[发明专利]一种均质边坡稳定性强度折减法失稳判据方法

说明书

本发明提供了一种均质边坡稳定性强度折减法失稳判据方法，其特点是，该失稳判据方法通过不断折减强度参数，即粘聚力c和摩擦角正切值，当由滑移线场理论计算得到的极限状态下的边坡坡面曲线与边坡坡面线相交于坡脚时，判断边坡处于极限平衡状态，此时的折减系数为安全系数，将折减后的强度参数和边坡几何及边界条件代入到有限差分方法中，通过计算得到的最大塑性应变贯通带确定临界滑裂面。该失稳判据方法为评价边坡稳定性提供了一个新的分析方法。具有科学合理，工程实用价值高，效果佳等优点。

技术领域

本发明属于边坡稳定性评价领域，具体涉及一种均质边坡稳定性强度折减法失稳判据方法。

背景技术

滑坡灾害直接影响到国家经济、社会可持续发展和人们生活的各个方面，会造成严重的生命财产损失。边坡稳定性评价是判断滑坡灾害是否发生、是否需要加固及采取何种防治措施的主要依据，因此边坡稳定性分析方法的研究是一项极具理论价值和重要实践意义的研究课题。近年来发展起来的强度折减法通过不断降低岩土体强度参数，使边坡达到极限平衡状态，从而直接求出滑动面位置与边坡强度储备安全系数，由于该法不需要假设临界滑裂面，因此成为研究的热点。强度折减法的关键问题是如何判断边坡在某个折减系数下濒临失稳状态，即失稳判据的确定，这是强度折减法应用于边坡稳定性分析的一个著名难题。目前的失稳判据主要有以下三种方法：①计算不收敛，②特征点位移突变，③塑性区贯通，以上失稳判据方法的不足是缺少客观量化指标，分析结果易受人为因素影响，某些情况下不可避免的导致人为错误。因此关于边坡稳定性强度折减法的失稳判据方法，目前只能仔细观察避免误判，或者采用试错法取值。失稳判据不但决定安全系数的计算结果，而且对确定临界滑裂面也有影响，因为塑性区贯通是边坡破坏的必要非充分条件，因此在确定临界滑裂面时，需要明确边坡处于极限状态，只有极限状态下的塑性应变贯通带才能作为临界滑裂面，而极限状态又取决于失稳判据的评判结果。在应用强度折减法计算边坡安全系数和确定临界滑裂面时，由于要不断折减强度参数，该过程是一个不断迭代过程，因此相对于其它方法所耗费时间较长。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种科学合理，工程实用价值高，效果佳的均质边坡稳定性强度折减法失稳判据方法，能够通过由滑移线场理论计算得到的极限坡面曲线与边坡坡面线是否交于坡脚作为边坡稳定性的判断依据。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种均质边坡稳定性强度折减法失稳判据方法，其特征是，它包括以下内容：

1)计算安全系数：

(1)首先由公式(1)对强度参数进行折减，

式中c为粘聚力，为摩擦角，F_i为折减系数，i为自然数；

(2)计算滑移线场，设坡顶为坐标原点，坡体一侧为x轴正半轴，向下为y轴正半轴，

M_α(x_α，y_α，θ_α，σ_α)为第α族滑移线上的点，M_β(x_β，y_β，θ_β，σ_β)为第β族滑移线上的点，采用折减后的强度参数c₁和由公式(2-1)～(2-4)解得滑移线场上的点M(x，y，θ，σ)，式中为两族滑裂面交角平均值，其中：x横纵坐标值，y为纵坐标值，θ为最大主应力σ₁与x轴交角，σ为特征应力：