[发明专利]基于条间法向力分布特征的边坡稳定性极限平衡计算方法

权利要求书

1.基于条间法向力分布特征的边坡稳定性极限平衡计算方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)对于给定滑体，垂直划分成若干个宽度相等的条块，传统极限平衡Spencer法中，设各条块间的作用力相互平行，即θ_i＝θ为常量，条块两侧条间合力△P，即条块两侧面的条间力之差，为：

(2)滑面为圆弧滑面时，对于整个边坡，各条块条间力合力总和为0，即：

∑(P_i+1-P_i)＝0 (2)

(3)在条块力矩平衡求解过程中，设各条块条间合力△P作用在条块底面，故它在滑动面切向的分力为：(P_i+1-P_i)cos(α_i-θ)，切向分力到转动中心O的力臂为R_i，建立整体力矩平衡方程为：

∑(P_i+1-P_i)cos(α_i-θ)R_i＝0 (3)

(4)条间法向力沿条块深度方向为均匀分布、三角形分布、梯形分布或半正弦分布，根据定积分及合力矩原理可知，条间法向力沿条块深度方向呈均匀分布、梯形分布或半正弦分布时，其合力作用点位于条块底部以上1/2处，条间合力△P在滑动面上的切向分力到转动中心O的力臂为：

R′_i＝R_i-1/2h_icosα_i (4)

而条间法向力沿条块深度方向呈三角形分布时，其合力作用点位于条块底部以上1/3处，条间合力△P在滑动面上的切向分力到转动中心O的力臂为：

R″_i＝R_i-1/3h_icosα_i (5)

将式(4)的R′_i代入式(3)中，建立整体力矩平衡方程为：

∑△P cos(α_i-θ)(R_i-1/2h_icosα_i)＝0 (6)

将式(5)的R″_i代入式(3)中，建立整体力矩平衡方程为：

∑△P cos(α_i-θ)(R_i-1/3h_icosα_i)＝0 (7)

其中，h_i为条块高度；

(5)在给定滑体的图上量出条块中心高h_i及条块底面倾角α_i，选择不同的θ值，并对不同θ值，根据式(1)求满足整体力平衡的安全系数F_f，根据式(6)或式(7)求满足整体力矩平衡的安全系数的F_m；

(6)根据步骤(5)中求得的F_f和F_m绘制F_f～θ及F_m～θ关系曲线，两条曲线交点即为同时满足力和力矩平衡的F和θ，相应的F即为所求安全系数。