[发明专利]一种均质边坡稳定性强度折减法失稳判据方法

摘要

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。

主权项

1.一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：(3)计算极限状态下的边坡坡面曲线，本发明简称极限坡面曲线：M_b(x_b，y_b，θ_b，σ_b)为极限坡面曲线已知点，M′_β(x′_β，y′_β，θ′_β，σ′_β)为第β族滑移线上的已知点，采用折减后的强度参数c₁和由公式(3‑1)～(3‑4)可解得极限坡面曲线上点M_ij(x_ij，y_ij，θ_ij，σ_ij)：(4)设定边界条件：主动区OAB边界条件：主动区第α、β族已知计算点M_α和M_β的横坐标x＝Δx·i，Δx为计算步长，该数值越小有限差分计算越精确，i为自然数，i＝0～N₁，N₁为步长数，取N₁＝999，y＝0，主动区边界最大主应力与x轴交角主动区边界特征应力P为坡顶荷载，滑移线交点计算公式为(2‑1)～(2‑4)；被动区OCD边界条件：被动区滑移线交点计算公式依然为(2‑1)～(2‑4)，而极限坡面曲线，即OD线采用公式(3‑1)～(3‑4)，M_b第一个已知点就是坡顶原点数值，坐标值(x_b，y_b)＝(0，0)，过渡区OBC边界条件：过渡区滑移线交点计算依然为公式(2‑1)～(2‑4)，而过渡区边界点的特征应力为其中k＝0～N₂，Δθ＝θ_ΙΙΙ‑θ_Ι，N₂为过渡区点剖分数，为满足Δθ≥0，则必须因此坡顶荷载最小值当边坡算例无外荷载时，对边坡坡顶施加P_min，此时即Δθ＝0，取N₂＝0；(5)计算极限坡面曲线与坡底地基线交点横坐标x1，此时变换坐标系，设坡脚为坐标原点，向上为y轴正半轴，向边坡体一侧坡底地基线为x轴正半轴，当x1>0时，判断边坡处于稳定状态，此时增大Fi，并重复步骤(1)～(4)，当x1＝0时，即极限坡面曲线与边坡坡面线相交于坡脚时，判断边坡处于极限状态，此时Fi为安全系数，当x1<0时，判断边坡处于破坏状态；(6)当边坡无外荷载时，需要在坡顶施加荷载最小值此为滑移线场理论计算极限坡面曲线的边界条件，也是失稳判据方法的边界条件，在确定临界滑裂面时，为保持边界条件不变，也要在坡顶施加P_min；2)由有限差分法确定临界滑裂面：①根据边坡几何条件建立边坡计算模型，约束条件为边坡模型两侧水平约束，模型底部为全约束，在坡顶施加均布荷载Pmin；②将安全系数作为F_i折减后的强度参数c₁和代入到有限差分法中计算塑性应变，其中最大塑性应变贯通带即为临界滑裂面。