巖土邊坡穩(wěn)定性新方法與工程應(yīng)用三

巖土邊坡穩(wěn)定性分析新方法與工程應(yīng)用xxx理工大學(xué)xxx工程學(xué)院xx西北科學(xué)研究院第一章緒論第二章邊坡穩(wěn)定性極限平衡法顯式解答第三章邊坡穩(wěn)定性極限平衡法統(tǒng)一計(jì)算框架

第四章錨固邊坡穩(wěn)定性計(jì)算分析方法第五章Morgenstern-Price法的改進(jìn)第六章嚴(yán)格Janbu法的改進(jìn)第七章邊坡臨界滑動(dòng)場(chǎng)的提出與數(shù)值模擬方法第八章基于嚴(yán)格條分法的邊坡臨界滑動(dòng)場(chǎng)第九章邊坡臨界滑動(dòng)場(chǎng)法的工程應(yīng)用第十章應(yīng)用臨界滑動(dòng)場(chǎng)法計(jì)算土壓力第十一章應(yīng)用臨界滑動(dòng)場(chǎng)法計(jì)算地基承載力第十二章總結(jié)邊坡穩(wěn)定性極限平衡法顯式解答

傳統(tǒng)方法：通過對(duì)條塊間作用力方式進(jìn)行假設(shè)，使滑體滿足部分或全部平衡條件。除瑞典法外，安全系數(shù)是隱含于平衡方程或方程組，需迭代求解。如需嚴(yán)格滿足平衡條件，安全系數(shù)求解過程非常復(fù)雜且可能出現(xiàn)不收斂。顯式方法：通過對(duì)滑面正應(yīng)力分布形狀進(jìn)行假設(shè)，使滑體滿足全部平衡條件。安全系數(shù)為顯式表達(dá)式，求解過程簡(jiǎn)單，不用劃分條塊，不存在不收斂問題?；w受力情況及滑面正應(yīng)力分布假設(shè)滑面正應(yīng)力分布假設(shè)假設(shè)滑面兩端正應(yīng)力由簡(jiǎn)單的微分條塊平衡條件確定，滑面中間兩正應(yīng)力值為兩個(gè)待定參數(shù)，滑面正應(yīng)力分布為3次樣條函數(shù)。滑面兩端正應(yīng)力計(jì)算滑面應(yīng)力分布極限平衡方程組平衡條件：水平力平衡、豎直力平衡、力矩平衡破壞準(zhǔn)則：滑面應(yīng)力分布含3個(gè)末知量（1,2andFs）的3個(gè)平衡方程：安全系數(shù)求解簡(jiǎn)化的平衡方程組：根據(jù)卡爾丹公式，上式根有4種組合情況：（1）1個(gè)實(shí)根，兩個(gè)共軛復(fù)根；（2）3個(gè)重零根；（3）3個(gè)實(shí)根中，有兩個(gè)相等；（4）3個(gè)不相等的實(shí)根。對(duì)實(shí)際邊坡穩(wěn)定性問題，不存在2個(gè)或3個(gè)不等的安全系數(shù)同時(shí)使邊坡達(dá)到極限平衡狀態(tài)，因此式P1-22只有1個(gè)實(shí)根，其余為無意義的復(fù)根，該實(shí)根為安全系數(shù)顯解：安全系數(shù)3次代數(shù)方程：算例1：與理論解比較無粘性土邊坡，坡頂受均布荷載作用，其極限荷載有理論解，Sokolovskii解。c=10kPaand=30理論極限荷載111.4kPa理論安全系數(shù)Fs=1.0實(shí)際計(jì)算安全系數(shù)Fs=1.032結(jié)論：盡管本法對(duì)應(yīng)的滑面正應(yīng)力分布與理論解有一定的差別，但計(jì)算的安全系數(shù)或坡面極限荷載與理論解非常接近，據(jù)此可認(rèn)為，建議假設(shè)的滑面正應(yīng)力分布形狀在邊坡工程應(yīng)用中是可以接受的。算例2：與Spencer法比較結(jié)論：本例中，本文方法與Spencer法計(jì)算安全系數(shù)最大誤差不超過5%；Spencer法不光滑的滑面正應(yīng)力分布可用建議的光滑分布形式代替；內(nèi)力分布的尚在合理范圍內(nèi)。邊坡穩(wěn)定性極限平衡法統(tǒng)一計(jì)算框架理論與工程背景：現(xiàn)今條分法有十幾種之多，每種方法都曾得到不同程度地應(yīng)用，已積累了大量的使用經(jīng)驗(yàn)。許多國家的規(guī)范規(guī)定，對(duì)同一邊坡特別是土石壩問題，宜采用多種方法同時(shí)計(jì)算，比較結(jié)果，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷其合理性。然后各種方法是不同的提出者根據(jù)當(dāng)時(shí)的理解形成的計(jì)算格式，后人大都沿用原始格式計(jì)算。而這些原始計(jì)算格式，各種算法的不統(tǒng)一，也不便于人們理解各自方法的優(yōu)缺點(diǎn)。用上述顯示解格式將所有條分法統(tǒng)一起來，使計(jì)算原理更為清晰、計(jì)算過程更為便捷、一些常見的數(shù)值困難得到克服。統(tǒng)一格式要點(diǎn)：將現(xiàn)有12種條分法分成4種平衡條件組合，每種組合推導(dǎo)出安全系數(shù)顯示表達(dá)式（基于滑面正應(yīng)力修正模式），12種條分法對(duì)應(yīng)滑面正應(yīng)力可用通式表達(dá)，通過自動(dòng)迭代求解與傳統(tǒng)方法意義一致的安全系數(shù)。平衡方程：破壞準(zhǔn)則：簡(jiǎn)化平衡方程：現(xiàn)有畝條分湖法考落慮4種口平衡懇條件天組合，即縮慧：（1件）考爽慮所讀有平致衡條嘩件即胸：水爭(zhēng)平、影垂直久力及力矩蜓平衡診(圈簡(jiǎn)稱HV巡壽M組合相)。Sp陸en蓬ce興r法、Mo蚊rg性er彈ns映te便rn專-P生ri每ce法、Sa乞rm諒a2法、Sa垮rm求a3法、Co啦rr痰ei廟a法。（2很）考享慮垂鄙直方遺向力格的平鍬衡和蠻對(duì)選賀定的盲求矩膝中心越的力反矩平捐衡（溜簡(jiǎn)稱VM組合姻）。簡(jiǎn)化Bi產(chǎn)sh簡(jiǎn)op法。（3等）考計(jì)慮水賠平、黑垂直盆力的君平衡俘（簡(jiǎn)白稱HV組合盟）。簡(jiǎn)化Ja服nb昂u法、美國怪陸軍階工程供師團(tuán)屈法、Lo糞we級(jí)-K捆ar擇af茅ia侵th法、Sa索rm腫a1法。嚴(yán)格Ja帽nb蜘u法自動(dòng)近考慮城了力示矩平語衡，懇求解過程李中只礎(chǔ)用了杏兩個(gè)安力的聞平衡態(tài)，因牧此歸潮屬HV組合騎。（4睬）僅無對(duì)選坡定的核求矩識(shí)中心漿的力脊矩平國衡（檔簡(jiǎn)稱M組合倦），濃此法塌為瑞典許法?；婧镎龖?yīng)挎力修添正VM、HV組合營：M組合唐：安全剪系數(shù)若求解安全份系數(shù)鐵表達(dá)鄭式：各種狀條分殺法滑運(yùn)面正闖應(yīng)力壘初始癢值通芽式條分渾法條雨間力敗假設(shè)路通式微分辣條塊而力平賀衡條料件滑面劇正應(yīng)割力初迅始值搖通式考慮錄過破煮壞準(zhǔn)威則嚴(yán)格Ja破nb陪u法等丙數(shù)值獻(xiàn)導(dǎo)數(shù)僵平滑秒處理x0位于新區(qū)間關(guān)中部x0接近區(qū)間慕端部內(nèi)力摔計(jì)算例與檢效驗(yàn)條間賓水平答力：條間漆豎向占力：推力概線位之置：條間咽局部津安全勉系數(shù)墳：嚴(yán)格落條分瓶法待河定參餐數(shù)計(jì)算對(duì)于娃不嚴(yán)岡格條竭分法多，可木將其右對(duì)應(yīng)纏的滑糾面正蕉應(yīng)力秋分布醬進(jìn)行編一次辜修正校，得倍到嚴(yán)潮格意撇義上般的安航全系餃數(shù)算例后與比蔥較錨固惑邊坡胖穩(wěn)定鍋性計(jì)蛛算分盈析方躺法傳統(tǒng)向方法：將喜錨固己力作栗為邊晚坡面卵外力棉直接駁計(jì)入汁所處銷條塊逆，再靠用傳漆統(tǒng)條篇分法搶直接腔計(jì)算高安全真系數(shù)旱。缺點(diǎn)墨是引秋起的志滑面畫正應(yīng)不力分饞布在舒?zhèn)€別雖點(diǎn)有釋突變紛，與填實(shí)際店嚴(yán)重傻不符斧，內(nèi)會(huì)力也海更加接不合兵理，沿有時(shí)確安全崇系數(shù)樸計(jì)算寬出現(xiàn)忍不收信斂。本方撒法：利步用無晚限楔己的彈姥性應(yīng)淹力解炊答計(jì)掛算錨渡固力睬引起譜滑面此正應(yīng)祥力，吩再與載無錨怕固力贏作用側(cè)下滑旋面正熟應(yīng)力眨疊加幫，經(jīng)螞過調(diào)貨整修派正后蔥使邊攀坡滿墊足極睬限平或衡條傲件，液直接臨得到區(qū)已知娘錨固蘿力的鎮(zhèn)安全辱系數(shù)量，或嘴給定竭的安毒全系她數(shù)所喉需的想錨固菌力。錨固井力引叛起的乎滑面狐正應(yīng)葉力分褲布徑向謀應(yīng)力討：滑面循正應(yīng)代力：孔隙省水壓槐力：破壞姥準(zhǔn)則殊：應(yīng)力則修正夫：簡(jiǎn)化杏式：極限蜘平衡椒方程安全譽(yù)系數(shù)飽解答令根據(jù)呆無錨翼作用潑下邊關(guān)坡穩(wěn)合定計(jì)數(shù)算結(jié)權(quán)果確悟定，闊建議史用Sp飽en京ce泥r法所需社錨固鉛力解掃答令算例1算例2Mo絮rg螞en拌st屬er陜n-爆Pr便ic惡e法的柔改進(jìn)Mo芹rg度en戒st祖er麻n-胸Pr忠ic迎e法是甚國際筆公認(rèn)宏的性際能最腥好的值能滿校足所葡有平推衡條累件的兔嚴(yán)格思條分謝法，我是國嗚際通蹄用首灑選的精計(jì)算純?nèi)我饬艋鎳诎踩紫禂?shù)暮的極咬限平認(rèn)衡法旺。Mo抵rg究en鞏st牧er之n-祥Pr色ic胃e法基精本點(diǎn)減是，窗假設(shè)悼條間糕正切閱力比X/E在滑肅體內(nèi)耳分布肢用一絨函數(shù)f(x)表示郵（f(x)為條消間力廁函數(shù)債），為比例拿系數(shù)。應(yīng)縮慧用兩拔個(gè)方狡向的新力平衛(wèi)衡條景件及中力矩嬌平衡潛條件悉解出及安平全系墳數(shù)Fs。由于體計(jì)算窄過程沸相當(dāng)川繁瑣緞，在映我國澇始終圓未得變到廣探泛應(yīng)據(jù)用，將不能基與國慌際學(xué)妻術(shù)界甘接軌賞。我固國規(guī)澤范規(guī)準(zhǔn)定用樂剩余牌推力牲法，錄實(shí)際擊上是Mo撓rg雜en贏st翠er咱n-碌Pr妙ic懲e法的狗特例責(zé)，同劣時(shí)也傾嚴(yán)格Ja檢nb詳u法的掏特例錘。力平搞衡方粥程（考含慮兩些個(gè)方獅向力上平衡析條件命及Mo臥hr朝-C漿ou字lo腹mb準(zhǔn)則駁）條塊忠抗滑韻力（任除條嚴(yán)間力哥的貢洪獻(xiàn)）觸：條塊莫下滑溜力（閱除條擁間力疫的貢楚獻(xiàn)）勿：條間來力遞病推方貸程：端部側(cè)條件曠：安全可計(jì)算鋒公式邪：力矩去平衡售方程障：條間邊力矩電定義治：條間播力矩豬遞推尖方程側(cè)：端部得條件秤：計(jì)算乏公式則：嚴(yán)格Ja寬nb巷u法的狂改進(jìn)嚴(yán)格Ja巧nb狗u法即Ja攝nb墓u的普童遍條駛分法負(fù)，是螺國際負(fù)上第解一個(gè)悠嚴(yán)格企條分椅法。嚴(yán)格Ja歡nb席u法的道基本投要點(diǎn)骨是，仿假定曉推力墊力位葡置，稀根據(jù)輔力矩襲平衡變條件俊推導(dǎo)冷出條迎間正睜向與榨切向振力的籠微分克關(guān)系珍式，舊再由忌力的討平衡月條件徹導(dǎo)出覺安全煮系數(shù)終迭代求計(jì)算燙公式完。優(yōu)點(diǎn)機(jī)：推父力線猜位置敢易于吵假定成；計(jì)芝算過幼程相李對(duì)簡(jiǎn)值單，沸甚至鑰可以塔手算墨，在個(gè)計(jì)算底機(jī)未峽普及稀年代扛，應(yīng)悲用相配當(dāng)廣客泛。缺點(diǎn)巾：不張易收橋斂，紹當(dāng)條滾塊較降多更耀不易衛(wèi)收斂綁，當(dāng)掌條塊嬌多于15垮-2見0，肯藏定不喘會(huì)收屠斂。近年趴來應(yīng)窮用受較到限敬制，GE掉OS淘LO集PE未納非入嚴(yán)征格Ja覺nb高u法，詢僅管Fr綱ed嶼lu武nd和Kr望ah疲n的GL飄E自稱邊包括丹了嚴(yán)錦格Ja心nb炸u法。條塊備力矩潔平衡看：條間發(fā)力微盾分關(guān)仁系：條間菊力遞種推關(guān)語系：安全訪系數(shù)意迭代雞計(jì)算服過程奶涉及經(jīng)條間逗力矩M的一膝