圆弧条分法土坡稳定分析的VB电算解法518

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1、弧条分法土坡稳定分析的VB电算解法——解题思路说明与讲解云南省水利水电学校张华庆弧条分法土坡稳定分析的VB电算解法云南省水利水电学校张华庆【摘要】目前，大多数版本的土力学教材在讲到均质粘性土边坡稳定性分析方法时，均采用圆弧条分法，该法存在大量的作图及试算，若用人工求解，则不但会耗费大量宝贵的时间，而且还难以得到精确解。现就介绍作者自编的粘性土边坡简单圆弧条分法的VB电算解法。【关键词】土坡稳定圆弧条分法VB电算全自动可视化引言：迄今为止，求解均质粘性土边坡稳定最小安全系数Ksmin,通常都采用瑞典圆弧法或圆弧条分法，由于该法存在大量的手工作图以及滑弧试算，因此如果采用过去传统的人工

2、方法求解，则因为效率低下，不但浪费稿纸和笔墨、浪费大量宝贵的时间，而且还难以得出较为精确的解答。为此，笔者利用VisualBasic6.0编写和开发了可视化的土坡稳定分析程序，该程序及解法具有如下特点：①作图与试算全过程可视化跟踪显示，其优越性是过去的DOS计算程序所无法比拟的；②速度快，能在一分钟之内（一般仅需10秒左右）找到最危险滑弧以及土坡稳定最小安全系数Ksmin；③充分体现圆弧条分法的精髓，精确度高；④简单易行，并II经过若干教材的例习题演算，证明结果一致；⑤演算过程进行速度可以调节，便于观察和教学；⑥程序大小仅72KB,但却功能完善，完全可以满足教学需要（当然也完全可以

3、用于工程计算）；⑦自动化程度高：仅需输入必要的坡高、坡比（或坡度角），土的容重Y以及土的抗剪强度参数（P、c的值，即可自动完成计算，因此为全自动化设计，功能上明显优越于冃前有的半自动化边坡稳定分析程序（如有的为DOS程序；有的虽然是可视化程序，但却是半自动化的，需要在AutoCAD里人为画出试算滑弧，然后才能让机器去计算土坡稳定最小安全系数，这自然影响时效及精度，因为你不可能有时间和耐心去画多达100条滑弧！一一就别说更多的）；⑧分条数可突破人为影响及限制，例如可以达到1000条之多；⑨无论何种条件下，当分条数逐渐增多吋，土坡稳定最小安全系数KSmin均能趋于一个稳定的极限值，证明

4、计算方法以及计算结果是正确的且是可靠的和稳定的；⑩可以考虑渗透力的影响。下面就本程序的编程思路作一些必要的说明和讲解，以便和有兴趣致力于此方面研究的同仁共同探讨，并希望得到专家的指点，以便使程序变得更加完美和人性化。一、滑弧圆心的确定变得简单化：试算法首先要确定的是滑弧的圆心，由于过去是采用人工作图计算，工作量或者说劳动强度可想而知，于是必须尽可能地缩小滑动圆心的范围，这样一来才需要定出M点坐标（4.5H,2H）、确定O点所需的参数B]=25°,P2=35°,以及利用十字交叉方法确定滑动圆心O点的做法就是必需的和可以理解的；但是对于计算机来说，它最不怕的就是计算，因而这种做法就显得

5、多余或者说不必要了，我们可以让它在平面上可能旳区挟（即所画圆弧至少有一端能交于坡而、坡顶或坡底，而另一端也不至于悬空的点）在纵横两个方向每间隔一定的点计算一次去寻找最危险滑弧，问题因此有了更为简单而圆满的解决办法。二、分条面积计算简单化：由于分条宽度b是固定的，所以分条面积取决于分条高度h，笔者采用解析儿何方法加以处理:①列出坡面及坡顶、坡底的方程，并且列出圆弧的方程，再列出第i个土条的竖线方程；②用公式法或试算法（迭代原理）求出交点坐标，再用两点间距离公式计算岀hi;③分条而积计算公式：Si=hi*b（号即“X”号）；①由于分条数可以很多，当分条数多到一定程度（一般当取b=R/1

6、00或更大）时滑体两端三角形面积部分对总面积的正负或加减影响可以不予考虑。三、滑弧与坡面的交点分析：程序分别考虑了①滑弧与土坡上游交点的两种情况,即交于坡顶和交于上半坡面；②滑弧与土坡下游交点的两种情况，即交于坡底和交于下半坡面。这几种情况都是圆弧条分法所要求考虑的，均可由解析几何方法得出其交点坐标，然后由上下两交点之间的水平间距d及b=R/n计算出分条数ftso四、滑弧半径及滑弧长的确定：在滑弧圆心确定后，滑弧半径通过两点间距离公式确定，即尺=』（勺一5）2+仇—弘）2；至于滑弧长，可通过公式L=R^a计算滑弧总长，即在分条数他确定后，水平方向正负两边圆心角即可用反三角函数算出，

7、然后这样做的优点比起计算各分条长然后累加的办法来说有二：①避免了误差累积，提高了精确度；②使计算过程由繁琐变为简单。五、最小安全系数《的得出原理：第二次计算得出的《和第一次的进行比较，若小于第一次的值则留下作为心的临时值赋给变量心否则用第一次的值作为临时值，第三次计算得出的再和这个临时值亦即变量《作比较，若小于则赋给变量依此类推，最后即可得出最小安全系数人“。六、渗透力计算原理：由于渗透力的计算比较麻烦（需要确定的边界条件较多），故考虑作简单化处理，即只考虑两个因素：