岩土边坡稳定性新方法与工程应用三

岩土边坡稳定性分析新方法与工程应用xxx理工大学xxx工程学院xx西北科学研究院第一章绪论第二章边坡稳定性极限平衡法显式解答第三章边坡稳定性极限平衡法统一计算框架

第四章锚固边坡稳定性计算分析方法第五章Morgenstern-Price法的改进第六章严格Janbu法的改进第七章边坡临界滑动场的提出与数值模拟方法第八章基于严格条分法的边坡临界滑动场第九章边坡临界滑动场法的工程应用第十章应用临界滑动场法计算土压力第十一章应用临界滑动场法计算地基承载力第十二章总结边坡稳定性极限平衡法显式解答

传统方法：通过对条块间作用力方式进行假设，使滑体满足部分或全部平衡条件。除瑞典法外，安全系数是隐含于平衡方程或方程组，需迭代求解。如需严格满足平衡条件，安全系数求解过程非常复杂且可能出现不收敛。显式方法：通过对滑面正应力分布形状进行假设，使滑体满足全部平衡条件。安全系数为显式表达式，求解过程简单，不用划分条块，不存在不收敛问题。滑体受力情况及滑面正应力分布假设滑面正应力分布假设假设滑面两端正应力由简单的微分条块平衡条件确定，滑面中间两正应力值为两个待定参数，滑面正应力分布为3次样条函数。滑面两端正应力计算滑面应力分布极限平衡方程组平衡条件：水平力平衡、竖直力平衡、力矩平衡破坏准则：滑面应力分布含3个末知量（1,2andFs）的3个平衡方程：安全系数求解简化的平衡方程组：根据卡尔丹公式，上式根有4种组合情况：（1）1个实根，两个共轭复根；（2）3个重零根；（3）3个实根中，有两个相等；（4）3个不相等的实根。对实际边坡稳定性问题，不存在2个或3个不等的安全系数同时使边坡达到极限平衡状态，因此式P1-22只有1个实根，其余为无意义的复根，该实根为安全系数显解：安全系数3次代数方程：算例1：与理论解比较无粘性土边坡，坡顶受均布荷载作用，其极限荷载有理论解，Sokolovskii解。c=10kPaand=30理论极限荷载111.4kPa理论安全系数Fs=1.0实际计算安全系数Fs=1.032结论：尽管本法对应的滑面正应力分布与理论解有一定的差别，但计算的安全系数或坡面极限荷载与理论解非常接近，据此可认为，建议假设的滑面正应力分布形状在边坡工程应用中是可以接受的。算例2：与Spencer法比较结论：本例中，本文方法与Spencer法计算安全系数最大误差不超过5%；Spencer法不光滑的滑面正应力分布可用建议的光滑分布形式代替；内力分布的尚在合理范围内。边坡稳定性极限平衡法统一计算框架理论与工程背景：现今条分法有十几种之多，每种方法都曾得到不同程度地应用，已积累了大量的使用经验。许多国家的规范规定，对同一边坡特别是土石坝问题，宜采用多种方法同时计算，比较结果，根据经验判断其合理性。然后各种方法是不同的提出者根据当时的理解形成的计算格式，后人大都沿用原始格式计算。而这些原始计算格式，各种算法的不统一，也不便于人们理解各自方法的优缺点。用上述显示解格式将所有条分法统一起来，使计算原理更为清晰、计算过程更为便捷、一些常见的数值困难得到克服。统一格式要点：将现有12种条分法分成4种平衡条件组合，每种组合推导出安全系数显示表达式（基于滑面正应力修正模式），12种条分法对应滑面正应力可用通式表达，通过自动迭代求解与传统方法意义一致的安全系数。平衡方程：破坏准则：简化平衡方程：现有亩条分湖法考落虑4种口平衡恳条件天组合，即缩慧：（1件）考爽虑所读有平致衡条哗件即胸：水争平、影垂直久力及力矩蜓平衡诊(圈简称HV巡寿M组合相)。Sp陆en蓬ce兴r法、Mo蚊rg性er弹ns映te便rn专-P生ri每ce法、Sa乞rm谅a2法、Sa垮rm求a3法、Co啦rr痰ei庙a法。（2很）考享虑垂鄙直方遗向力格的平锹衡和蛮对选贺定的盲求矩膝中心越的力反矩平捐衡（溜简称VM组合姻）。简化Bi产sh简op法。（3等）考计虑水赔平、黑垂直盆力的君平衡俘（简白称HV组合盟）。简化Ja服nb昂u法、美国怪陆军阶工程供师团屈法、Lo粪we级-K捆ar择af茅ia侵th法、Sa索rm肿a1法。严格Ja帽nb蜘u法自动近考虑城了力示矩平语衡，恳求解过程李中只础用了杏两个安力的闻平衡态，因牧此归潮属HV组合骑。（4睬）仅无对选坡定的核求矩识中心浆的力脊矩平国衡（档简称M组合倦），浓此法塌为瑞典许法。滑面猴正应挎力修添正VM、HV组合营：M组合唐：安全剪系数若求解安全份系数铁表达郑式：各种状条分杀法滑运面正闯应力垒初始痒值通芽式条分浑法条雨间力败假设路通式微分辣条块而力平贺衡条料件滑面剧正应割力初迅始值摇通式考虑录过破煮坏准威则严格Ja破nb陪u法等丙数值献导数僵平滑秒处理x0位于新区间关中部x0接近区间慕端部内力摔计算例与检效验条间宾水平答力：条间漆竖向占力：推力概线位之置：条间咽局部津安全勉系数坟：严格落条分瓶法待河定参餐数计算对于娃不严冈格条竭分法多，可木将其右对应缠的滑纠面正蕉应力秋分布酱进行编一次辜修正校，得倍到严潮格意撇义上般的安航全系饺数算例后与比葱较锚固惑边坡胖稳定锅性计蛛算分盈析方躺法传统向方法：将喜锚固己力作栗为边晚坡面卵外力棉直接驳计入汁所处销条块逆，再靠用传漆统条篇分法抢直接腔计算高安全真系数旱。缺点墨是引秋起的志滑面画正应不力分馋布在舒个别虽点有释突变纷，与填实际店严重傻不符斧，内会力也海更加接不合兵理，沿有时确安全崇系数朴计算宽出现忍不收信敛。本方撒法：利步用无晚限楔己的弹姥性应淹力解炊答计挂算锚渡固力睬引起谱滑面此正应祥力，吩再与载无锚怕固力赢作用侧下滑旋面正熟应力眨叠加帮，经蚂过调货整修派正后葱使边攀坡满垫足极睬限平或衡条傲件，液直接临得到区已知娘锚固萝力的镇安全辱系数量，或嘴给定竭的安毒全系她数所喉需的想锚固菌力。锚固井力引叛起的乎滑面狐正应叶力分裤布径向谋应力讨：滑面循正应代力：孔隙省水压槐力：破坏姥准则殊：应力则修正夫：简化杏式：极限蜘平衡椒方程安全誉系数饱解答令根据呆无锚翼作用泼下边关坡稳合定计数算结权果确悟定，阔建议史用Sp饱en京ce泥r法所需社锚固铅力解扫答令算例1算例2Mo絮rg蚂en拌st属er陕n-爆Pr便ic恶e法的柔改进Mo芹rg度en戒st祖er麻n-胸Pr忠ic迎e法是甚国际笔公认宏的性际能最腥好的值能满校足所葡有平推衡条累件的兔严格思条分谢法，我是国呜际通蹄用首洒选的精计算纯任意留滑面嘱安全宰系数暮的极咬限平认衡法旺。Mo抵rg究en巩st牧er之n-祥Pr色ic胃e法基精本点减是，窗假设悼条间糕正切阅力比X/E在滑肃体内耳分布肢用一绒函数f(x)表示邮（f(x)为条消间力厕函数债），为比例拿系数。应缩慧用两拔个方狡向的新力平卫衡条景件及中力矩娇平衡潜条件悉解出及安平全系坟数Fs。由于体计算窄过程沸相当川繁琐缎，在映我国涝始终圆未得变到广探泛应据用，将不能基与国慌际学妻术界甘接轨赏。我固国规泽范规准定用乐剩余牌推力牲法，录实际击上是Mo挠rg杂en赢st翠er咱n-碌Pr妙ic惩e法的狗特例责，同劣时也倾严格Ja检nb详u法的掏特例锤。力平搞衡方粥程（考含虑两些个方狮向力上平衡析条件命及Mo卧hr朝-C浆ou字lo腹mb准则驳）条块忠抗滑韵力（任除条严间力哥的贡洪献）触：条块莫下滑溜力（阅除条拥间力疫的贡楚献）勿：条间来力递病推方贷程：端部侧条件旷：安全可计算锋公式邪：力矩去平衡售方程障：条间边力矩电定义治：条间播力矩猪递推尖方程侧：端部得条件秤：计算乏公式则：严格Ja宽nb巷u法的狂改进严格Ja巧nb狗u法即Ja摄nb墓u的普童遍条驶分法负，是螺国际负上第解一个悠严格企条分椅法。严格Ja欢nb席u法的道基本投要点骨是，仿假定晓推力垫力位葡置，稀根据辅力矩袭平衡变条件俊推导冷出条迎间正睁向与榨切向振力的笼微分克关系珍式，旧再由忌力的讨平衡月条件彻导出觉安全煮系数终迭代求计算烫公式完。优点机：推父力线猜位置敢易于吵假定成；计芝算过幼程相李对简值单，沸甚至钥可以塔手算墨，在个计算底机未峡普及稀年代扛，应悲用相配当广客泛。缺点巾：不张易收桥敛，绍当条滚块较降多更耀不易卫收敛绑，当掌条块娇多于15垮-2见0，肯藏定不喘会收屠敛。近年趴来应穷用受较到限敬制，GE掉OS淘LO集PE未纳非入严征格Ja觉nb高u法，询仅管Fr纲ed屿lu武nd和Kr望ah疲n的GL飘E自称边包括丹了严锦格Ja心nb炸u法。条块备力矩洁平衡看：条间发力微盾分关仁系：条间菊力递种推关语系：安全访系数意迭代鸡计算服过程奶涉及经条间逗力矩M的一膝