基于GeoStudio软件的边坡稳定分析.pdf

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1、第40卷第25期山西建筑Vol．40No．25·108·2014年9月SHANXIAＲCHITECTUＲESep．2014文章编号:1009-6825(2014)25-0108-02基于GeoStudio软件的边坡稳定分析*徐凯王赟周桂云顾荣蓉(金陵科技学院建筑工程学院，江苏南京211169)摘要:在分析刚体极限平衡法理论的基础上，基于GeoStudio软件采用三种简化方法搜索了滑动面、计算了稳定安全系数并对各条块受力作了分析，结果表明:瑞典法计算得到的安全系数有较大的误差;而Spencer法和Morgenstern

2、-Price法计算得到的安全系数相对准确。关键词:边坡稳定，刚体极限平衡法，GeoStudio软件中图分类号:TU413．62文献标识码:ADOI:10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2014.25.0571概述把滑动土体垂直分成若干土条，每个土条和整个滑动土体都同时满足力和力矩平衡条件。在静力平衡方程组中，未知量的个随着世界上各个国家大规模工程建设的开展，开始出现了各数超过了方程式的个数，采用对多余未知数作假定来解决这一超种边坡灾害，造成了很大的损失，例如泥石流威胁城市安全、滑坡静定问题，使未

3、知数的个数等于方程个数，求解安全系数的值。导致交通中断、城镇被掩埋、公路中断等，这些危害使得人们把边［3］［1］2．2静力平衡方程坡的稳定性研究作为一项课题来分析。边坡稳定分析方法主对于如图1所示的条块i，考虑垂直方向力的平衡。要有刚体极限平衡法、数值分析方法、极限分析法、滑移线场法等。极限平衡法主要以摩尔—库仑准则作为基础，通过给出假想Qiθi的简单破坏面，并将滑动面以上的滑体分成若干垂直条块，建立Ti静力平衡方程，辅以一定假设条件计算得出结果，刚体极限平衡Ei-1法是目前岩土工程界最为广泛采用的方法，原因在于其原

4、理简KsWipw，i-1Ei［2］单、计算方便、且能给出易于接受的稳定性指标。本文运用pw，iGeoStudio软件，以一简单粘性土坡为例，分别采用3种简化方法WiTi-1搜索滑动面、计算稳定安全系数并对各条块进行受力分析，并比SiNiUi较各种方法对安全系数的影响。图1条块体的受力分析2刚体极限平衡法基本理论Nicosαi+Sisinαi+Ti－Ti－1－Wi－Qicosθi=0(6)［1］2．1基本原理类似地，考虑水平方向力的平衡:1)安全系数的定义。Sicosαi－Nisinαi+Ei－Ei－1－KsWi+Qi

5、sinθi=0(7)安全系数F的定义是将土的抗剪强度指标降低为c'/F和进一步考虑作用在条块i上的力对同一点(x0，y0)(即滑动体tan'/F，则土坡沿着某一滑裂面滑动时达到极限平衡状态，即:的假想或实际转动中心)的力矩平衡，将会得到下面的关系:τ=c'e+σ'n·tan'e(1)SicosαiYni±SisinαiXni±NicosαiXni－NisinαiYni+PicosβiYpi±c'c'e=(2)PisinβiXpi－Pi－1cosβi－1Yp，i－1Pi－1sinβi－1Xp，i－1－KsWiYc

6、iWiXci+FQisinθiYqiQicosθiXqi=0(8)tan'tan'e=F(3)其中，滑动体的可能滑动方向自右上向左上时，在出现两个将强度指标储备作为安全系数定义的方法是经过多年的实计算符号处，取上面一个计算符号;滑动体的可能滑动方向自左践证明，已被工程界广泛承认的一种方法，但在进行数值计算时上向右下时，在出现两个计算符号处，取下面一个计算符号;Xni=会存在迭代、收敛等方面的问题。xni－x0，Yni=y0－yni，Xpi=xpi－x0，Ypi=y0－ypi，Xp，i－1=xp，i－1－x0，

7、2)摩尔—库仑强度准则。Yp，i－1=y0－yp，i－1，Xci=xci－x0，Yci=y0－yci，Xqi=xqi－x0，Yqi=假设土体的一部分沿着某一滑裂面滑动，在此滑裂面上，土y0－yqi。对滑动面为圆弧滑动体时，其圆心就是真正的求矩中心，体处处达到极限平衡，即正应力σ'n和剪应力τ满足摩尔—库仑强土条底部法向力Ni是通过圆心的，无论土条底部法向力Ni的作度准则。设土条底部的法向力和切向力分别为N和T，则有:用点位于土条底部哪一点，它对圆心的力矩均为零。而土条底部ΔT=c'eΔxsecα+(ΔN－uΔxsec

8、α)tan'e(4)剪切力Si对圆心的力臂就是圆弧的半径Ｒ。则式(8)可简化为:其中，α为土条底倾角，tanα=dy/dx;u为孔隙水压力，孔隙水SiＲ+PicosβiYpi±PisinβiXpi－Pi－1cosβi－1Yp，i－1Pi－1sinβi－1压力系数定义为:Xp，i－1－KsWiYciWiXci+QisinθiYqiQico