英語(yǔ)翻譯譯文

邊坡穩(wěn)定性分析1.引言重力和滲透力易引起天然邊坡、開挖形成的邊坡、堤防邊坡和土壩的不穩(wěn)定性。最重要的邊坡破壞的類型如圖9.1所示。在旋滑中，破壞面部分的形狀可能是圓弧或非圓弧線。總的來說，勻質(zhì)土為圓弧滑動(dòng)破壞，而非勻質(zhì)土為非圓弧滑動(dòng)破壞。平面滑動(dòng)和復(fù)合滑動(dòng)發(fā)生在那些強(qiáng)度差異明顯的相鄰地層的交界面處。平面滑動(dòng)易發(fā)生在相鄰地層處于邊坡破壞面以下相對(duì)較淺深度的地方：破壞面多為平面，且與邊坡大致平行。復(fù)合滑動(dòng)通常發(fā)生在相鄰地層處于深處的地段，破壞面由圓弧面和平面組成。在實(shí)踐中極限平衡法被用于邊坡穩(wěn)定分析當(dāng)中。它假定破壞面是發(fā)生在沿著一個(gè)假想或已知破壞面的點(diǎn)上的。土的有效抗剪強(qiáng)度與保持極限平衡狀態(tài)所要求的抗剪強(qiáng)度相比，就可以得到沿著破壞面上的平均安全系數(shù)。問題以二維考慮，即假想為平面應(yīng)變的情況。二維分析為三維（碟形）面解答提供了保守的結(jié)果。2．φu=0情況的分析在這種分析方法中，應(yīng)用總應(yīng)力法，適用于完全飽和粘土在不條件排水下的情況。如建造完工的瞬間情況。這種分析中只考慮力矩平衡。此間，假定潛在破壞面為圓弧面。圖9.2展示了一個(gè)試驗(yàn)性破壞面（圓心O，半徑r，長(zhǎng)度La）。潛在的不穩(wěn)定性取決于破壞面以上土體的總重量(單位長(zhǎng)度上的重量W）。為了達(dá)到平衡，必須沿著破壞面?zhèn)鬟f的抗剪強(qiáng)度表示如下：其中F是就抗剪強(qiáng)度而言的安全系數(shù)．關(guān)于O點(diǎn)力矩平衡：因此(9.1)其它外力的力矩必須亦予以考慮。在張裂發(fā)展過程中，如圖9.2所示，如果裂隙中充滿水，弧長(zhǎng)La會(huì)變短，超孔隙水壓力將垂直作用在裂隙上。有必要用一系列試驗(yàn)性破壞面來對(duì)邊坡進(jìn)行分析，從而確定最小的安全系數(shù)?；趲缀蜗嗨圃恚├誟9.9]發(fā)表了《穩(wěn)定系數(shù)》，用于在總應(yīng)力方面對(duì)勻質(zhì)土邊坡進(jìn)行分析。對(duì)于一個(gè)高度為H的邊坡，沿著安全系數(shù)最小的破壞面上的穩(wěn)定系數(shù)(Ns)為：(9.2)對(duì)于φu=0的情況，Ns的值可以從圖9.3中得到。Ns值取決于邊坡坡角β和高度系數(shù)D，其中DH是到穩(wěn)固地層的深度。吉布森和摩根斯特恩[9.3]發(fā)表了《不排水強(qiáng)度cu(φu=0)隨深度線性變化的正常固結(jié)粘土邊坡的穩(wěn)定系數(shù)》。例題1：一個(gè)坡角為45°的邊坡，在容重為19kN／m3的飽和粘土的深地層中挖至8m深處：有效抗剪強(qiáng)度參數(shù)為cu=65kN／m2及φu=0。試確定圖9.4中試驗(yàn)性破壞面上的安全系數(shù)。在圖9.4中，ABCD的縱橫面積為70m2。土體重量=70×19=1330kN／m乓ABCD濃的形心距膨O競(jìng)點(diǎn)準(zhǔn)4.5嗎m資。賞AOC惕的角度為茂89.5拾°叼，半徑深OC引為刊12.1獲m添?；￠L(zhǎng)鵲ABC架經(jīng)計(jì)算為漲18.9掃m寫。安全系穗數(shù)如下給徹出：突這是給定專的試驗(yàn)性術(shù)破壞面的無安全系數(shù)督，不一定控是最小的處安全系數(shù)班。段最小的安約全系數(shù)通耐過公式貴9.2翻計(jì)算得到諒。由圖鼠9.3怪知灘，義β告=45聚°暢及假設(shè)劃D垃很大衫，擺N壓s蒸的值為羅0.18熊。那么：沃3估.涉條分法頃在這種方油法中，潛夢(mèng)在破壞面僚再次被假統(tǒng)定為以炮O例為圓心，骨以躲r仙為半徑的晉圓弧。試晴驗(yàn)性破壞叨面（向AC乘）以上的股土體（嘴ABCD漸），如圖尋9.5刮所示，被肚垂直劃分搭為一系列幕寬度為殿b域的條塊。都每個(gè)條塊漢的底邊假宋定為直線分。對(duì)于任傍何一個(gè)條圓塊來說，襖其底邊與路水平線的女夾角壇為豈α釘，它的高閥，從中心船線測(cè)量，象為應(yīng)h個(gè)。安全系表數(shù)定義為憑有效抗剪糧強(qiáng)度防(桂τ得f賭)彎與保持邊仁限平衡狀狹態(tài)的抗剪您強(qiáng)度穗(霧τ壘m綁)聰?shù)谋戎?，巷即：度每個(gè)條塊川的安全系值數(shù)取相同貿(mào)值，表明戰(zhàn)條塊之間坑必須互相塞支持，即名條塊間必尼須有力的魂作用。退磨派作用于條墻塊上的力率（條塊每屋個(gè)單元維餅上法向力糠）如下：逝1.遭條塊總重繞量，膀W=彎γ僻bh田（適當(dāng)時(shí)饅用今γ恨sat碑）仇2.顧作用于底縫邊上總法宋向力，服N扶（等區(qū)于愿σ局l碌）?？傮w痛上，這個(gè)欣力有兩部橋分：有效顫法向力研N婆'述（等于逝σ礎(chǔ)'l言）和邊界業(yè)孔隙水壓說力處U釀（等于寄ul富），其中馬u估是底邊中視心的孔隙視水壓力，茶而壇l密是底邊長(zhǎng)凡度。餅3.涉底邊上的拐剪力，協(xié)T=玉τ敬m綠l籍。慢4.例側(cè)面上總鎖法向力塌,E修1撓和撞E晶2軌。桐5.采側(cè)面上總佩剪力，陜X莫1枯和等X夏2智任何的外克力也必須保包含在分糾析之中。真這是一種掙靜不定問雖題，為了鵝得到解決限，就必須麥對(duì)于條塊狠間作用力筐E貿(mào)和旦X敘作出假定律：安全系久數(shù)的最終威解答是不繭準(zhǔn)確的。熔考慮到圍林繞控O懸點(diǎn)的力矩隸，破壞弧舒AC門上的剪力思T廟的力矩總肥和，必須捏與土體歪ABCD夾重量所產(chǎn)印生的力矩盛相等。對(duì)某于任何條憤塊，坊W正的力臂為帽rsin妹α罩，因此姑∑驕Tr=良∑握Wrs蹦in熄α則，粉對(duì)于有效肺應(yīng)力方面乳的分析：或者細(xì)環(huán)傳追掌辯(9.3包)表其中王L言a魄是弧究AC稍的長(zhǎng)度。矩公式熊9.3郵是準(zhǔn)確的隱，但是當(dāng)握確定力朋N峰'尋時(shí)引入了瓦近似。對(duì)定于給定的掃破壞面膽，爪F圖的取值將慕?jīng)Q定于力續(xù)N才'薄的計(jì)算方乞法。適費(fèi)倫紐斯唱解起在這種解夫法中，假捆定對(duì)于任掀何一個(gè)條癢塊，條間怕的相互作魚用力為零聾。解答包拆括了解出醬每個(gè)條塊顧垂直于底破邊的作用呢力，即：宅N享'當(dāng)=WCO兆S余α增-ul俊因此，在袖有效應(yīng)力絨方面的安神全系數(shù)（坑公式攔9.3體），由下辜式計(jì)算：挑澡梅葉(9.4劃)虛對(duì)于每個(gè)手條塊，莖Wcos嗚α孫和浪Wsin莖α公可以通過季圖表法確內(nèi)定李。貌α芒的取值可途以通過測(cè)厭量或計(jì)算婚得到。同五樣地，也楚必須選擇磁一系列試弊驗(yàn)性的破陪壞面來獲滅得最小的片安全系數(shù)餐。這種解走法所得的科安全系數(shù)崖：與更精閥確的分析爛方法相比模，其誤差排通常為暖5-2%紀(jì)。言拔昆應(yīng)用總應(yīng)絞力法分析拖時(shí)，使用召參數(shù)唐C液u病和睡φ曲u灶，公式灶9.4班中梅u推取零。如倍果疼φ肯u役=0梯，那么安傅全系數(shù)為朽：僻譯斗守響襖料(9.5離)組因?yàn)槟跱狡’寺沒有出現(xiàn)娘在公式致9.5志中，故得頭到的安全祖系數(shù)版F才值是精確效的。聰畢肖普簡(jiǎn)帖化解怒在這種解碧法中，假梅定條塊側(cè)色面的力是塊水平的，驚即：鵝X壟l映-X廣2列=0駛為了達(dá)到傳平衡，任鋪何一個(gè)條俱塊底邊上認(rèn)的剪力為舉：蚊解答垂直郊方向上的脂力：棄(9.閱6)幸很方便得擱到：反l=b閥sec活α舅從公式怖9.3鳳，通過一好些重新整封理，蘿(摔9.7)耗孔隙水壓鹿力通過孔廳壓比，可逆以與任何拿點(diǎn)的與裝總清“吐填充壓種力努”拍相聯(lián)系，意定義為：陳緒少奉旦僻雹籃(9.8行)屆(筐適當(dāng)時(shí)戚用狡γ腫sat價(jià))緞．對(duì)于任草何條塊點(diǎn),購(gòu)因此公式途9.7蠅可寫為遮:編(9哪.9)斜栽扒因?yàn)榘踩禂?shù)出現(xiàn)額在公式夏9.9液的兩邊，密必須使用女一系列近斯似，才能流獲得解答哪，但收斂漫很快。漢基于計(jì)算筒的重復(fù)性朽，需要選桿擇充分?jǐn)?shù)隆量的試驗(yàn)英性破壞面查。條分法輸特別適合降于計(jì)算機(jī)脹解答?？赡暌砸敫?fù)雜的邊務(wù)坡幾何學(xué)顛和不同的麗土層。欲在大多數(shù)賄問題中，狗孔壓力比秩的取值詞r雕u哄在整個(gè)破術(shù)壞面上是渣不一致的帶，但一旦換存在獨(dú)立過的高孔壓拴區(qū)，通常匹在設(shè)計(jì)中論采用平均估值（單位瞇面積上的笨荷重）。沙同樣的，藏這種方法往確定的安羨全系數(shù)過此低，但誤邊差不超過肺7帳％，多數(shù)喝情況下小漂于稅2乎％。還斯班瑟籍[9.廚8]夠提出了一邁種分析方奸法，在此似法中，條嶄塊間的作饑用力是水全平的，且啞滿足力和肚力矩平衡曾。斯班瑟老得到了只問滿足力矩篩平衡的畢怒肖普簡(jiǎn)化比解，其精葡確度取決涉于邊坡條燒塊間作用買力力矩平益衡的不敏屈感性。遣妨柴基于公式絞9.9俱的勻質(zhì)土榮邊坡的穩(wěn)撐定系數(shù)，胸是由畢肖冒普和摩根件斯特恩螞[9.2勾]巧發(fā)表的。由由此可見述，對(duì)于給暴定坡角和匯給定土性派的邊坡，得安全系數(shù)援隨瞎γ釋u面線性變化斷，因此可伯以表示為涂：準(zhǔn)F=m-耀γ殘u農(nóng)(挪9.10核)勻其中乓m告和辨n偷是穩(wěn)定系加數(shù)。系數(shù)羞m女和闊n庭是行β訴,育φ泥’藍(lán)，麻c'/頑γ午及深度系狗數(shù)瓣D艘的函數(shù)煩。副例中題棉9.2械用費(fèi)倫紐黎斯條分法次，確定如慮圖蟻9.6獸所示給定骨破壞面的眨邊坡在采枝用有效應(yīng)察力法時(shí)的蓄安全系數(shù)貴。土的容帥重在水位府線上下，擁均為方20k洲N揪／粒m逐3趙。有關(guān)的寬抗剪強(qiáng)度術(shù)參數(shù)為幼c黃’揀=10讓kN/m去2炮及拘φ刮’縮=29伏°早。急由公式腫9.4畝計(jì)算安全茫系數(shù)。土都體被劃分源為寬度為軌l.5好m隊(duì)的條塊。蒼給出每個(gè)督條塊的重四量缸(確W泊)解：真W心=繁γ姐bh=2只0域×正1.5改×崇h=30餡hkN餃／腫m制每個(gè)條塊黎的高述h跟從底邊中松心算起，令法向和切闖向的分量甚hcos棄α飄和燈hsi退n熟α司，由圖解漂法確定，他如圖慨9.6販所示：他Wcos芳α務(wù)=30h迅cos錘α脖Wsi饞n飾α串=30h挪sin田α煌每個(gè)條塊殘底邊中心店的孔隙水灘壓力霸取窮γ哀w競(jìng)z挪w稈，其中肯z墳w男是水面以柏下中心點(diǎn)盤的垂直距捆離（如圖獻(xiàn)所示）。拜在這個(gè)過個(gè)程中深,灰把咱孔隙水壓禁力討估算的稍予高鞏,賣嚴(yán)格說宇來德,借應(yīng)為誦γ擊w寧z繪e戲，其中象z鈔e砌是水位線稿與等勢(shì)線今的交點(diǎn)以詠下至條塊械底邊中點(diǎn)粉的距離筑.處誤差在安予全范圍內(nèi)瞇。偽弧長(zhǎng)櫻(覆L露a惡)貪經(jīng)計(jì)算為脊14.3姐5m貍。結(jié)果在濫表也9.1蹈中給出課:稠∑紐Wcos淹α萬=30聚×哨17.5嘗0=52水5kN秩／怠m株∑夜Wsi嶄n伍α圾=30欠×屑8.45頂=254兆kN劉／犁m灶∑衫(典wcos抗袖α布-ul)叫=525嚇—?jiǎng)?32=配393k蹦N嬸／戰(zhàn)m首4禿.粱平面滑動(dòng)兄的分析鼻假定潛在瓶破壞面與擾邊坡面平月行爆,睜所在深度想與邊坡長(zhǎng)舊度相比很爬小。那么戒,著邊坡可以扛看作無限升長(zhǎng)塔,碗忽略端部勒效應(yīng)。邊漲坡與水平邊線成駕β辣角克,蒜破壞面深斃度為掌z博如圖醫(yī)9.7辭中所示。頸水位線在昆破壞面以請(qǐng)上高度益mz誼(磁0<提m例<1)錦處爪,鼓與邊坡平付行。假定莫穩(wěn)定滲流怒發(fā)生在與序邊坡平行窩的方向上查。任何垂林直條塊側(cè)膝面上的力討是等值反厘向的偏,際且破壞面蘭上任意一具點(diǎn)的應(yīng)力舌狀態(tài)是相咸同罵的尾.耽應(yīng)用有效稼應(yīng)力法撐,持沿著破壞啄面上的土炭的抗剪強(qiáng)宣度為銅:覺安全系數(shù)異為零:陽(yáng)σ器,回τ倍和丹μ繳表達(dá)為禁:沾接下來的慧特殊情況飼是需要引度起注意的膀。如果蔬晉c售’盯=0交和慈m=0況(灶即坡面與封破壞面間饅的土是不蛙完全飽和豬的賊),之那么旺:店壟陰蜘爺忙辟添(9扮.11)娃如果斷c懶’頂=0腦和勤m=1(魂即水位線王與邊坡面姥一致盯)不，那么：摧鎮(zhèn)昨爹刻示調(diào)丟(9.含12)龍應(yīng)當(dāng)注意示的是，當(dāng)成c忽’酒=0洽時(shí)，安全鉆系數(shù)是與坦深度無關(guān)船的。如果霧c抗’般潤(rùn)大于零，嗚那么安全微系數(shù)就是仔z減的函數(shù)，跨如果絨z襯比規(guī)定值必還小的話乘，磨β匪可能會(huì)超紀(jì)過芬φ洞’火。聞應(yīng)用總應(yīng)噸力分析法睡，需使用?？辜魪?qiáng)度斬參數(shù)義c科u事和貫φ殲u挪，而穿u確取值為零遍。酬例屆題譽(yù)9.3卵一個(gè)含裂私隙的超固累結(jié)粘土天踏然邊坡，無與水平面派成掛12倆°韻傾角。水遍位線處于才邊坡表面遍且滲流方達(dá)向與邊坡之方向大致駝平行。平浪行于邊坡遺表面以下稿5m起深處發(fā)生惑平面滑動(dòng)出。粘土的匙飽和重度晶為胃20k嚼N超／凍m涼3敢。峰值強(qiáng)誦度參數(shù)為燙c種’姑=10子kN/m胸2役和濃φ暮’參=26篩°撿。殘余強(qiáng)嚷度參數(shù)為擠c套r兩’賊=0河和攪φ沿r襯’佛=18冰°循。瘋確定沿著坡滑動(dòng)面的型安全系數(shù)沾：倆在峰值強(qiáng)越度參數(shù)方宴面的安全符系數(shù)晶在殘余強(qiáng)婚度參數(shù)方鉛面的安全病系數(shù)。錫在坡面的對(duì)水位線處戰(zhàn)(助m=1)殖，滑動(dòng)面簡(jiǎn)上任何一清點(diǎn)，罪運(yùn)用峰值筆強(qiáng)度參數(shù)港，矩給出安全格系數(shù)趁運(yùn)用峰值什強(qiáng)度參數(shù)漁，安全系清數(shù)可由公買式伸9.12浩得到答:斬5瞇.參一般分析惱法不摩根斯特露恩和普萊城斯充[9.4紐]秀提出了一覆般分析法撈，此法滿解足所有的謀邊界條件耕和平衡條鄭件，破壞玉面可以是睜任何形狀滋，圓弧，摸非圓弧或前符合型?；谄茐拿嬉韵疑系耐馏w痛被劃分為富一系列垂姨直的平面宋，問題通燒過假定每犧部分之間網(wǎng)垂直邊界今上的作用縣力杏E保和亮X被的關(guān)系而顫轉(zhuǎn)化為靜田定。這個(gè)赴假定的形縣式為外X=f(向x)E毀(9.瓦13)磨其中壤f(x)探是描述隨欺土體而變枝化的比值雙X/E窮的形式的門任意函數(shù)懷，逐而縮λ下是尺寸效憲應(yīng)系數(shù)貞。文λ乖的值是在虛解安全系際數(shù)個(gè)F寇時(shí)一同獲絕得的。在旗每個(gè)垂直栗邊界上能俘夠確定作曲用力繪E何和蜜X銹的值及作首用點(diǎn)。對(duì)宋于任意的戒假定函數(shù)駕f(x慨)裂，有必要吧仔細(xì)地檢諸查解答，圓以確定其綿在物理學(xué)汁上的合理烈性（即破叉壞面以上商土體中沒沾有剪切破段壞或張力莊）。函數(shù)插f(x)發(fā)的選擇對(duì)演于如F軍的計(jì)算值繭的影響不姥能超過燒5%信，通常假提定郵f(x)虎=l金。社這種分析慎包含樹了乎λ窩和棟F喂值相互作集用的復(fù)雜爆過程，如屯摩根斯特運(yùn)恩和普萊搬斯嚷[9.5備]請(qǐng)所描述的件那樣，計(jì)態(tài)算機(jī)的運(yùn)投用是必不宴可少的。憶貝爾鏡[9.1毛]塵提出了一朗種滿足所澆有平衡情溪況，假定踏破壞面可逐能是任何等形狀的分和析方法。劫土體被劃陽(yáng)分成一系煩列垂直的掌條塊，通勵(lì)過沿著破票壞面上的身法向作用孤力的假想診分配，轉(zhuǎn)烤化為靜定防問題。光薩爾瑪抽[9.酬6]拔基于條分參法發(fā)展了紗一種方法怒，在此法屬中，產(chǎn)生把極限平衡問所要求的宴臨界地震繳加速度是悄確定的。輪這種分析黨方法在分孤析中假定研了條塊間電垂直作用晴力的分配嶺。同樣的蘋，滿足所喊有的平衡忽條件，破睡壞面可以歇是任何形潛狀。靜安繭全系數(shù)是盈土的抗剪鑰強(qiáng)度必須斯減小，以聰致于臨界薄加速度為英零時(shí)的系沙數(shù)。濃艙計(jì)算機(jī)的噴使用對(duì)于肅貝爾法和修薩爾瑪法齒來說，是芳必不可少陽(yáng)的。所有醫(yī)的解答必悼須要檢查蠟，以確保武它們?cè)谖飿s理學(xué)上是艘可以