[发明专利]基于增湿条件的强度折减计算边坡稳定安全系数的方法

说明书

本发明公开了一种基于增湿条件的强度折减计算边坡稳定安全系数的方法：测试边坡土体试样干密度ρ_d、天然含水率ω₁和饱和含水率ω₂，测试不同含水率试样的粘聚力c、内摩擦角计算出试样的容重γ；分别绘制粘聚力c、内摩擦角与含水率ω的关系曲线，并获得拟合关系曲线的数学公式；采用二分逼近法，并考虑容重变化，计算边坡临界破坏时含水率ω_F；计算边坡稳定安全系数F。本发明基于增湿条件对边坡土体抗剪强度进行折减，更符合由于降雨入渗或灌溉等原因引起的土体含水率增大使强度降低的工程实际，克服了以往强度折减法力学概念不明确的缺点。在强度折减的同时，还考虑了土体容重增加对边坡稳定的不利影响。因此，本发明的方法更科学，更安全。

技术领域

本发明涉及黄土边坡工程领域，具体的说是一种基于增湿条件的强度折减计算边坡稳定安全系数的方法，用于分析计算黄土边坡工程的稳定性及安全系数。

背景技术

黄土边坡稳定性及安全系数计算分析方法是岩土工程领域的重要科学问题，目前，边坡稳定性分析方法主要有两类：一类为建立在刚体极限平衡理论上的极限平衡法，另一类为以有限元法为代表的数值计算方法。极限平衡方法将边坡岩土体假设为刚体，不考虑岩土体本身的变形对边坡稳定性的影响，同时在进行刚体极限平衡分析时，还必须进行许多简化和假定(如条分法中，对条块间力的作用大小和方向的假设)，由此给分析结果带来一定的误差。随着计算机技术发展，采用有限元强度折减法不仅可以获得与传统极限平衡方法精度相当的安全系数，而且适合于非均质材料，能够直接求解出临界滑动面，考虑岩土体内部的应力-应变或变形关系，反映出岩土结构变形破坏的全过程和局部变形对边坡稳定性的影响。因此，有限元强度折减法是可行的，具有一定的优越性与实用性。但有限元强度折减法存在以下缺点：(1)强度折减的力学概念不明确，强度折减不能反映土体破坏的力学机理；(2)在传统的强度折减法过程中，粘聚力和内摩擦角采用等比例折减原则，不符合土体渐进损伤破坏的规律。

黄土边坡发生失稳破坏，主要是由于降雨入渗或灌溉等原因引起的土体含水率增大，土体强度降低，同时土体容重增大，使得抗滑力减小而滑动力增大，从而引起土体发生滑坡等地质灾害。因此，亟待研究一种考虑含水率增大情况的强度折减计算边坡稳定安全系数的方法，既能反映土体由于含水率增加引起粘聚力和内摩擦角折减的规律，又能反映土体容重增大对边坡稳定的不利影响，以便更好地为黄土边坡稳定分析及滑坡等地质灾害预报提供技术支持。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，公开一种基于增湿条件的强度折减计算边坡稳定安全系数的方法。

本发明的方法具体包含以下步骤：

一种基于增湿条件的强度折减计算边坡稳定安全系数的方法，包括如下步骤：

步骤1，测试边坡土体试样的干密度ρ_d、天然含水率ω₁和饱和含水率ω₂配制不同含水率的试样，测试得到不同含水率土体试样的粘聚力c、内摩擦角并计算出不同含水率的土体试样的容重γ；

步骤2，根据步骤1得到的结果，分别绘制粘聚力c、内摩擦角与含水率ω的关系曲线，并获得拟合关系曲线的数学公式f_c(ω)及

步骤3，根据步骤2得到的结果，采用二分逼近法，并考虑含水率ω变化引起的土体容重γ的变化，计算边坡临界破坏时的含水率ω_F；

步骤4，根据边坡临界破坏时的含水率ω_F，计算得到边坡临界破坏时的粘聚力c_F和内摩擦角然后计算临界破坏时边坡土体的粘聚力折减系数F_c和内摩擦角折减系数最后计算得到边坡稳定安全系数F。

进一步的，所述步骤1中，容重γ的计算公式为γ＝ρ_d×(1+ω)×g，此公式为土力学基本物理指标计算公式，式中：g为重力加速度；