[科普中国]-毕肖普法

简介

瑞典法，又称瑞典条分法。不考虑土条间相互作用，用圆弧滑动分析法进行土坡稳定计算的方法。圆弧滑动分析法中最古老最简单的一种方法，1916年首先由瑞典人彼德森提出，此法根据极限平衡原理，计算时不考虑土条之间的相互作用力。毕肖普法是毕肖普(Bishop)提出的考虑了条间力的作用对瑞典法进行修正的方法。瑞典法没有考虑土条之间力的作用。因此，对每一土条力和力矩的平衡条件是不满足的，只满足整个土体的力矩平衡。1955年毕肖普考虑了条间力的作用，并假定土条之间的合力是水平的，导得的安全系数表达式为

其中为水平地震力，到圆滑圆心的竖向距离为。

瑞典条分法与简化毕肖普法有很多相似点，二者计算原理均是假定滑动面为圆弧，且滑面为连续面；在公式推导过程中，均采用极限平衡分析条分法，假定滑坡体和滑面以下的土条均为不变形的刚体，并且其稳定安全系数以整个滑动面上的平均抗剪强度与平均剪应力之比来定义，或者以滑动面上的最大抗滑力矩与滑动力矩 M 之比来定义。瑞典条分法不考虑土条之间的相互作用力，不满足每一土条的力及力矩平衡条件，仅满足整体力矩平衡条件，计算中运用了土条 i 的法向静力平衡条件、库仑强度理论、整体对滑弧圆心的力矩平衡。简化的毕肖普法在公式推导过程中使用了竖向力平衡的原理和力矩平衡原理，但公式推导后，又忽略竖向力，这是毕肖普法与瑞典条分法最本质的区别1。

边坡稳定性滑坡是常见的地质灾害，对人民的生命财产带来巨大的损失和威胁。在山区，滑坡发生时，大块体的滑动土体会导致河道的堵塞、对库区产生巨大的涌浪，严重威胁下游的航道和下游人民的生命财产安全。公路的滑坡会导致交通中断，造成交通安全隐患，等等。边坡稳定性是水利工程和岩土工程中的一个重要研究内容。边坡稳定性对整个工程的安全度、可靠度以及社会经济效益都有重大的影响，因此深入掌握边坡的失稳规律，对边坡稳定性进行安全性评价，同时提出对应的防治措施以避免出现滑坡等地质灾害。边坡稳定受到人类活动、自然变化以及自身结构影响。引发边坡滑动的因素有很多，但是滑坡产生的本质原因都是由于岩土体内部存在一个滑动面，在该滑动面上的剪应力达到了该部分土体的抗剪强度，使得该部分的岩土体的稳定遭到破坏。这些影响因素可分为影响边坡稳定的内部因素和影响边坡稳定的外在因素。内部影响因素主要包括岩土的结构性和水导致岩土体物理化学性质的变化，岩土的结构性对岩土的稳定性和强度影响较大，特别是存在的软弱结构面会使得岩土体整体的抗剪强度降低。大量的边坡工程事实证明，结构面及其组合边界的错动变形、张拉破裂、剪切滑移是造成边坡失稳的主要原因。水在岩土体当中具有物理作用，如润滑和软化岩土体，产生化学作用如溶解、水化、水解作用；产生力学效应，包括孔隙动水压力作用和孔隙静水压力作用。这些作用都会改变岩土的物质成分或结构，进而改变岩土体的内摩擦角和凝聚力系数，减小颗粒间的有效应力，导致岩土体的抗剪强度的降低。外部因素主要包括振动力的作用，如施工爆破、地震导致土体的液化松动。人类活动的影响，如基坑的开挖和路堤的填筑、植被的破坏，气候条件如降雨、降雪、冻融等也会导致土体的抗剪强度的降低，进而增加边坡失稳的可能性。边坡稳定分析的计算方法有多种，如瑞典条分法、Janbu 条分法、Morgenstern-Price 法、简化毕肖普法、塑性极限法等。 条分法因为其力学模型简单适用，可对边坡进行定量的评价，经过长期的工程实践和不断的完善和补充，己经成为边坡稳定分析的成熟方法。在我国工程业界内，虽然边坡稳定分析的方法很多，但瑞典条分法和简化毕肖普法在工程领域当中最为常用，主要原因在于这两种方法比较容易理2。