边坡稳定性计算方法的对比分析

《边坡稳定性计算方法的对比分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第24卷第6期重庆交通学院学报2005年12月Vo1.24No.6JOURNALOFCHONGQINGJIAOTONGUNIVERSITYDec.,2005边坡稳定性计算方法的对比分析王肇慧,肖盛燮,刘文方重庆交通学院土木建筑学院,重庆400074摘要:将目前运用得较为广泛的极限平衡法中几种边坡稳定性计算方法进行了对比分析.研究其各自的适用条件、计算精度,通过对3个算例稳定系数进行比较,得出结论:直线滑动面法计算的稳定性系数偏于不安全,而瑞典条分法偏于安全,简化的毕肖普法计算的结果则比较接近实际.关键词:边坡稳定性;计算方法;极限平衡法

2、;对比分析中图分类号:TU441文献标识码:A文章编号:1001-716X(2005)06-0099-05边坡稳定问题一直是岩土工程领域研究的重要式中:W———滑体ABC重量,包括换算成土柱高的课题.其稳定性计算结果的准确与否直接关系到国车辆荷载(kN);α———滑动面倾角(°);c、φ———滑家财产和人民生命的安全,因此对它的研究非常具动面上土体的粘聚力(kPa)及内摩擦角(°);L———有实用价值.目前边坡稳定性的计算方法有很多,如滑动面AC的长度(m).极限平衡法、数值分析法、随机分析法及模糊分析法假设几个滑动面,计算相应的稳定系

3、数,由此求等.但运用最广泛的是极限平衡法,即假定边坡沿某出最小的稳定系数.当Kmin≥1.25时,此边坡属于一形状滑动面破坏,按力学平衡原理进行计算.根据稳定的.否则,需重新假拟边坡坡度值.滑动面形状的不同分为直线法、圆弧法和折线法三1.2圆弧滑动面法种.其中圆弧法又分为瑞典条分法、简化的毕肖普1.2.1瑞典条分法(图2)[1](Bishop)法、公式计算法等,折线法又分为简布(Janbu)普遍条分法、不平衡推力法等.本文试图将极限平衡理论中的几种边坡稳定性计算方法进行理论上的对比分析,研究其适用条件、计算精度,最后通过算例加以验证.1

4、边坡稳定性的计算方法1.1直线滑动面法(图1)图2瑞典条分法抗滑力矩总应力法得:K=滑动力矩i=ni=n⌒=(tanφ∑Wicosαi+cl)/∑Wisinαi(2)图1直线滑动面法i=1i=1式中,Wi———第i条土块的重量,包括换算成土柱高沿土坡长度方向截取单位长度土坡,作为平面的车辆荷载(kN);αi———土条i滑动面的法线(即半应变问题分析.其稳定安全系数如下:⌒安全系数K=抗滑力/下滑力径)与竖直线的夹角(°);l———滑动面AD的弧长=(Wcosαtanφ+cL)/Wsinα(1)(m).收稿日期:2004-10-22;修订

5、日期:2004-12-02作者简介:王肇慧(1977-),女,江西省南昌市人,研究生,从事防灾减灾工程及防护工程方面的研究.100重庆交通学院学报第24卷寻求临界圆心需要大量的试算.现可运用电算x2T=∫dT=∫γhsinα·dx=程序,采用二维搜索法确定临界圆心位置,从而求得x1α2Kmin值.∫γRsinαcos(Rcosα-t+θRsinα)dα(6)α11.2.2简化的毕肖普(Bishop)法(图3)式中:α1、α2———滑弧段始点与终点各自的半径距y轴的夹角;t———边坡引长线在y轴的截距(m).上两式积分后得,2N=γR/6

6、·{[(5+cos2α2)sinα2-(5+cos2α1)sinα1]-3t/2R·[(sin2α2-sin2α1)+2(α2-α1)]+θ[cosα1(1+cos2α1)-cosα2(1+cos2α2)]}(7)2T=γR/6·[(1-cos2α1)(3t/2R-cosα1-θsinα1)+2cosα1-(1-cos2α2)(3t/2R-cosα2-图3简化的Bishop法θsinα2)-2cosα2](8)i=n总应力法得:K=΢1/mai·[Witanφi+K=(΢Ntanφ+΢cl)/΢T(9)i=1i=n1.3非圆弧滑动面法c

7、ilicosαi]/΢Wisinαi(3)i=11.3.1简布(Janbu)普遍条分法(图6)式中:mai=cosαi+1/K·tanφisinαi(下同)(4)先假设一个K值代入式(4)、(3)求出一个K值,若此K值与假设值不符,则用此K值重新计算mai求得新的K值,如此经过多次迭代直至假定的K值与求出的K值相近为止.1.2.3公式计算法(图4、5)图6简布普遍条分法当滑动面呈非圆弧的形状时,圆弧滑动面法分析就不适用了,Janbu法随之出现.利用力矩平衡条件把条间竖向剪力表示成水平推力的函数.Xi=ΔEi·ti/bi-Eitanαi(

8、10)式中:αi———Ei与Ei+ΔEi作用点连线(亦称压力线)的倾角.图4微分土条受力分析ΔXi=Xi+1-Xi(11)Ai=[(Wi+ΔXi)tanφi+cibi]/maicosαi(12)Bi=(Wi