边坡稳定性评价一直是边坡工程的主要内容，也是边坡工程设计和施工的基础。边坡稳定性评价研究方法层出不穷，其中主要以刚体极限平衡法和数值分析法为主，而这些方法在设计参数的选取上都是按定值进行考虑的。然而，由于边坡受多种因素综合影响，其稳定性常表现出复杂多样性、不确定性等特征。随着数学方法的发展和计算机技术的进步，人工智能、神经网络、软件的应用等迅速发展，使边坡稳定性评价不断得到发展与完善。

4.6.4.1　传统评价方法

（1）工程地质类比法。工程地质类比法，又称工程地质比拟法，属于定性分析，其内容有历史分析法、因素类比法、类型比较法和边坡评比法等。该方法主要通过工程地质勘察，首先对工程地质条件进行分析。如对有关地层岩性、地质构造、地形地貌等因素进行综合调查、分类，对已有的边坡破坏现象进行广泛的调查研究，了解其成因、影响因素和发展规律等；并分析研究工程地质因素的相似性和差异性；然后结合所要研究的边坡进行对比，得出稳定性分析和评价。

（2）边坡稳定性图解法。在边被稳定性分析中，常使用各种图解法，它是属于定性的方法。由于图解法简单、直观、快速，因此该法常常用于规划阶段，或初步分析边坡稳定之用。用图解法分析，发现有问题的边坡应用计算验证。图解法分为诺模图法和赤平投影图法，诺模图法利用诺模图来表征与边坡有关参数之间的定量关系，从而求出边坡稳定性系数、稳定坡角和极限坡高，主要应用于具有圆弧性破坏面的滑坡；赤平投影图法利用赤平投影的原理，通过作图直观地反映出边坡破坏的边界，确定失稳岩土体的规模形态及其可能变形滑动方向等，从而对边坡稳定程度作出初步分析，并为力学计算提供基础，它主要用于岩质边坡的稳定性分析。

（3）极限平衡分析法。极限平衡分析法是土坡稳定性分析中发展最完善、最早出现的确定性分析方法。其基本方法是：假定边坡的岩土体破坏是由于边坡内产生了滑动面，部分坡体沿滑动面滑动而造成的。根据具体情况选择合理的满足莫尔-库仑准则的滑动面，形状可以是平面、圆弧面和其他不规则曲面。由静力平衡关系，从而达到定量评价的目的，并求出一系列滑动时的破坏荷载和最危险滑动面。其中包括普通条分法、改进条分法、毕肖普的改良方法、力平衡方法、Morgenstern-NR及price VE等方法，国内外土力学教程中主要介绍的各种极限平衡法如瑞典圆弧法、sarmaSK法。

（4）块体单元法。块体单元法介于刚体极限平衡法和有限单元法之间，兼有两者的优点，工作量小，特别适用于如裂隙岩体那样的非连续介质问题，且块体元的应力精度与位移精度一致，因此按位移和应力求出的稳定安全系数比较接近。块体单元法以块体形心处的刚体位移作为基本未知量，即用分片的刚体位移模式逼近实际位移场，在块体单元之间设“缝”单元，反映结构的物理性质。根据虚功原理求出各块体形心处的刚体位移后，由缝单元两侧块体的相对位移确定缝面的变形和应力。块体单元法既保证了各块条的力和力矩的平衡，又考虑了它们的变形。而且，块体单元法可以反映非连续面两侧位移和应力可能不连续的特点，还提高了应力精度，使稳定安全系数的计算更为可靠，因此，块体单元法特别适用于具有软弱结构面岩体的稳定分析。

4.6.4.2　数值分析评价方法

（1）有限单元法。

有限单元法是边坡稳定性分析中用得较多的一种数值方法，它能满足静力平衡条件、应变相容条件，考虑了岩体的不连续性和非均质性，将无限自由度的结构体转化为有限自由度的等价体系，还能够模拟土体与支护的共同作用。它几乎适用于所有的计算领域，其最大优点是不但能进行线性分析还可以进行非线性分析。由于实际工程的复杂性，在运用有限单元法分析高边坡稳定性的时候，应该根据山体的岩质情况，以及施工开挖和支护进程，对高边坡的稳定性进行施工进度模拟分析，以确定施工和开挖完成期该高边坡的稳定性。此外，有限元强度折减法近年来受到国内外岩土工程界的青睐，取得了较好的成果。通过不断地增加强度折减系数，直至达到临界破坏，其折减的系数即为稳定系数。该方法不需要事先假定滑裂面的位置和形状，由程序自动求出滑裂面，而且能够模拟支护体和坡体的共同作用，还能够考虑到开挖工程中对边坡的影响。强度参数折减，即为达到了边坡极限状态，对黏聚力和内摩擦角的正切值进行折减，分别作为新的材料参数代入进行有限元计算。这样确定的临界折减系数即为边坡的安全系数。通过这种方法还可以同时得到临界滑裂面的位置。

（2）无界元法。无界元法是P Bettess于1977年首次提出的方法。它可以看作是有限单元法的推广。它采用了一种特殊的形函数及位移插值函数，能够反映在无穷远处的边界条件，近年来已得到广泛的应用。其优点是：有效地解决了有限单元法的人为确定边界的缺点，在动力学问题、非线性问题中尤为突出；显著地减小了计算工作量，提高了求解精度和计算效率，目前常常与有限单元法联合使用。(www.daowen.com)

（3）离散单元法。离散单元法是由P.A.Cundal于1970年首次提出并应用于岩土体稳定性分析的一种数值分析方法。它将所研究的区域划分成一个个多边块体单元，单元之间通过接触关系，建立力和位移的相互作用关系，通过迭代，使每一块体都达到平衡状态，块与块之间没有变形协调的约束，但需满足平衡方程。离散单元法的原理比较简单，但在分析被结构面切割的岩质边坡的变形和破坏过程时却是非常有用的。它的一个显著优点是利用显示时间差求解动力平衡方程，可求解非线性大位移和非连续介质大变形问题。

（4）其他数值分析方法。在边坡稳定性分析的数值方法中，还有连续介质快速拉格朗日法（FLAC法）、块体介质不连续变形分析法（DDA）、集中质量法、剪切梁法、流形元法等。此外，各种新技术、新理论如数量理论、耗散理论、灰色系统理论、随机理论、突变理论、渗流分析等不断用于边坡问题研究，使边坡稳定性评价方法得到不断发展。

4.6.4.3　边坡稳定性评价的新方法

（1）模糊综合评判法。模糊综合评判法最早由我国汪培庄提出，它应用最大隶属度原则和模糊变换原理，给出了一个综合的全面的评价。模糊综合评判法关键在于能否准确地建立评价模型，是否能准确建立模型的重点在于隶属度和各评价因子权重的确定，它为多因素影响的边坡稳定性分析提供了一种行之有效的手段。用该法评价边坡稳定性，隶属度与权重的确定是关键，隶属度又与各影响因素的参数直接相关，故对各因素的参数一定要测量准确，结果表明用该法确定权重简单，亦能较好反映边坡所处状态。边坡稳定性影响因素众多，大量工程实践证明，模糊不确定比随机不确定更为深刻，采用模糊评判法原理简单，能得到边坡稳定性等级分类指标，从而判断出边坡的稳定性情况。

（2）模式搜索法。模式搜索法先确定一个搜索起点，然后以该点为中心，以一定的步长在其上下左右各确定1点，计算这4点的安全系数。如果这些点中有安全系数值小于中心点的点，则以安全系数最小点为中心，以相同的步长重复上述过程，直到外围点不能再对安全系数起到减小作用为止，如此下去直至符合精度要求。该方法弥补了其他分析方法的不足，更符合实际。

（3）人工神经网络技术方法。人工神经网络技术方法具有自学习、自组织联想记忆功能和强容错性，运用网络存储的知识对边坡进行稳定性分析，为边坡稳定性智能化研究奠定了基础。人工神经网络是一种非线性动力学系统，具有较强的非线性映射能力。它可以对现有的工程经验进行自我学习，并将学习的结果存储在神经元的阈值和神经元间的连接权值中，给出启发式的推断结果。由于边坡稳定性问题是高度非线性的，因此在边坡岩体稳定性评价过程中，应根据实际情况选择参评因素，一方面要具有足够大的容量来学习记忆现有的工程经验；另一方面，神经网络也应该有足够强的泛化能力，能得出正确的结果。这就要求它具有能够同时处理确定性和非确定性信息的动态线性的功能，能识别出边坡的稳定状态。利用人工神经网络方法对边坡建立非线性网络结构，可以有效处理边坡工程中出现的一些非线性关系问题，较好地描述各参评因素之间复杂的非线性映射关系。人工神经网络的优点是可考虑定性描述和人为因素，用人工神经网络方法预测边坡岩体的稳定状态是可行的。

（4）遗传算法。遗传算法最早由Michigan大学的Holland等教授创立，是基于自然选择和基因遗传学原理，模拟自然界生物进化过程提出的一种自适应随机性优化搜索算法。边坡稳定性评价计算中，寻找最危险的滑动面位置进行设计时，可以使用遗传算法。该方法需要较高的理论基础，它克服了传统分析方法容易进入局部极小化的缺点，是一种全局优化算法。刘玉静基于遗传算法，建立了搜索岩土边坡稳定性评价最小安全系数和滑移面中心坐标与半径的数值方法。数值结果表明，遗传算法搜索到的边坡稳定最小安全系数与理论解是一致的。随着理论的完善和大量数据的收集，遗传算法的研究将得到积极的推广。

（5）可靠度法。边坡稳定评价中所涉及的许多参数是可变的，具有许多不确定因素：岩土性质的变异性、荷载及分布不确定性、计算模型不确定性等。近年来国内外工程界已对可靠度分析方法进行了系统研究，为边坡可靠性分析做了大量工作。可靠度法充分考虑了影响安全系数的各个随机要素（动水压力、浮托力、剪胀角和侧压力系数、各种荷载、黏聚力和内摩擦角等）的变异性，通过对各种因素的分析，结合边坡系统的实际情况描述边坡工程质量。

（6）复合法。随着科学技术的发展，学科之间相互渗透，采用两种或两种以上的方法对边坡进行研究成为一种需要。任何一种分析方法都有其局限性，将多种方法结合起来，取长补短，是一种合理的发展趋势。如将人工神经网络与遗传算法相结合对岩石边坡进行位移反分析；利用神经网络的高度非线性映射能力预报边坡的稳定性获得较大的容量和较强的泛化能力，加上用遗传算法的全局优化算法，进而提高边坡稳定的预报精度；利用有限元数值分析和极限平衡理论分析均质和非均质简单边坡；将边坡稳定性的条分法与有限元耦合分析方法（LE-FEM法）结合起来建立评价边坡稳定性系统质量指标的求解体系等。