建筑邊坡穩(wěn)定性分析(1)-免費(fèi)閱讀
【正文】 如下圖所示的同向雙平面滑體 ， 滑體尺寸見(jiàn)各點(diǎn)坐標(biāo) （單位： m） ， 巖體天然密度 ?=2300kg/m3， 巖體強(qiáng)度 ?m=25176。 結(jié)構(gòu)面1和 2的滑動(dòng)方向一致 ， 且二者之間的距離 (AD=)雖然小于結(jié)構(gòu)面 3到坡腳的距離 （ FH=25m） ， 但是 ， 由于邊坡坡腳處的受力最大 ， 滑動(dòng)面沒(méi)有從 AD通過(guò) ， 而是從坡腳處貫通破壞 。 若將 FG再向右移動(dòng) 5m，使 AF=20m，此時(shí) AD=10m，F(xiàn)D=，如圖所表示，此時(shí)結(jié)構(gòu)面 從 AD貫通，對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度折減系數(shù)為 。 計(jì)算方法 安全系數(shù) 澳大利亞莫納什大學(xué)土坡穩(wěn)定分析軟件 GWEDGEM 陳祖煜和邵長(zhǎng)明 Donald和 Giam 加拿大邊坡計(jì)算程序 slope/w（ Spencer) 有限元強(qiáng)度折減法 不同方法求得的穩(wěn)定安全系數(shù) 用有限元強(qiáng)度折減法求得的滑動(dòng)面 福寧高速公路 A152標(biāo)段二埔塘 2號(hào)深路塹高邊坡算例 碎石土 強(qiáng)風(fēng)化晶屑凝灰?guī)r 堆土 弱風(fēng)化晶屑凝灰?guī)r 未開挖前的原始地貌（斷面一） 福鼎至寧德高速公路 A152標(biāo)段 K102+720K102+900右側(cè)路塹高邊坡位于霞浦縣鹽田鄉(xiāng)二鋪村西側(cè) ， 邊坡設(shè)計(jì)最高為 50m， 長(zhǎng) 180m， 工點(diǎn)附近屬丘陵剝蝕地貌 ， 地形陡峭 ， 路塹穿過(guò)的山體平均坡度大于 25度 。 （ b）極限平衡分析 （ a） SLIDE V. （ c）滑動(dòng)面搜索 （ d）加固效果分析 圖 1 SLIDE軟件及其分析結(jié)果 邊坡研究框圖 開挖后的重分布應(yīng)力、大小 力學(xué)模型建立 （介質(zhì)模型、應(yīng)力、力學(xué)參數(shù)、變形破壞機(jī)理、邊界條件 ….. ） 穩(wěn)定性分析計(jì)算 （剛體極限平衡理論、有限元 ….. ） 數(shù)學(xué)、力學(xué)分析法 邊坡巖體地質(zhì)特征（ 地層、巖性、結(jié)構(gòu)面特征及分布、地下水等 ） 地質(zhì)模型建立 （平、剖面圖） 工程地質(zhì)研究方法 巖塊、結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì) （室內(nèi)試驗(yàn)：求變形、強(qiáng)度參數(shù)） 應(yīng)力條件 （建筑物作用力、天然應(yīng)力、水壓力、地震力等） 巖體力學(xué)性質(zhì)，力學(xué)參數(shù)（現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、模擬試驗(yàn)） 試驗(yàn)法 綜合評(píng)價(jià) 工程設(shè)計(jì)要求 安全系數(shù) 不穩(wěn)定、不合理 綜合評(píng)價(jià)法 穩(wěn)定、合理 其它判別指標(biāo) 工程設(shè)計(jì) 修改方案或修改 ?角 施工 有限元強(qiáng)度折減系數(shù)法的基本原理 1t r i a lccF? ?1a r c t a n ( t a n )t r i a lF??? ?進(jìn)行強(qiáng)度折減非線性有限元分析要有一個(gè)過(guò)硬的非線性有限元程序和收斂性能良好的本構(gòu)模型。 )s i n (s i ns i n)]s i n (2)c o s (2[39。 ? 第二種情況為滑動(dòng)體內(nèi)存在結(jié)構(gòu)面并將滑動(dòng)體切割成若干塊體的情況，這時(shí)需 分塊計(jì)算 邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)。 39。 所得結(jié)果與前述復(fù)雜的試算方法有時(shí)相差不大 ， 但計(jì)算卻大為簡(jiǎn)化了 。即假定一個(gè) Fs值 ，從邊坡頂部第 1塊土條算起求出它的不平衡下滑力 P1(求 P1時(shí)，式中右端第 3項(xiàng)為零 )，即為第 l和第 2塊土條之間的推力。如果無(wú)超載，推力線應(yīng)選在土條下三分點(diǎn)附近 ,對(duì)非粘性土 (c′=0)可在三分點(diǎn)處 ,對(duì)粘性土 (c′0),可選在三分點(diǎn)以上 (被動(dòng)情況 )或選在三分點(diǎn)以下 (主動(dòng)情況 )。如圖 ，坡面是任意的，坡面上作用有各種荷載，在坡體的兩側(cè)作用有側(cè)向推力 Ea和 Eb，剪力 Ta和 Tb，滑裂面也是任意的。為了更精確的計(jì)算，可將該圓心為原點(diǎn)，再細(xì)分小區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，按前述方法再進(jìn)行計(jì)算，類似可找出該小區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中最小的 Fs。c os secsi ni i i i i i i isi i i ic h u b t gF hb? ? ? ?????????? ? ?i i i iW h b??取 單 寬 ， 即 有 ， 則39。 167。 167。 假定 Xi與 Ei的交角或條間力合力的方向，而有 斯賓塞()法 (條塊間力的合力的方向相互平行 )， 摩根斯坦－普賴斯法 (Menstem— ， )(兩相鄰條塊法向條間力和切向條間力之間存在一個(gè)對(duì)水平方向坐標(biāo)的函數(shù)關(guān)系 )、 沙爾瑪法 (.)(沿條塊側(cè)面達(dá)到極限平衡 )以及 不平衡推力傳遞法 。要使整個(gè)土體達(dá)到力的平衡，其未知力還有：每一土條底部的有效法向反力，共 n個(gè)；兩相鄰?fù)翖l分界面上的法向條間力 Ei，共 n1個(gè)，切向條間力 Xi，共 n1個(gè)；兩相鄰?fù)翖l間力 Xi及 Ei合力作用點(diǎn)位置 Zi，共 n1個(gè)；每一土條底部切力 Ti及法向力 Ni的合力作用點(diǎn)位置 ai，共 n個(gè)。 假設(shè)滑動(dòng)面已知 ， 通過(guò)考慮滑動(dòng)面形成的隔離體的靜力平衡 ，確定沿滑面發(fā)生滑動(dòng)時(shí)的破壞荷載，或者說(shuō)判斷滑動(dòng)面上的滑體的穩(wěn)定狀態(tài)或穩(wěn)定程度。 2）對(duì)土質(zhì)較軟、地面荷載較大、高度較大的邊坡，其坡角地面抗隆起和抗?jié)B流等穩(wěn)定性評(píng)價(jià) 應(yīng)按現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行 。 按照上述邊坡穩(wěn)定性概念 ， 顯然 ， SF 1 ， 土坡穩(wěn)定 ； SF 1 ， 土坡失穩(wěn) ； SF =1 ， 土坡處于臨界狀態(tài)。第 2章 邊坡處治基本理論及穩(wěn)定性分析 167。 穩(wěn)定性系數(shù) =可供利用的抗滑力 /滑動(dòng)力 式中：f?—— 沿整個(gè)滑裂面上的平均抗剪強(qiáng)度； τ —— 沿整個(gè)滑裂面上的平均剪應(yīng)力； SF—— 邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)。 3）在進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性計(jì)算之前，應(yīng)根據(jù)邊坡水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)特征以及已經(jīng)出現(xiàn)的變形破壞跡象，對(duì)邊坡的 可能破壞形式 和 邊坡穩(wěn)定性狀態(tài) 做出 定性判斷 ，確定邊坡 破壞的邊界范圍 、 邊坡破壞的地質(zhì)模型 ，對(duì) 邊坡破壞趨勢(shì)作出判斷 。 該滑動(dòng)面是人為確定的 ， 其形狀可以是平面、圓弧面、對(duì)數(shù)螺旋面或其他不規(guī)則曲面 。另外，滑體的安全系數(shù) Fs， l個(gè)。 假定條間力合力的作用點(diǎn)位置，而有 簡(jiǎn)布 ()提出的普遍條分法。 瑞典圓弧法 又簡(jiǎn)稱為瑞典法或費(fèi)倫紐斯法，它是極限平衡方法中最早而又最簡(jiǎn)單的方法， 其基本假定如下 ： (1)假定土坡穩(wěn)定屬 平面應(yīng)變問(wèn)題，即可取其一縱剖面為代表進(jìn)行分析計(jì)算。 當(dāng)土坡內(nèi)部有地下水滲流作用時(shí)，滑動(dòng)土體中存在滲透壓力。 2 39。 167。 土條間作用力的合力作用點(diǎn)連線稱為推力線 。 ? ?2( 1 )()fsabx tgFE E Q p t x tg ???? ? ??? ? ? ? ? ? ?（ ） () ffSc p t u tg tgF?? ? ?????? ? ? ? ?????（ ） 167。再計(jì)算第 2塊土條在原有荷載和 P1作用下的不平衡下滑力 P2
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