赵尚毅《安全系数讨论》

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1、边（滑）坡工程稳定性分析中几个问题的讨论郑颖人赵尚毅后勤工程学院建筑工程系重庆市地质灾害防治工程技术研究中心一、边（滑）坡工程设计中安全系数的讨论1、引言不同的计算方法,边坡的安全系数定义不同。极限平衡法有限元强度折减法有限元法有限元超载法1引言不同的安全系数定义引起边（滑）坡的稳定安全系数与滑坡推力值不同造成边（滑）坡设计的混乱。传递系数法的两种表达形式b、显式表达式a、隐式表达式设;安全系数定义改变。2、边（滑）坡安全系数的定义求两种方法:直接解，降低与（1）强度储备安全系数(2)超载储备安全系数超载储备安全系数相当于折减粘聚力c值

2、的强度储备安全系数。求安全系数两种方法：直接解；增大荷载。（3）下滑力超载储备安全系数算例1：均质土坡，坡高H=20m,粘聚力c=42kPa，土重度=20kN/，内摩擦角=17°，求坡角β=30°、35°、40°、45°、50°、90°时边坡的稳定安全系数，不同安全系数定义条件下的计算结果见下表。3、不同定义对稳定安全系数的影响解析方法方法坡角/(°)303540455090国际惯例1.551.411.31.21.120.64强度储备安全系数边坡规范超载安全系数滑坡规范下滑力超载安全系数1.551.411.31.21.120.64方法坡角

3、/(°)303540455090Spencer法1.551.411.31.21.120.64强度储备安全系数有限元强度折减1.561.421.311.211.120.65强度储备安全系数折减粘聚力c值的强度储备安全系数2.842.061.651.41.210.55增大重力荷载的超载储备安全系数2.842.061.651.41.210.55有限元法4不同安全系数的定义对滑坡推力计算的影响由强度折减安全系数得到的滑坡推力只增大下滑力安全系数得到的滑坡推力岩土体下滑力；岩土体抗滑力；不平衡推力法中的推力分析算例比较安全系数0.850.901.0

4、01.051.101.151.251.30显示解93519433965497659886999902510029隐式解10102096396547725509618473807913/0.920.931.001.041.091.131.221.27不同安全系数下滑坡剪出口的剩余推力(kN)稳定系数0.808算例2：滑体饱和重度=20kN/，滑面土体强度参数：粘聚力c=16.9kPa，内摩擦角=8.5º，滑面如图1。算例3：滑体饱和重度=20kN/，滑面为一单一直线滑面，倾角30º，滑面土体强度参数：粘聚力c=18kPa，内摩擦角=20º，

5、如图2。5结论1）按照传统的计算方法采用目前国际上使用的强度储备安全系数是较合理的，也符合边（滑）坡受损破坏的实际情况，建议一般情况下采用强度储备安全系数作为边（滑）坡的稳定安全系数。2）在特殊情况下，采用超载储备安全系数更能符合设计情况。例如，大坝水位升高超载导致坝基失稳，这种情况下可采用超载储备安全系数。二、国内外常用稳定分析方法的比较与分析条分法分类：严格条分法—力全部平衡（4个未知数（）和三个方程。非严格条分法—力部分平衡（3个未知数（）和二个方程）,假设。超静定问题非严格条分法的条间力假设编号计算方法假设条件1瑞典法不考虑条间力

6、2简化Bishop0（条间力水平方向）3简化Janbu法04陆军工程师团法5罗厄法6不平衡推力法（--边坡顶坡度）（--滑面倾角）严格条分法的条间力假设编号计算方法假设条件1Spencer法2Morgenstern-Price法3严格Janbu法4Sarma法（Ⅱ）5Sarma法（Ⅲ）（常数）（条间剪切力）（条间剪切强度）算例分析图1.2算例边坡1图1.3算例边坡2表1.2常用极限平衡条分法安全系数的比较编号计算方法算例边坡1算例边坡2FF1瑞典法1.28032简化Bishop法1.49693简化Janbu法1.31741.3

7、3674陆军工程师团法1.74731.43465罗厄法1.56631.40796不平衡推力法1.48661.41157Spencer法1.50331.37048Morgenstern-Price法1.50191.36649严格Janbu法1.4980不收敛10Sarma法（Ⅱ）1.50351.361811Sarma法（Ⅲ）1.50231.3616各种算法与Spencer法的相差值计算方法算例Ⅰ（圆弧滑动面）Ⅱ（一般滑动面）Ⅲ（圆弧滑动面）Ⅳ（一般滑动面）严格法SpencerSarmar(Ⅱ)Sarmar(Ⅲ)Morgenstern-Pri

8、ceCorreriaJanbu00.013304-0.06652-0.093130.006652-0.352560-0.62755-0.64215-0.29189-0.80269不收敛0-0.