己知，可以模擬有構(gòu)造應(yīng)力邊坡的受力狀態(tài)。

    (5)不但能像極限平衡法一樣模擬邊坡的整體破壞，還能模擬邊坡的局部破壞，把邊坡的整體破壞和局部破壞納入統(tǒng)一的體系。

    (6)可以模擬邊坡的開挖過程，描述和反應(yīng)巖體中存在的節(jié)理裂隙、斷層等構(gòu)造面。

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======================華麗麗的分割線==============================

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下面來大致描述ANSYS邊坡應(yīng)用實(shí)例

ANSYS邊坡穩(wěn)定性分析一般分以下幾個(gè)步驟：

①創(chuàng)建物理環(huán)境；②建立模型，劃分網(wǎng)格，對(duì)模型的不同區(qū)域賦予特性

③加邊界條件和載荷；④求解；⑤后處理（查看計(jì)算結(jié)果）

                                                                巖土高邊坡模型與網(wǎng)格劃分

邊坡圍巖材料參數(shù)

表1 邊坡模型圍巖參數(shù)

類別	彈性模量/GPa	泊松比	容重/	內(nèi)聚力 /MPa	摩擦角 （。）
圍巖1（彈塑性）	10	0.30	2645	0.8	32

 進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析計(jì)算時(shí)，采用強(qiáng)度折減法來實(shí)現(xiàn)。首先選取初始折減系數(shù)F，然后對(duì)邊坡土體材料強(qiáng)度系數(shù)進(jìn)行折減，折減后凝聚力以及摩擦角分別式（1）和式（2）。

強(qiáng)度折減系數(shù)F=1.0時(shí)計(jì)算結(jié)果分析

                                                                   X方向變形云圖

                                                                 整體位移矢量云圖

強(qiáng)度折減系數(shù)F=2.2時(shí)計(jì)算結(jié)果分析

強(qiáng)度折減系數(shù)F=2.24時(shí)計(jì)算結(jié)果分析

強(qiáng)度折減系數(shù)F=2.28時(shí)計(jì)算結(jié)果分析----求解不收斂，說明此時(shí)邊坡發(fā)生失穩(wěn)。

                                                              求解不收斂命令提示框

                                                                      位移云圖

                                                                 等效塑性應(yīng)變?cè)茍D

強(qiáng)度折減系數(shù)F=3.0時(shí)計(jì)算結(jié)果分析

                                                            不同折減系數(shù)下特征點(diǎn)位移分布圖

結(jié)論分析

 1）從邊坡模型變形圖分析

從邊坡變形圖看，隨著強(qiáng)度折減系數(shù)F的增加，邊坡變形加大，當(dāng)F=2.28時(shí)，解不收斂，從上述等效塑性應(yīng)變?cè)茍D可看出，此時(shí)邊坡破壞面近似圓弧型，說明此時(shí)邊坡已經(jīng)不安全，塑性應(yīng)變已經(jīng)產(chǎn)生貫通現(xiàn)象，極易引起失穩(wěn)現(xiàn)象。

2）從邊坡水平方向位移云圖分析

邊坡水平方向位移隨強(qiáng)度折減系數(shù)F的增加產(chǎn)生很大波動(dòng)，剛開始，隨F增加，水平位移慢慢增大，當(dāng)F=2.4以后，邊坡模型的水平位移開始增加，當(dāng)F=2.28后，水平方向位移開始急劇下降，當(dāng)F=2.28時(shí)，邊坡模型的水平方向位移達(dá)到6.786cm，之后位移發(fā)生突變。

3）從塑性應(yīng)變?cè)茍D分析

從邊坡模型的塑性區(qū)云圖看，也隨著強(qiáng)度折減系數(shù)F的增加，塑性應(yīng)變從無到逐漸增大，塑性區(qū)也從無到逐漸增大，當(dāng)F=2.28時(shí)，塑性區(qū)貫通到坡頂，并且此時(shí)解不收斂，表明此時(shí)邊坡已經(jīng)破壞，因此，該邊坡的模型的安全系數(shù)應(yīng)該是2.28。

此外，還可以從邊坡垂直方向位移以及關(guān)鍵點(diǎn)位移（如坡腳和坡頂）來判斷邊坡穩(wěn)定性。