定性分析研究方法范文

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第1篇

摘要：隨著我國高等級公路的建設發展，在復雜地質環境條件下高等級公路修建帶來的邊坡穩定性問題同益突出，邊坡一旦失穩造成滑坡坍塌等事故將會造成很大的影響和危險，因此，對邊坡穩定性進行分析，顯得非常緊迫和必要。本文對條分法邊坡穩定性分析進行了概括，并對其中常用的瑞典條分法進行了分析。

1 前言

由于邊坡表面傾斜，在巖土體自重及其它外力作用下，整個巖土體都有從高處向低處滑動的趨勢。使得邊坡喪失其原有穩定性，一部分巖土體相對另一部分巖土體發生滑動從而產生滑坡（土坡、巖坡），導致滑坡產生的根本原因在于土體內部某個面上的剪應力達到了它的抗剪強度，穩定平衡遭到破壞。剪應力達到抗剪強度的起因有二個，一方面是由于剪應力增加，另一方面是由于土體本身抗剪強度減小。

2 條分法及其受力分析

2.1條分法

條分法是假定滑坡體和滑面以下土體均為不變形的剛體，滑面為連續面，滑面上各點的法向應力采用條分法獲得，分析每一土條受力，根據滑塊剛體極限平衡條件，假定整個滑面上各點的安全系數相等，確定安全系數。

圖1 條分法

2.2 條分法受力分析

條分法分析邊坡穩定性受力分析如下：

將土坡作為平面問題，對每個土條可分別列兩個正交方向的靜力平衡方程和一個力矩平衡方程，3n個方程。

表1條分法未知數統計

3 瑞典條分法

瑞典圓弧滑動面條分法，是將假定滑動面以上的土體分成n個垂直土條，對作用于各土條上的力進行力和力矩平衡分析，求出在極限平衡狀態下土體穩定的安全系數。該法由于忽略土條之間的相互作用力的影響，因此是條分法中最簡單的一種方法。

當按滑動土體這一整體力矩平衡條件計算分析時，由于滑面上各點的斜率都不相同，自重等外荷載對弧面上的法向和切向作用分力不便按整體計算，因而整個滑動弧面上反力分布不清楚；另外，對于Φ＞0的粘性土坡，特別是土坡為多層土層構成時，求W的大小和重心位置就比較麻煩。故在土坡穩定分析中，為便于計算土體的重量，并使計算的抗剪強度更加精確，常將滑動土體分成若干豎直土條，求各土條對滑動圓心的抗滑力矩和滑動力矩，各取其總和，計算安全系數，這即為條分法的基本原理。該法也假定各土條為剛性不變形體，不考慮土條兩側面間的作用力。

瑞典條分法是假設滑動面為圓弧，不考慮條間力，減少2n-2個未知量。

圖2 瑞典條分法受力分析

3.1考慮成層土和坡頂有超載情況

當考慮成層土和坡頂有超載時安全系數的計算如下：

圖3 有超載時計算圖式

即：

3.2 考慮有地下水和穩定滲流時

當考慮有地下水和穩定滲流時安全系數的計算：

圖4 土坡部分浸水時計算圖式

3.3 容許安全系數

根據以上瑞典條分法得出了邊坡的安全系數后可對照規定的容許安全系數判斷該邊坡的穩定性。表2及表3分別是規范規定的碾壓式土石壩壩坡容許穩定安全系數和港口工程邊坡容許安全系數，可根據實際工程概況對應。

表2 碾壓式土石壩壩坡容許穩定安全系數

表3 港口工程邊坡容許安全系數

校核施工期穩定性，安全系數可取表中低值，但是當校核打樁前岸坡的穩定性，宜取較高值，有效剪是指慢剪或固結排水剪。

4 結語

在施工過程中必然會產生大量的邊坡，邊坡穩定性問題是大家關注的問題，一旦邊坡失穩將造成不可忽視的后果，在施工前期和施工過程中對邊坡的穩定性進行分析是一項重要的課題，本文對瑞典條分法如何分析邊坡穩定性進行了分析和總結，結果表明此方法是一種簡單有效的分析邊坡穩定性的方法。

第2篇

【關鍵詞】巖土工程；邊坡穩定性；分析方法

1 引言

在各類工程項目的建設中，由于受到建筑主體結構及各種外力作用的影響，巖土邊坡的穩定性一般會發生不同程度的變化，其變化范圍必須得到合理的控制，否則將危及到建筑的整體安全性、可靠性。在巖土邊坡建設的構造物，其實體表面多處于傾斜狀態，隨著建筑物使用年限的延長，其實體結構向下滑動的趨勢將更為明顯。如果在建筑物使用過程中，某一平面的滑動力超出主體結構的承擔范圍，極有可能出現滑坡的危險，因此，在存在大量巖土邊坡的地區進行工程項目建設，必須注重對于邊坡穩定性的合理分析，分析方法的科學選擇與應用對于工程項目整體建設工作具有重要的意義。工程技術人員通過對于巖土邊坡穩定性的全面分析，有利于工程項目建設單位及時制定防治措施，有效避免出現滑坡等重大自然災害的危險。

2 巖土邊坡穩定性的主要影響因素

從專業地質學、工程學、測量學的角度進行分析，影響巖土邊坡穩定性的因素主要表現在：內部因素和外部因素兩方面，工程技術人員只有對這兩方面的因素進行綜合的考慮與分析，才能選擇科學、合理、有效的巖土邊坡穩定性分析方法。

2.1 內部因素

2.1.1 邊坡巖土體的類型和性質

通過總結國內外相關的工程經驗發現：邊坡巖土體的類型和性質的差異是影響其穩定性的重要內部因素。一般情況下，由于邊坡巖土體的類型和性質不同，其所承載的內部作用力也略有差異，邊坡的破壞形式也明顯不同。

2.1.2 邊坡的地質構造

地質構造對于巖土邊坡穩定性的影響是多方面的，其主要表現形式為：構造面的發育程度、形狀、規模、連通性、內部充填物成分及填充程度等。在同一地質構造下，巖土邊坡的穩定性也存在較大的差異，其主要是受到邊坡傾斜度的影響。

2.1.3 邊坡的總體形態

在對巖土邊坡穩定性進行分析時，其總體形態是不容忽視的內在因素之一，對于其穩定性具有直接的影響。在部分工程項目的建設中，坡頂局部或大部分裂縫的現象較為常見，其主要原因是坡頂的張力或應力過大，形成了總體不利的形態，造成施工中出現較為嚴重的質量和安全問題。

2.2 外部因素

2.2.1 氣候條件

在巖土邊坡穩定性的外部影響因素中，氣候條件的作用方式主要變現為：降水、氣溫、濕度變化等，其中降水的影響最為顯著。由于受到氣候條件的影響，巖土邊坡一般會產生相應的物理或力學反應，邊坡巖土體的內部剪應力會不同程度的增大或減少，進而影響到其整體穩定性。

2.2.2 震動作用

在各種較為常見的地質災害中，地震對于巖土邊坡穩定性的影響最為嚴重。在強大外力的作用下，巖土邊坡的下滑力會急劇加大，并且引發邊坡巖土體結構發生變化或遭受破壞，進而導致巖土邊坡表面出現新的裂痕或者原有的裂縫不斷擴大，對于構造物主體結構的安全性是極其不利的。

3 巖土邊坡穩定性的常用分析方法

在巖土工程項目的建設中，對于邊坡穩定性分析方法的研究不但是行業內面臨的重點技術課題，而且是保證構造物整體安全性、可靠性和經濟性的重要基礎。目前，國內外工程建設行業已經總結出了多種巖土邊坡穩定性的分析方法，但是尚未形成系統的研究體系，本文僅對其中幾種常見的分析方法進行簡要的概述。

3.1 界面元分析法

在巖土邊坡的穩定性分析中，界面元分析法的應用范圍較廣，而且是國內外重要研究的分析方法之一。界面元分析法基本原理是：將巖土邊坡的累積單元變形形成一個完整的界面，并且根據采集的各種地質信息和數據構建界面應力元模型，其主要適用于非均勻、不連續、各向異性問題的分析。在界面元分析法的長期研究和應用中，已經基本形成了一套系統的理論，對于復雜邊坡巖土體穩定性的分析具有積極的意義。同時，在國內外地質及工程學專家的不斷探索中，將界面元分析法與工程力學機理有機結合，逐步建立了一套可以用于評判巖體穩定薄弱部位、危險滑面、潛在滑面及最小抗滑穩定安全系數的準則。

3.2 有限元分析法

有限元分析法是最早應用于巖土邊坡穩定性分析的方法之一，也是最具代表性的數值分析方法。應用有限元分析方法，可以有效解決巖土邊坡彈塑性、彈性、粘塑性、粘彈塑性等方面的數值計算問題。有效元分析法在巖土邊坡穩定性分析中的應用，其優點主要表現為：計算公式科學、結果精確、連續性強等。與極限平衡分析法相比，有限元分析法可以通過對巖土邊坡應力及應變規律的分析，全面掌握巖土邊坡的變形與破壞機制。

3.3 地質分析法

巖土邊坡的穩定性是受內部和外部因素的共同影響，地質分析法則是從內部因素出發，通過對于巖土邊坡發育的地質環境，以及各種變形、破壞跡象的基本規律進行分析，了解影響巖土邊坡穩定性的內外部因素，并且從地質學的角度對其總體發展趨勢和有可能出現的破壞形式進行預判。

3.4 隨機分析法

隨機分析法始創于上世紀70年代，美國和加拿大的地質研究機構將概率統計理論首次應用于巖土邊坡穩定性的分析中。隨機分析法的基本原理為：由于巖土邊坡穩定性的影響因素是表現在諸多方面的，所以可以認為其具有一定的隨機性，而且多表現為具有一定概率的隨機變量（一般包括：巖土邊坡的幾何尺寸，如邊坡邊界尺寸、內部結構面等；邊坡巖體材料總體性能，如泊松比、彈性模量等；邊坡外部荷載，如重力場、地震力、滲流場等），因此，在巖土邊坡穩定性的分析中，工程技術人員可以將實際考察獲取的各種有可能影響其穩定性的因素分解為多個樣本，利用概率統計原理進行分析，在求出其概率分布和特征參數的基礎上，應用較為先進的可靠性分析方法進行求解，最終得出巖土邊坡的破壞概率。從理論上講，隨機分析法是較為合理的，但是由于受到各類外界因素的影響，隨機因素的表現形式多樣，所以如果不能對其進行系統的研究，難以確定各種影響因素的準確概率。

在巖土邊坡的穩定性分析中，由于受到工程項目建設復雜性，以及各種內外部因素的影響，對于其穩定性的分析一般要采取多種方法相結合的方式，這樣才能保證分析流程和結果的科學性與可靠性。同時，隨著現代電子計算機技術的不斷發展，在巖土邊坡的穩定性分析中也要嘗試應用電子信息及網路技術，并且在現有經驗的基礎上，逐步形成一套智能化、規范化的評價系統。

參考文獻：

[1]李靖，周欣華，劉功偉，等.巖土邊坡穩定性圖解法[J].巖土工程學報，2002，(04)：122-123.

[2]陳強.巖土邊坡穩定性研究與分析及綜合治理[J].湖南大學學報，2005，(07)：59-60.

[3]夏元友，朱瑞賡.巖土邊坡穩定性分析專家系統研制[J].中國地質災害學，2006，(11)：44-45.

第3篇

關鍵詞：電力系統 穩定性分析 分析方法

一、引言

當今，為了更好地為國家整體經濟的發展，以及電力技術的不斷提高，新電力設備不斷的使用，電力系統越來越復雜。而復雜的電力系統是否能夠穩定運行成為電力系統至關重要的環節。只有電力系統的穩定性才能持續保證電力的供應，進而保證工業經濟和人民的日常生活。

電力系統的穩定性運行問題開始受到關注最初是在上世紀40年代，之后由于電力系統發展的重點在技術創新和互聯網等方面上，電力系統的穩定性運行一直發展相當緩慢，以至于穩定性的理論體系也遲遲未建立完全。近些年來，隨著全球電力系統出現的幾起大型的電力系統穩定性破壞引發的事故（如用電負荷超高導致系統崩潰的事故等），例如，在西方發達國家就曾出現過由于穩定問題出現的大面積停電導致重大經濟損失[1，2]。因此，當前電力系統的穩定問題越來越引起了業內人士的廣泛關注，并認為電力系統的穩定運行成為制約電力系統發展的瓶頸[3]。

目前，電力系統穩定性問題分析開始得到不斷的發展，現在按照對失穩機理的認識，電力系統的分析方法可以分為兩類即靜態和動態分析方法。為了更好地指導以后的電力系統穩定運行和及時發現問題，在此對電力系統的穩定性問題的分析方法進行分析。

二、電力系統穩定性問題及其分類

電力系統穩定是指當受到一定的擾動時（或者小擾動或者大擾動），系統的電壓能夠保持不變，即使受到影響仍然可以在限定時間內恢復到允許的范圍內，不會發生崩潰或者偏低的情況。然而，在實際總往往受到擾動后無法在短時間內恢復到允許值或者出現崩潰等極端情況，此為電力系統的穩定性問題出現問題。

如何避免電力系統不穩定首先要確定是何種擾動導致的，即分析穩定失穩的機理。由于穩定劃分的標準不同，電力系統穩定性問題的具體的分類也有差異。例如，導致失穩的擾動規模來看，分為小擾動和大擾動；根據失穩事故時間的場景來看，分為暫態穩定、中期穩定和長期穩定等問題。

三、電力系統穩定性問題的分析方法

根據前面所提到的電力系統失穩的機理，目前的電力系統的穩定性分析方法主要有兩類，即靜態電壓穩定分析方法和動態電壓穩定分析方法。

1.靜態電壓穩定分析方法

當電力系統受到的干擾較小不足以引起系統的自發振蕩等問題的時候，可以認為系統是靜態的。靜態分析方法是以潮流方程為基礎的分析方法。該分析方法比較成熟，當前應用較廣。該方法的本質是認為電壓穩定是符合潮流問題，而電壓穩定與否關鍵是找到穩定與失穩的臨界點，即通常所說的電力網絡中的潮流極限，并通過各種方法求得此點并掌握失穩與穩定臨界的極限狀態的不同特征作為失穩的崩潰點[4]。

根據這一原理，該類靜態電壓穩定分析方法又可以細分為潮流多解法、靈敏度分析方法、奇異值分析法和連續潮流方法等。

其中，靈敏度法相對來說計算過程比較簡單，結果也非常清楚，適合于單臺發動機單負荷的電力系統中應用。奇異值法則是更加關注雅克比矩陣的奇異性對穩定性的影響，該方法計算簡單，技術成熟，應用很廣。

2.動態電壓穩定分析方法

其實，電力系統不能簡單歸類為靜態狀態，實質上電力系統更多的被認為是動態系統，即通常系統受到的干擾力都是很大的，容易使原來的運行狀態發生變化。因為系統中很多因素是動態可變的，正是因為可變性導致了電壓失穩。例如發電機的參數和動態特征、無功補償設備特征等。

目前，動態電壓穩定分析的方法可以分為以下幾類：小擾動的分析法、暫態電壓穩定分析法、中期電壓穩定分析法和長期電壓穩定分析法等[5，6]。

在此介紹以下暫態電壓穩定分析方法。與靜態相比，暫態是否穩定主要考慮的是電力系統在受到較大的擾動時電力系統的主要單元（這里主要指的是發動機）能否還能保持原來狀態運行。在研究此類問題的時候，通常需要進行簡化。暫態穩定分析的方法可分為兩類：數值解法和直接解法。

四、結論

為了更好地服務經濟生產，電力系統的穩定非常重要。特別是在當前長距離、高功率輸送電力的系統中，這就需要業內人士掌握相應評定電壓穩定的技術，探索出更為準確和貼切實際的穩定性值班，這樣可以更好地服務于社會。

參考文獻

[1]胡學浩.美加聯合電網大面積停電事故的反思和啟示閉.電網技術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 電力系統電壓穩定性分析方法及展望[J].電源技術應用，2013，4：125.

[4]王秀婕，李華強，李波.等 基于連續潮流法及內點法的交直流負荷裕度算法[J]繼電器，2006，34（22）：22-26