定性分析研究方法范文

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第1篇

摘要：随着我国高等级公路的建设发展，在复杂地质环境条件下高等级公路修建带来的边坡稳定性问题同益突出，边坡一旦失稳造成滑坡坍塌等事故将会造成很大的影响和危险，因此，对边坡稳定性进行分析，显得非常紧迫和必要。本文对条分法边坡稳定性分析进行了概括，并对其中常用的瑞典条分法进行了分析。

1 前言

由于边坡表面倾斜，在岩土体自重及其它外力作用下，整个岩土体都有从高处向低处滑动的趋势。使得边坡丧失其原有稳定性，一部分岩土体相对另一部分岩土体发生滑动从而产生滑坡（土坡、岩坡），导致滑坡产生的根本原因在于土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度，稳定平衡遭到破坏。剪应力达到抗剪强度的起因有二个，一方面是由于剪应力增加，另一方面是由于土体本身抗剪强度减小。

2 条分法及其受力分析

2.1条分法

条分法是假定滑坡体和滑面以下土体均为不变形的刚体，滑面为连续面，滑面上各点的法向应力采用条分法获得，分析每一土条受力，根据滑块刚体极限平衡条件，假定整个滑面上各点的安全系数相等，确定安全系数。

图1 条分法

2.2 条分法受力分析

条分法分析边坡稳定性受力分析如下：

将土坡作为平面问题，对每个土条可分别列两个正交方向的静力平衡方程和一个力矩平衡方程，3n个方程。

表1条分法未知数统计

3 瑞典条分法

瑞典圆弧滑动面条分法，是将假定滑动面以上的土体分成n个垂直土条，对作用于各土条上的力进行力和力矩平衡分析，求出在极限平衡状态下土体稳定的安全系数。该法由于忽略土条之间的相互作用力的影响，因此是条分法中最简单的一种方法。

当按滑动土体这一整体力矩平衡条件计算分析时，由于滑面上各点的斜率都不相同，自重等外荷载对弧面上的法向和切向作用分力不便按整体计算，因而整个滑动弧面上反力分布不清楚；另外，对于Φ＞0的粘性土坡，特别是土坡为多层土层构成时，求W的大小和重心位置就比较麻烦。故在土坡稳定分析中，为便于计算土体的重量，并使计算的抗剪强度更加精确，常将滑动土体分成若干竖直土条，求各土条对滑动圆心的抗滑力矩和滑动力矩，各取其总和，计算安全系数，这即为条分法的基本原理。该法也假定各土条为刚性不变形体，不考虑土条两侧面间的作用力。

瑞典条分法是假设滑动面为圆弧，不考虑条间力，减少2n-2个未知量。

图2 瑞典条分法受力分析

3.1考虑成层土和坡顶有超载情况

当考虑成层土和坡顶有超载时安全系数的计算如下：

图3 有超载时计算图式

即：

3.2 考虑有地下水和稳定渗流时

当考虑有地下水和稳定渗流时安全系数的计算：

图4 土坡部分浸水时计算图式

3.3 容许安全系数

根据以上瑞典条分法得出了边坡的安全系数后可对照规定的容许安全系数判断该边坡的稳定性。表2及表3分别是规范规定的碾压式土石坝坝坡容许稳定安全系数和港口工程边坡容许安全系数，可根据实际工程概况对应。

表2 碾压式土石坝坝坡容许稳定安全系数

表3 港口工程边坡容许安全系数

校核施工期稳定性，安全系数可取表中低值，但是当校核打桩前岸坡的稳定性，宜取较高值，有效剪是指慢剪或固结排水剪。

4 结语

在施工过程中必然会产生大量的边坡，边坡稳定性问题是大家关注的问题，一旦边坡失稳将造成不可忽视的后果，在施工前期和施工过程中对边坡的稳定性进行分析是一项重要的课题，本文对瑞典条分法如何分析边坡稳定性进行了分析和总结，结果表明此方法是一种简单有效的分析边坡稳定性的方法。

第2篇

【关键词】岩土工程；边坡稳定性；分析方法

1 引言

在各类工程项目的建设中，由于受到建筑主体结构及各种外力作用的影响，岩土边坡的稳定性一般会发生不同程度的变化，其变化范围必须得到合理的控制，否则将危及到建筑的整体安全性、可靠性。在岩土边坡建设的构造物，其实体表面多处于倾斜状态，随着建筑物使用年限的延长，其实体结构向下滑动的趋势将更为明显。如果在建筑物使用过程中，某一平面的滑动力超出主体结构的承担范围，极有可能出现滑坡的危险，因此，在存在大量岩土边坡的地区进行工程项目建设，必须注重对于边坡稳定性的合理分析，分析方法的科学选择与应用对于工程项目整体建设工作具有重要的意义。工程技术人员通过对于岩土边坡稳定性的全面分析，有利于工程项目建设单位及时制定防治措施，有效避免出现滑坡等重大自然灾害的危险。

2 岩土边坡稳定性的主要影响因素

从专业地质学、工程学、测量学的角度进行分析，影响岩土边坡稳定性的因素主要表现在：内部因素和外部因素两方面，工程技术人员只有对这两方面的因素进行综合的考虑与分析，才能选择科学、合理、有效的岩土边坡稳定性分析方法。

2.1 内部因素

2.1.1 边坡岩土体的类型和性质

通过总结国内外相关的工程经验发现：边坡岩土体的类型和性质的差异是影响其稳定性的重要内部因素。一般情况下，由于边坡岩土体的类型和性质不同，其所承载的内部作用力也略有差异，边坡的破坏形式也明显不同。

2.1.2 边坡的地质构造

地质构造对于岩土边坡稳定性的影响是多方面的，其主要表现形式为：构造面的发育程度、形状、规模、连通性、内部充填物成分及填充程度等。在同一地质构造下，岩土边坡的稳定性也存在较大的差异，其主要是受到边坡倾斜度的影响。

2.1.3 边坡的总体形态

在对岩土边坡稳定性进行分析时，其总体形态是不容忽视的内在因素之一，对于其稳定性具有直接的影响。在部分工程项目的建设中，坡顶局部或大部分裂缝的现象较为常见，其主要原因是坡顶的张力或应力过大，形成了总体不利的形态，造成施工中出现较为严重的质量和安全问题。

2.2 外部因素

2.2.1 气候条件

在岩土边坡稳定性的外部影响因素中，气候条件的作用方式主要变现为：降水、气温、湿度变化等，其中降水的影响最为显著。由于受到气候条件的影响，岩土边坡一般会产生相应的物理或力学反应，边坡岩土体的内部剪应力会不同程度的增大或减少，进而影响到其整体稳定性。

2.2.2 震动作用

在各种较为常见的地质灾害中，地震对于岩土边坡稳定性的影响最为严重。在强大外力的作用下，岩土边坡的下滑力会急剧加大，并且引发边坡岩土体结构发生变化或遭受破坏，进而导致岩土边坡表面出现新的裂痕或者原有的裂缝不断扩大，对于构造物主体结构的安全性是极其不利的。

3 岩土边坡稳定性的常用分析方法

在岩土工程项目的建设中，对于边坡稳定性分析方法的研究不但是行业内面临的重点技术课题，而且是保证构造物整体安全性、可靠性和经济性的重要基础。目前，国内外工程建设行业已经总结出了多种岩土边坡稳定性的分析方法，但是尚未形成系统的研究体系，本文仅对其中几种常见的分析方法进行简要的概述。

3.1 界面元分析法

在岩土边坡的稳定性分析中，界面元分析法的应用范围较广，而且是国内外重要研究的分析方法之一。界面元分析法基本原理是：将岩土边坡的累积单元变形形成一个完整的界面，并且根据采集的各种地质信息和数据构建界面应力元模型，其主要适用于非均匀、不连续、各向异性问题的分析。在界面元分析法的长期研究和应用中，已经基本形成了一套系统的理论，对于复杂边坡岩土体稳定性的分析具有积极的意义。同时，在国内外地质及工程学专家的不断探索中，将界面元分析法与工程力学机理有机结合，逐步建立了一套可以用于评判岩体稳定薄弱部位、危险滑面、潜在滑面及最小抗滑稳定安全系数的准则。

3.2 有限元分析法

有限元分析法是最早应用于岩土边坡稳定性分析的方法之一，也是最具代表性的数值分析方法。应用有限元分析方法，可以有效解决岩土边坡弹塑性、弹性、粘塑性、粘弹塑性等方面的数值计算问题。有效元分析法在岩土边坡稳定性分析中的应用，其优点主要表现为：计算公式科学、结果精确、连续性强等。与极限平衡分析法相比，有限元分析法可以通过对岩土边坡应力及应变规律的分析，全面掌握岩土边坡的变形与破坏机制。

3.3 地质分析法

岩土边坡的稳定性是受内部和外部因素的共同影响，地质分析法则是从内部因素出发，通过对于岩土边坡发育的地质环境，以及各种变形、破坏迹象的基本规律进行分析，了解影响岩土边坡稳定性的内外部因素，并且从地质学的角度对其总体发展趋势和有可能出现的破坏形式进行预判。

3.4 随机分析法

随机分析法始创于上世纪70年代，美国和加拿大的地质研究机构将概率统计理论首次应用于岩土边坡稳定性的分析中。随机分析法的基本原理为：由于岩土边坡稳定性的影响因素是表现在诸多方面的，所以可以认为其具有一定的随机性，而且多表现为具有一定概率的随机变量（一般包括：岩土边坡的几何尺寸，如边坡边界尺寸、内部结构面等；边坡岩体材料总体性能，如泊松比、弹性模量等；边坡外部荷载，如重力场、地震力、渗流场等），因此，在岩土边坡稳定性的分析中，工程技术人员可以将实际考察获取的各种有可能影响其稳定性的因素分解为多个样本，利用概率统计原理进行分析，在求出其概率分布和特征参数的基础上，应用较为先进的可靠性分析方法进行求解，最终得出岩土边坡的破坏概率。从理论上讲，随机分析法是较为合理的，但是由于受到各类外界因素的影响，随机因素的表现形式多样，所以如果不能对其进行系统的研究，难以确定各种影响因素的准确概率。

在岩土边坡的稳定性分析中，由于受到工程项目建设复杂性，以及各种内外部因素的影响，对于其稳定性的分析一般要采取多种方法相结合的方式，这样才能保证分析流程和结果的科学性与可靠性。同时，随着现代电子计算机技术的不断发展，在岩土边坡的稳定性分析中也要尝试应用电子信息及网路技术，并且在现有经验的基础上，逐步形成一套智能化、规范化的评价系统。

参考文献：

[1]李靖，周欣华，刘功伟，等.岩土边坡稳定性图解法[J].岩土工程学报，2002，(04)：122-123.

[2]陈强.岩土边坡稳定性研究与分析及综合治理[J].湖南大学学报，2005，(07)：59-60.

[3]夏元友，朱瑞赓.岩土边坡稳定性分析专家系统研制[J].中国地质灾害学，2006，(11)：44-45.

第3篇

关键词：电力系统 稳定性分析 分析方法

一、引言

当今，为了更好地为国家整体经济的发展，以及电力技术的不断提高，新电力设备不断的使用，电力系统越来越复杂。而复杂的电力系统是否能够稳定运行成为电力系统至关重要的环节。只有电力系统的稳定性才能持续保证电力的供应，进而保证工业经济和人民的日常生活。

电力系统的稳定性运行问题开始受到关注最初是在上世纪40年代，之后由于电力系统发展的重点在技术创新和互联网等方面上，电力系统的稳定性运行一直发展相当缓慢，以至于稳定性的理论体系也迟迟未建立完全。近些年来，随着全球电力系统出现的几起大型的电力系统稳定性破坏引发的事故（如用电负荷超高导致系统崩溃的事故等），例如，在西方发达国家就曾出现过由于稳定问题出现的大面积停电导致重大经济损失[1，2]。因此，当前电力系统的稳定问题越来越引起了业内人士的广泛关注，并认为电力系统的稳定运行成为制约电力系统发展的瓶颈[3]。

目前，电力系统稳定性问题分析开始得到不断的发展，现在按照对失稳机理的认识，电力系统的分析方法可以分为两类即静态和动态分析方法。为了更好地指导以后的电力系统稳定运行和及时发现问题，在此对电力系统的稳定性问题的分析方法进行分析。

二、电力系统稳定性问题及其分类

电力系统稳定是指当受到一定的扰动时（或者小扰动或者大扰动），系统的电压能够保持不变，即使受到影响仍然可以在限定时间内恢复到允许的范围内，不会发生崩溃或者偏低的情况。然而，在实际总往往受到扰动后无法在短时间内恢复到允许值或者出现崩溃等极端情况，此为电力系统的稳定性问题出现问题。

如何避免电力系统不稳定首先要确定是何种扰动导致的，即分析稳定失稳的机理。由于稳定划分的标准不同，电力系统稳定性问题的具体的分类也有差异。例如，导致失稳的扰动规模来看，分为小扰动和大扰动；根据失稳事故时间的场景来看，分为暂态稳定、中期稳定和长期稳定等问题。

三、电力系统稳定性问题的分析方法

根据前面所提到的电力系统失稳的机理，目前的电力系统的稳定性分析方法主要有两类，即静态电压稳定分析方法和动态电压稳定分析方法。

1.静态电压稳定分析方法

当电力系统受到的干扰较小不足以引起系统的自发振荡等问题的时候，可以认为系统是静态的。静态分析方法是以潮流方程为基础的分析方法。该分析方法比较成熟，当前应用较广。该方法的本质是认为电压稳定是符合潮流问题，而电压稳定与否关键是找到稳定与失稳的临界点，即通常所说的电力网络中的潮流极限，并通过各种方法求得此点并掌握失稳与稳定临界的极限状态的不同特征作为失稳的崩溃点[4]。

根据这一原理，该类静态电压稳定分析方法又可以细分为潮流多解法、灵敏度分析方法、奇异值分析法和连续潮流方法等。

其中，灵敏度法相对来说计算过程比较简单，结果也非常清楚，适合于单台发动机单负荷的电力系统中应用。奇异值法则是更加关注雅克比矩阵的奇异性对稳定性的影响，该方法计算简单，技术成熟，应用很广。

2.动态电压稳定分析方法

其实，电力系统不能简单归类为静态状态，实质上电力系统更多的被认为是动态系统，即通常系统受到的干扰力都是很大的，容易使原来的运行状态发生变化。因为系统中很多因素是动态可变的，正是因为可变性导致了电压失稳。例如发电机的参数和动态特征、无功补偿设备特征等。

目前，动态电压稳定分析的方法可以分为以下几类：小扰动的分析法、暂态电压稳定分析法、中期电压稳定分析法和长期电压稳定分析法等[5，6]。

在此介绍以下暂态电压稳定分析方法。与静态相比，暂态是否稳定主要考虑的是电力系统在受到较大的扰动时电力系统的主要单元（这里主要指的是发动机）能否还能保持原来状态运行。在研究此类问题的时候，通常需要进行简化。暂态稳定分析的方法可分为两类：数值解法和直接解法。

四、结论

为了更好地服务经济生产，电力系统的稳定非常重要。特别是在当前长距离、高功率输送电力的系统中，这就需要业内人士掌握相应评定电压稳定的技术，探索出更为准确和贴切实际的稳定性值班，这样可以更好地服务于社会。

参考文献

[1]胡学浩.美加联合电网大面积停电事故的反思和启示闭.电网技术2003，27（9）：2-6

[2]Middlebrook R D.Input filter considerations in design and applications of switching regulators[C]. IEEE IAS Annual Meeting，Piscataway，1976， 1：158-162.

[3]潘冠文 电力系统电压稳定性分析方法及展望[J].电源技术应用，2013，4：125.

[4]王秀婕，李华强，李波.等 基于连续潮流法及内点法的交直流负荷裕度算法[J]继电器，2006，34（22）：22-26