[发明专利]一种均质边坡稳定性评价的双折减系数强度折减法

说明书

本发明是一种均质边坡稳定性评价的双折减系数强度折减法，其特点是，首先设定双折减系数比率，然后对属于强度参数的粘聚力和摩擦角正切值分别采用不同的折减系数，将折减后的强度参数输入到滑移线场理论特征线法计算得到极限状态下的边坡坡面曲线，简称极限稳定坡面，当极限稳定坡面与边坡坡面相交于坡脚时，判断边坡为极限状态，由此得到一系列设定的双折减系数比率对应的双折减系数，由此构建双折减系数倒数空间的临界状态曲线，由强度折减最短路径法计算临界点，得到双折减系数比率，再通过由双折减系数倒数空间推导的综合安全系数公式计算综合安全系数。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评价的双折减系数强度折减法。

背景技术

边坡失稳会造成严重的经济损失和人员伤亡，因此边坡稳定性评价理论的研究具有重要的实践意义。强度折减法计算边坡安全系数时不需要假设和搜索临界滑裂面，相对于其它方法具有一定的优势。传统的强度折减法对强度参数(粘聚力c和摩擦角)采用单一折减系数F，已有试验研究(唐芬,郑颖人.边坡渐进破坏双折减系数法的机制分析[J].地下空间与工程学报,2008,4(3):436–441.)表明，边坡失稳过程中，粘聚力c和摩擦角具有不同的安全储备，对粘聚力c和摩擦角分别采用不同的折减系数，即双折减系数F₁和F₂更符合边坡实践。采用双折减系数强度折减法时，需要解决三个问题：(1)如何确定双折减系数比率k＝F₂/F₁值，目前没有明确的计算方法；(2)如何由双折减系数F₁和F₂计算综合安全系数FS，目前主要采用F₁和F₂平均值公式，没有明确的物理意义；(3)如何判断边坡在双折减系数F₁和F₂时的极限状态，即失稳判据的确定是一个难题，目前的失稳判据主要有以下两种方法：①计算不收敛，②特征点位移突变，以上失稳判据的不足是缺少客观量化指标，分析结果易受人为因素影响。

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评价的双折减系数强度折减法，由滑移线场理论特征线法计算得到的极限稳定坡面与边坡坡面相交于坡脚作为边坡失稳判据，构建双折减系数倒数1/F₂～1/F₁空间的临界状态曲线(Marginal state line)，通过强度折减最短路径法计算临界点，由此可得双折减系数比率和综合安全系数。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种均质边坡稳定性评价的双折减系数强度折减法，其特征是，它包括以下内容：

1)构建临界状态曲线(Marginal state line)

①由公式(1)设定双折减系数比率k_i值:

k_i＝k₀+i·Δk (1)

式中，k_i为双折减系数比率，即k_i＝F₂/F₁，F₂为粘聚力折减系数，F₁为摩擦角正切值折减系数，k₀为比率初始值，i＝1～n为自然数，Δk为比率值增量，得到一系列双折减系数比率值k₁,……,k_i,……,k_n，当k_i＝1时为传统的单折减系数强度折减法，即F₂＝F₁；

②由公式(2)对强度参数进行折减，

式中，c为粘聚力初始值，为摩擦角初始值，c₁为粘聚力折减值，为摩擦角折减值；