多滑面块体的分块极限平衡分析法

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1、第26卷第8期岩石力学与工程学报、，01．26No．82007年8月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringAug．，2007多滑面块体的分块极限平衡分析法张奇华(长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室，湖北武汉430010)摘要t单面滑动块体存在2个及以上非临空面，双面滑动块体存在3个及以上非临空面，且这些非临空面的面上构成块体时，传统的块体理论在计算稳定系数时可能存在问题。基于此，提出分块极限平衡分析法，该方法沿非临空面交棱将块体进行分块，在忽略分块问的垂向剪力(即可考虑分块间的水平法向力和剪切力)前提下，通过满

2、足各分块的垂向力平衡和滑动方向上的总体力平衡，求解特定滑动方向的稳定系数。然而，由于块体往往不对称，人为很难给定真实的滑动方向，与滑动方向垂直的水平方向上存在不平衡力。通过改变滑动方向(0。～360。)，当不平衡力为0时，计算达到3个正交方向上的力平衡，并由此确定出块体实际的潜在滑动方向。此时的稳定系数为最小值或接近最小值，其含义类似潘家铮最大最小原理。该法可以很好地解决多滑面块体的稳定分析问题。通过考题验证，与传统块体理论进行对比，解释非对称双面滑动向单面滑动渐变过渡时稳定系数与滑动方向的连续变化。最后，通过实例对该法进行应用。关键词：岩石力学；块体理论；多滑面

3、块体；块体稳定；分块极限平衡；三维极限平衡；滑动方向中图分类号：Tu45文献标识码：A文章编号：1000—6915(2007)08—1625—08BLoCK-DIVIDINGLIMITEQUILIBRIUMANALYSISMETHoDWITHMULTIPLESLIDING．PLANESZHANGQihua(KeyLaboratoryofGeotechnicalMechanicsandEngineeringofMinistryofWaterResources，YangtzeRiverScientificResearchInstitute，Wuhan，Hubei430

4、010，China)Abstract：Whensingle—planeslidingblockhasmorethanonejointface，double—planeslidingblockhasmorethantwojointfaces，andtheblockisabovethesejointfaces，somedefectionsofstabilitycalculationintraditionalblocktheorymayoccur．So，block—dividinglimitequilibriumanalysismethodispresented．The

5、methoddividesblockalongtheintersectionedgeofjointfacesandneglectstheverticalshearforcebetweendividing—blocksi．e．takeshorizontalnormalforceandshearforceintoaccount；astoanassumedslidingdirection，bysatisfyingverticalforceequilibriumofeverydividing—blockandwholeforceequilibriumintheslidin

6、gdirection，thefactorofstabilitycanbesolved．However，thenon—equilibriumforceinthehorizontaldirectionperpendiculartotheassumedslidingdirectionisalwaysexistent，becausetheblockisusuallynon—symmetricalandtheassumedslidingdirectionisnotthepracticalone．Bychangingtheslidingdirectionfrom0。to360

7、。，whenthenon—equilibriumforcegetstozero，thesolutionssatisfyforceequilibriuminthreeothogonaldirections；andtheactualpotentialslidingdirectionCanbedeterminedratherthanassumed．Inthiscase，thefactorofstabilityisminimumorclosetominimum，whosemeaningissimilarwithPanSprincipleofthemaximumandthe

8、minim