衡阳市水利水电规划设计院湖南省衡阳市421008
摘要：随着水利建设工程的不断进步，水利以及防洪建设的最高效益化受到极大的关注，而土堤坝凭借其可以就地取材，节省水泥等对地质条件的要求比较低的优点在水利和防洪工程中得到广泛应用，但是近几年来，我国特大洪水、滑坡、管道等灾害险情的加重，使堤坝工程发生边坡失稳甚至崩溃状态，所以本文针对近几年特大洪水引起的堤防工程破坏情况简要地论述了这些理论和方法的具体应用.
关键词：边坡;稳定性;堤防工程
0前言
堤防在我们人类文明建设发展中担负着重要的作用，我国大部分河流都需要依靠堤防工程的建设进行保护，所以各个领域都加大了堤防工程的建设，但是在堤防工程建设施工过程中很容易产生堤防岸失稳破坏的灾害，并且随着人类活动的频繁，使这种问题越来越突出。因此加强对堤防岸坡稳定性的分析是堤防建设中一个非常重要而且迫切的任务。以下就是对于堤防工程中稳定性分析及其应用。
1堤坝稳定性破坏的形式
根据研究分析，所产生堤坝稳定性破坏的原因主要有滑动、液化以及塑性流动三种。
1.1滑动因素
通常情况下，导致堤坝滑动的原因主要是两个方面：第一，在堤坝施工过程中如果所设置的坝体边坡斜度较大或填土抗剪强度太小都会形成堤坝的滑动现象,导致滑面以外的土体滑动作用力大于抗滑阻力而发生坍滑;第二，如果坝基土抗剪强度较低,不符合实际要求就会形成坝体坝基同时滑动现象,一般来说，滑动位置通常发生在软弱层，所以当坝基存在软弱层时,控制不当就会很容易出现滑动，导致水位突然下降，这是对堤坝的稳定性产生一定的破坏。
1.2液化因素
材料的选择不当也会形成稳定性的破坏。当坝体或坝基材料为细砂或松散均匀砂料时，很容易发生物理变化导致液化,主要是由于饱和砂料之间的振动以及剪切时体积收缩,导致孔隙水不能及时排出,部分或全部有效应力转换成孔隙重力,导致抗剪强度的减少从而形成砂土的流动，另外地震、爆炸等灾害都有可能导致液化，它的产生具有不可知性。如图为某地区地震灾害所导致的稳定性破坏。
1.3塑性流动
塑性流动的产生主要是由于剪应力大于土料抗剪强度或变形大于弹性限值时,坝坡或坝脚地基土不能承受重力而突出发生裂缝的过程。软粘土坝或坝基比较容易产生这种破坏。
2边坡稳定分析方法
在进行堤坝工程建设过程中，当边坡的稳定性遭到破坏时，应对边坡的稳定性进行分析过程，其中边坡稳定分析理论主要有四种分析方法分别是极限平衡理论、塑性极限分析、模糊极值理论和有限单元法.
2.1极限平衡理论
极限平衡理论的步骤主要是将滑动土体部分进行一定的划分，通过边界分析的方法，对极限状态下土条所受的作用力和力矩的平衡性分析边坡的稳定性。但是根据边界条件是的不同又可以细分为瑞典条分法、简化毕肖普(Bishop)法、简布普遍条分法、斯宾塞法(Spencer)、摩根斯坦(Morgenstern)-普赖斯(Price)法、沙尔玛法(Sar-ma)以及目前国内工业、民用建筑及铁道部门使用的不平衡推力传递法等。这些方法以极限平衡理论为基础,都是通过作用力的平衡条件来分析边坡稳定性,在这一过程中一般都会直接忽视材料应力-应变之间关系,所计算出来的相关系数，也不是结构真实存在的直接作用。为了能够增加分析效果的准确性，对于极限平衡理论的研究有待进一步延伸。
对于某项目中采用瑞典条分析法、简化毕肖普(Bishop)法、简布普遍条分法三种方法下的计算结果如下
2.2塑性极限分析和模糊极值理论
2.1塑性极限分析，
塑性极限分析法是在1952年由杜拉克(Drucker)和普拉格(Prager)提出的。塑性极限分方法与极限平很理论分析方法的不同是它考虑了材料应力-应变之间的关系，也是塑性极限方法自身所存在的优点，在这基础上他可以充分利用在一定边界范围内极限状态下自重和外荷载所做的功与滑裂面上阻力所消耗的功相等为条件,并结合塑性极限分析的上、下限定理计算出边坡极限荷载与安全系数。这是利用塑性极限分析方法的特殊性能。
2.2.2模糊极值理论
对于塑性极限分析法的简述中，可以了解到塑性极限分析是仅限于计算浮动于某一范围的模糊极值解。据孙君实对滑动机构的概念解释,证明了给定滑动机构的耗散功能定理,即滑坡极限分析的极大值定理。在这个定理的基础上进行模糊化实现给定滑裂面安全系数的模糊极大值定理;然后再把极大的概念模糊化为滑体之间作用力的模糊状态条件，依据所设定的模糊状态条件构造模糊函数和模糊约束条件,进行安全系数的模糊解集综合表示和最小模糊解集概念的提出,综合以上顺序建立土坡稳定分析“极大中极小”问题的模糊极值理论,通过这种方法可以使多余未知函数的假设随意性问题得到较好的解决
2.3有限单元法
在土体完全塑性时的应力应变关系的前提下，模糊极值理论与塑性极限分析法才得以实现,这种方法在面临土的实际非线性应力时是不能发挥其作用的,也没有办法对稳定随变形而发展的实际情况作出分析。
相对来说在面临土的非线性本构关系时，有限单元法是可以达到目的的。首先通过有限单元法得出各个单元的应力变形，进一步通过强度指标的不同来判断某一区域的受损情况以及发展态势。通过分析整体部分与局部破坏情况并将其联系起来就可以知道发生滑动的临界面，通过分析以上已知因素就可以根据力的平衡关系得出安全系数。
3方法的应用
通过以上对于边坡稳定性的分析，可以进一步对边坡稳定分析方法进行深入探索，对于边坡稳定分析方法在堤防工程中的应用主要表现在三个方面:对实际滑裂面位置进行确定;通过边坡稳定性反算来确定滑面抗剪强度的参数;堤坡稳定安全复核环节。
3.1实际滑裂面的确定
在堤防建设工程中,准确确定堤防滑坡平面位置对保证堤防建设工程质量具有重要的作用，而对于平面位置的确定主要包括实际滑裂面的确定和滑坡空间分布的确定。对实际滑裂面确定所采用的方法一般都是目测,而对滑坡空间分布确定的方法主要有两种:一是现场探测法;二是稳定分析法.。首先对于现场探测法，确定滑裂面位置通常可采用现场钻探并结合十字板的剪切试验过程进行,简而言之它实际上就是一个滑动带,并且滑动带内土体强度会在一定的活动破坏情况而降低。其次是稳定分析法，一般来说当现场探测工程比较大，施工方法比较复杂时就会使用稳定分析法，通过稳定分析法来判定滑裂面位置.
3.2滑坡反算
确定实际滑裂面位置后,如果产生滑坡现象的原因比较明显以及滑坡时的荷载条件已知,则可通过反算的计算方法(令Fs=1)求解滑面抗剪参数,为堤防建设工程的整体设计提供可靠依据.
3.3滑坡的整治与安全复核
滑坡整治措施主要包括:开挖与回填、减小滑坡斜度坡度、等,整治环节结束后，还要对相应细节进行安全复核，从而确保工程的施工质量，最后根据堤防工程对于工作步骤的不同(施工期、稳定渗流期、水位降落期)选择相应的强度指标及计算方法.通常情况下在采用总应力法时，对于强度指标的确定一般施工期采用三轴不排水剪指标，水位降落期采用三轴固结不排水剪指标,。
4结束语
总的来说，进行堤坝稳定性分析过程对保障堤防工程建设具有重要的意义。但是堤坝稳定性的破坏带来了一定的经济损失，成为了现如今所需要面对的亟待解决的课题。所以本文对所产生稳定性破坏的原因进行了详细阐述，并在科学依据的前提下采用了稳定性分析方法制定切实可行的措施，为确保江河大堤的稳定安全性，我们不仅仅要选择合适的稳定分析方法，还要确保计算的准确无误，制定具有严格标准的计划施工过程，实现堤防工程中稳定性分析的全面性以及应用的可行性，为堤坝建设创造更多的发展空间。
参考文献:
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