路堑边坡传递系数法与改进.pdf

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1、第19卷第4期地质力学学报V0l_19NO．42013年12月JOURNALOFGEOMECHANICSDec．2013文章编号：1006~616(2013)040431O9路堑边坡传递系数法与改进王宗林，梁天意，梁冰(辽宁工程技术大学矿业学院，辽宁阜新123000)摘要：传统的边坡稳定性系数计算方法假定滑坡块条间相互作用力方向与上一块条底滑面的方向相同，但当滑面较陡与较缓或有地下水作用时，条间力方向不能保证一直与底移滑面方向相同，从而使计算有所偏差。为此提出了改进的传递系数法，推导出静水和动水作用情况下传递系数法的计算公式。最后通过新传

2、递系数法对假定边坡稳定性系数进行计算，并与其他稳定性系数计算法计算出的系数进行对比，结果显示改进的传递系数法具有一定的精度及可靠性。关键词：传递系数法；静水作用；动水作用中图分类号：U417．2文献标识码：A1传递系数法传递系数法的全名为不平衡推力传递系数法，在公路路堑边坡及其他类型边坡的稳定性分析上应用比较广泛，是基于有限平衡原理的稳定系数定量求解公式。传递系数法是针对折线型移动破坏面条件提出的，假定块条间力方向与上一块条底滑面平行，根据力的平衡，逐条向下推算出上一块条对下一块条的推力，同时不断设定系数大小，使最后一条没有向下的推力，由

3、此算出边坡的稳定性系数⋯。一般常用的传递系数法有强度储存法和超载法。1．1强度储存法传递系数法假定：①边坡稳定属平面应变问题，即可取其某一横剖面为代表进行分析计算；②滑动面为折线形，即在横剖面上滑动面为直线；③整个滑动面上的稳定安全系数是一样的。取坡体的其中一个块条作为研究对象(见图1)，根据竖向与横向力的平衡条件得：Nfcos+Tsina+Psina—P1sina一一1一W=0(1)Tcos—Nsina+P；cosf—P卜lc0sf一1=0(2)：：c，z+Nitan，(3)，8将公式(3)代人公式(1)、(2)中，利用三角函数，并消去

4、、得：P=Wsina一{c：f+Wcostan：／F}+P一11王r一l(4)收稿日期：20130603基金项目：辽宁省百千人才计划项目(2011921064)作者简介：王宗林(1965一)男，辽宁省沈阳市人，教授级高级工程师，主要从事国土资源评价等研究工作。E-mail317394559@qq．com432地质力学学报P图1传递系数法求解示意Fig．1Transfercoefficientmethodcalculationdiagram~'：c。s(一一)一—tanqi一sin(。一。)(5)上18式中：——第i块坡条重度，kN／m；P

5、——第i+1块坡条传上来的力，kN；P——第i一1块坡条传上来的力，kN；Ol——第i块坡条移滑面与水平面的角度，(。)；Ol——第i一1块坡条移滑面与水平面的角度，(。)；Ci——第i块坡条的粘聚力，kPa；——第i块坡条的内摩擦角，(。)；li——第i块坡条移滑面长度，m；c：——强度折减后第i块坡条的粘聚力，kPa；：——强度折减后第i块坡条的内摩擦角，(。)；F——坡体稳定性系数；——传递系数。利用公式(5)，首先假定一个稳定系数F，从边坡最上面的块条开始计算它的不平衡推力，之后依次向下进行计算，直到最后一块，如果最下面的边坡块条

6、的推力求解后为0，则之前假定的F即为所求的稳定性系数。1．2超载法如果依托不平衡下滑力的定义，即不平衡下滑力等于下滑力乘以F减去抗滑力，可得：P=FWsinc~一clZ一WCOSO／tanq~：+P一l—l(6)1=COS(Otf—l—Ot)一tang~：sin(Ol1一)(7)求解F的条件是P=0，则可得出一个F的一次函数。整个块条计算推力的过程中，之间的力如果出现方向向上，即为拉力，而这是不符合条件的力，因此下一块条的上推力就取P=0。1．3超载法的累积式通过对超载法的公式逐步递推，可以得到累积式：其中，A=c—Wcostan~p：，

7、B=W；sinot，兀，=．．m⋯一。J第4期王宗林等：路堑边坡传递系数法与改进4332改进的传递系数法传递系数法考虑了块条界面上剪应力的作用，计算简单且应用性较好。但是传递系数法中P的方向被假定为与上邻块条的底移滑面方向相同，当滑面较陡与较缓或考虑地下水作用时，条间力方向不能保证总是与底移滑面方向相同，导致计算有所偏差。为此，本文对传统的传递系数法进行修改，不硬性规定块条之间相互作用力的方向，从强度储存法及超载法两个方面推导出新的传递系数法公式，同时将坡体受到水作用后的水压力考虑进去，得出水作用下的传递系数法。2．1改进的传递系数法块条

8、力学模型传递系数法是在一定前提下将移滑面定为折线型的滑坡推算出的，改进的传递系数法仍延用该假定前提。首先将滑面分成／7,个块条，对其中第i个块条进行分析，将块条间的相互作用力的方向由以前的平行