[發明專利]一種加筋邊坡穩定性分析方法

在審

• 申請號: 201510764511.5
• 申請日: 2015-11-10
• 公開（公告）號: CN105332381A
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發明（設計）人: 宋飛;孟亞會;馬立秋;張魯渝;張建華;陳如意;曹更任;王凱
• 申請（專利權）人: 長安大學;貴州電力工程建設監理公司
• 主分類號: E02D17/20
• 分類號: E02D17/20
• 代理公司: 成都元信知識產權代理有限公司 51234
• 代理人: 宋錦宏

技術領域

本發明涉及土木工程邊坡穩定分析領域，特別涉及一種加筋邊坡穩定性分析方法。

背景技術

目前，邊坡的穩定性問題是我國水利水電、公路、鐵路和礦產資源開發等建設工程中常見的巖土工程問題。自然滑坡、泥石流以及人類工程活動等引起的邊坡災害對我國經濟建設和人民生命財產帶來了巨大損失，因此邊坡的穩定性分析對邊坡工程防護安全具有重要的意義。

邊坡穩定分析是巖土工程中一個經典的研究領域。國內外眾多學者致力于這方面的研究，取得了豐碩的成果。目前在工程中應用最廣泛的邊坡穩定性分析方法是條分法。條分法中可分為簡化法和嚴格法。對于同一算例，滿足力和力矩平衡條件的嚴格法給出的安全系數基本相同，偏差一般不會大于5％；而只滿足力平衡或力矩平衡的簡化法的計算結果離散性較大，且僅滿足力平衡的方法比僅滿足力矩平衡的方法離散性更大。

隨著社會和經濟的發展，對環境和生態的保護日益受到人們重視，公路不但需要承擔快速交通通道的功能，同時也被賦予保護生態、美化環境的要求，目前對填方路堤邊坡的防護，大多采用土工合成材料鋪設的加筋邊坡結構，加筋邊坡已被廣泛應用于道路、鐵路、機場和變電站高填方加固中。

目前，對邊坡的穩定性分析技術領域，大多集中在對自然邊坡結構的分析上，而加筋邊坡較自然邊坡結構更加復雜，由于其結構的復雜性，雖然在理論方面對其提出了一些分析方案，如Rowe和Soderman(1985)對簡化畢肖普法進行了擴展，使其能夠評價加筋邊坡的穩定性，但是該方法僅滿足力矩平衡，且僅適用于圓弧滑動面。Leshchinsky和Boedeker(1989)、Jewell(1991)、Wright和Duncan(1991)、Zornberg等(1998)采用極限平衡分析方法進行了加筋邊坡的穩定分析，在計算分析中，Leshchinsky和Boedeker(1989)采用對數螺旋曲面滑動面，Jewell(1991)采用雙折線滑動面，Wright和Duncan(1991)、Zornberg等(1998)采用圓弧滑動面，均對滑動面形狀有假定限制，但同樣均未同時滿足力平衡和力矩平衡，而且適用滑動面的情況受到限制。根據《土工合成材料應用手冊》，現有的加筋邊坡穩定分析方法有兩類，第一類是在簡化Bishop法的基礎上加入筋材拉力來計算加筋邊坡的安全系數，但是該方法未考慮土條的切向條間力，且僅適用于圓弧滑動面，并且僅滿足土條受力的力矩平衡條件，不能滿足力的平衡條件，第二類是在簡化Janbu法的基礎加入筋材拉力，該方法雖適用于非圓弧滑動面，但是僅滿足土條力的平衡條件，不滿足力矩平衡條件。因此，在該技術領域中尚無有效的穩定性分析方法供設計人員使用，使技術人員難以準確評估加筋邊坡的安全系數和穩定性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種針對加筋邊坡的穩定性分析方法，通過將邊坡中拉筋帶提供的抗滑力引入邊坡土條的受力分析中，建立加筋邊坡的力平衡方程和力矩平衡方程，可得到精確的加筋邊坡安全系數。

本發明中所采用的技術方案為：

一種加筋邊坡穩定分析方法，所述邊坡中設置有多個拉筋帶，包括以下步驟：

1)確定邊坡的幾何尺寸和邊坡的滑動面，用方程表示邊坡的滑動面；確定邊坡土體參數包括土的粘聚力c和內摩擦角

2)將邊坡離散為n個垂直土條，在劃分土條時以拉筋帶與滑動面的交點作為土條底線的中點，然后向兩側依次劃分土條，并自動將各拉筋帶與滑動面的交點作為各土條底邊的中點；

3)確定土條底邊拉筋帶對土條所提供的抗滑力T，其中拉筋帶提供的安全抗滑力為t_m；拉筋帶的抗拉強度為T_a；當t_m＜T_a時，T＝t_m，當t_m＞T_a時，T＝T_a；

其中，k為和拉筋帶與土體接觸面上摩擦力有關的系數；γ為填土容重，為拉筋帶埋入穩定土體內部上覆土柱的平均高度，p為邊坡坡面的上覆荷載，l_e為拉筋帶在穩定土體中的長度；F_g為拉筋帶抗滑力安全系數；

4)以拉筋帶提供的抗滑力為基礎，建立土條的力平衡方程、力矩平衡方程及約束條件；

土條的力平衡方程：

式(1)中：

土條的力矩平衡方程：