[发明专利]一种考虑地球曲率因素影响的超巨型滑坡稳定性分析方法

说明书

本发明公开了一种考虑地球曲率因素影响的超巨型滑坡稳定性分析方法，包括以下步骤：S1.确定超巨型滑坡稳定性分析的准则和表征分析结果的数据：基于弗兰纽斯稳定安全系数准则进行土坡稳定分析并考虑土条间相互作用力，最终需要得到安全系数K来表征分析结果；S2.根据步骤S1所述的弗兰纽斯稳定安全系数准则，土条处于平衡状态时，得出土条滑面处切向力公式；由土条竖向力平衡得出土条的法向应力；由滑动土体处于整体平衡时，各土条所受的力对滑面圆心的力矩代数和为零得出各土条切向力之和；S3.根据步骤S2所得结果，根据有效应力法得到安全系数K。本发明考虑了地球曲率影响的简化毕肖普法在长滑坡计算中安全系数有所下降，更符合实际滑坡情况。

技术领域

本发明涉及边坡稳定性计算领域，尤其涉及一种考虑地球曲率因素影响的超巨型滑坡稳定性分析方法。

背景技术

弗兰纽斯1927年提出了一种稳定安全系数的建议，即稳定安全系数等于土体能提供的抗剪强度最大值与维持边坡稳定所需要的土体剪应力值之比。若采用库伦强度准则，则该稳定安全系数与土体中各点的抗剪强度、有效应力水平以及维持稳定所需要的剪应力水平相关。该定义被称为弗兰纽斯稳定安全系数准则。

基于该准则，毕肖普于1955年提出了一个考虑条间力作用的求算稳定安全系数K的方法。他认为，当土坡处于稳定状态时(即K1)，任一土条i在滑弧面上的剪应力τ_i应小于其抗剪强度S_i，其稳定安全系数K为S_i与τ_i的比值。

由于简化毕肖普法假设其每个土条的重力竖直向下，然而，在地球上许多地方存在不少长滑坡，有些滑坡长达数十公里甚至上百公里，如海底滑坡等。在这种情况下，通过简化毕肖普法对滑坡稳定性进行研究时，由于土块重力W_i与毕肖普法假设的竖直向下存在一定的夹角，需要考虑到其受到地球曲率的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种考虑地球曲率因素影响的超巨型滑坡稳定性分析方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种考虑地球曲率因素影响的超巨型滑坡稳定性分析方法，包括以下步骤：

S1.确定超巨型滑坡稳定性分析的准则和表征分析结果的数据：

基于弗兰纽斯稳定安全系数准则进行土坡稳定分析并考虑土条间相互作用力，最终需要得到安全系数K来表征分析结果；

S2.根据步骤S1所述的弗兰纽斯稳定安全系数准则，土条处于平衡状态时，对单个土条进行竖向力平衡方程分析得出土条滑面处切向力；由土条竖向力平衡得出土条的法向应力；由滑动土体处于整体平衡时，各土条所受的力对滑面圆心的力矩代数和为零，计算得到其整体平衡方程，根据滑坡整体平衡得到地球曲率影响下重力对滑块整体产生水平力影响，并在此条件下推导出滑坡完全稳定系数；

S3.根据步骤S2所得结果，根据有效应力法得到安全系数K，此时转换后的公式为：

其中

式中，c_i，——土的黏聚力和内摩擦角，°；

Q_i——土条受到的横向力，kN；

e_i——横向力对圆心O的力臂，m；

θ_i——土条沿重力指向地心方向与竖直方向的夹角，°；

R——地球半径，km；

α_i——土条滑动面法向与竖直方向的夹角，°；

W_i——土条受到的重力，kN。