边坡下滑推力计算方法比较研究

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1、边坡下滑推力计算方法比较研究姚爱军1向瑞德1郎虹1姚东来2(1．北京工业大学，北京100022；2．核工业第四研究设计院，石家庄050021)摘要：边坡的稳定系数的含义对求解边坡下滑力的计算方法及其结果具有重要影响。在传递系数法稳定性分析中。边坡的稳定系数被赋予了特定的含义，在此基础上作者提出了另外两种不同的边坡稳定系数含义，并比较了它们的不同。基于该3种定义分析了与之相应的3种边坡下滑力的计算方法。通过实例的对比分析认为，第三种计算方法是较为合理、有效的。关键词：边坡；下滑力；计算方法；对比一条块传递下来的下滑

2、力，而作为分母的下滑力1引言则仅考虑了条块自重产生的下滑力，见该计算方法(规范法)的推导过程。边坡下滑推力计算是边坡工程设计的重要边坡的破坏实质上是边坡体沿滑移面的剪步骤，下滑推力确定的准确性和合理性直接决定切破坏，边坡的稳定系数应反映边坡滑移面的强着边坡工程的整治费用和长期稳定性。关于边度储备情况。因此，边坡的稳定系数以定义为条坡下滑力的计算，一些文献和规范⋯给出了推荐块滑移面上抗剪强度与剪应力之比为宜旧“J，并计算方法。该方法一般假定：将边坡体沿滑面划以此建立各条块的力学平衡方程来求解边坡的分为若干垂直条块，

3、条块为刚体条块；条块间沿下滑力。底滑面方向传递下滑力；条块编号自后缘向前缘编排，如图1所示。然而，在该下滑力计算公式2稳定系数与推力计算方法推导过程中，所采用的稳定系数(或安全系数)的含义有局限性，其稳定系数认为是条块抗滑力在传递系数法稳定性分析中，边坡的稳定系与下滑力之比，且其抗滑力并非完全意义上的抗数被赋予了特定的含义。文中根据稳定系数的滑力，下滑力也并非完全意义上的下滑力。作为3种不同的定义，对比分析它们的不同之处和推分子的抗滑力，该方法将条块总抗滑力减去了上导结果。2．1方法一(规范方法)如图2所示，Pi

4、为第i条块的剩余推力，P⋯为第i+1条块的剩余推力。根据条块i+1的力的平衡条件，P⋯也就是第i+2条块的反作用力。M+，和t+。分别为条块i+1的自重法向分量和滑面向分量，即：图1边坡条块划分示意图Ni+l=E+lCOS仇+l(1)土工构筑物及边坡F。：监鼍华(7)1i+1于是，下滑推力为：PM=P。哆+F。l+l—R+1．(8)本方法稳定系数的含义为：条块f+1总的阻抗力与该条块自重产生的下滑力之比。2．2方法二由上述推导过程可知，沿i+1条块滑面方向的抗滑阻力不是绝对意义上的抗滑力，下滑力也不是绝对意义上的

5、下滑力，即抗滑力多减了一项下滑力Pjcos(0。一0。)，而下滑力则少加了一项下滑力Picos(0；一0Ⅲ)。若完全按抗滑力和下滑力分类，则抗滑阻力为：P“．1+[以+l—Pisin(0i+1一pi)]tan妒i+l+Ci+lL‘+l=P。+l+[札+l+P。sin(0i一0i+1)]tan妒i+l+Ci+lLi+l，．图2下滑推力计算模型图=Pi+1+[Ni+Itan妒i+l+ci+lLi+f]+Plsin(0i一t+l=形+lsin0川(2)0川)tan妒⋯(9)①沿i+l条块滑面方向的抗滑阻力。已知Pi+l

6、=t+l+P‘COS(0i—pi+1)(10)只+l=PiCO$(0⋯一0i)=PiCOS(0；一日Ⅲ)(3)耻堑瓮岽Pco等s0铲0”⋯Pi在i+1条块滑面上的分解为：则：～⋯，(i一⋯)L+1+i^I+1=Pisin(0i+1—0i)=一Pisin(0i一0i+1)(4)式中R⋯=Ni+1tan纯+l+c⋯Li+i则抗滑阻力为：由式(11)得：Pi+l—PiCOS(0i一0j+1)+[^l+l—Pisin(0i+l一P川=P。蛾+E瓦+。一是+l·(12)0i)]tan9i+1+ci+lLi+1=Pi+l-p

7、icos(0i一0f+1)+哦=F。COS(0i一0i+1)一sin(0f一0。+1)tan妒i+l[^0+l+Pisin(0f一0i+1)]tan妒f+l+ci．1Li+l本方法稳定系数的含义为：条块i+1总的=Pi+1+[Ni+1tan妒i+‘l+cf+lLi+1]一PiCOS(0i—抗滑力与总的下滑力之比。”pf+1)+Pisin(0f一0i十1)tan妒i+l=Pj+l+[Ni+ltan妒i+1+Ci+lLi+1]2．3方法三一Pi[COS(0i一0i+1)一sin(哦一日i+1)tan妒i+1]该方法采

8、用的稳定系数定义为：条块滑动面(5)上抗剪强度与剪应力之比，即t=r,／r。当边坡令Ri+l=Si+ltan妒i+l+Ci+lLi+l处于稳定状态(非极限状态)时，i条块滑面提供叱=COS(0i一0i+1)一sin(0i一0f+1)tan9f+l的抗剪力为：抗滑阻力=P⋯+足+。一Pi哆(6)t：吾：坠等盟·(13)②沿i+1条块滑面方向的下滑力：条块i+I’●J’●，1