[發(fā)明專利]一種基于滑動帶的土坡穩(wěn)定分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710599386.6
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN107480342B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高瑋;王家超;馮威;王加勇
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;E02D1/02
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 韓蓮

本發(fā)明涉及土坡穩(wěn)定分析領(lǐng)域，特別是涉及一種基于滑動帶的土坡穩(wěn)定分析方法。本申請通過數(shù)值計算模擬滑動帶并據(jù)此篩選滿足特定要求的滑動面，對其安全系數(shù)進行加權(quán)處理，計算土坡最終安全系數(shù)，不僅充分地考慮了滑動帶內(nèi)多個合理較危險滑面在滑坡時產(chǎn)生的影響，而且經(jīng)加權(quán)處理的結(jié)果可靠，偏于保守，能滿足工程實際需要。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土坡穩(wěn)定分析領(lǐng)域，特別是涉及一種基于滑動帶的土坡穩(wěn)定分析方法。

背景技術(shù)

目前，在土坡穩(wěn)定分析問題上，滑動面被認為是滑動土體與其下未滑土體之間形成的剪切破壞面，而滑動帶(剪切帶)則指土坡發(fā)生失穩(wěn)破壞時，由于土體材料的應(yīng)變軟化、土體的不均勻性、土體滑動時的擾動、拖曳、褶皺等因素，在坡體中形成的具有一定厚度的發(fā)生集中剪切變形的帶狀區(qū)域。

實際土坡發(fā)生失穩(wěn)破壞時通常沿滑動帶(剪切帶)進行，而目前進行土坡穩(wěn)定分析的方法幾乎均僅考慮滑動面，如定性分析法、極限平衡法、極限分析法、數(shù)值分析法、非確定性分析法等，這些方法大多認為土坡基于最危險滑動面失穩(wěn)，這與實際有一定差別。

目前，基于滑動帶的土坡穩(wěn)定分析方法尚無系統(tǒng)研究，相關(guān)研究主要集中在滑動帶的形式、破壞機制及滑帶土的物理力學性質(zhì)等方面。

因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供了一種基于滑動帶的土坡穩(wěn)定分析新方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了更加準確的測定土坡的穩(wěn)定性，本發(fā)明提供一種基于滑動帶的土坡穩(wěn)定性分析方法。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取具體的技術(shù)方案為，一種基于滑動帶的土坡穩(wěn)定分析方法，包括如下步驟：

步驟一、測量土坡，獲得土坡的坡高、坡率、粘聚力、內(nèi)摩擦角以及土重度參數(shù)值；采用有限元分析軟件對土坡進行數(shù)值計算，得出等效塑性破壞區(qū),并據(jù)此確定土坡滑動帶邊界；

步驟二、采用Janbu法模擬得出土坡較危險滑動面；較危險滑動面為采用土坡穩(wěn)定分析條分法得到的安全系數(shù)較小的若干滑動面；安全系數(shù)較小的滑動面為在Geoslope中采用Janbu法模擬得出土坡較危險滑動面時，同時得到按升序排列的安全系數(shù)及其對應(yīng)的滑動面，并采用倒序的方式從按升序排列的安全系數(shù)中選取足夠多的安全系數(shù)，并獲得選取的安全系數(shù)所對應(yīng)的滑動面，安全系數(shù)選取數(shù)量能保證后續(xù)參與加權(quán)處理的合理較危險滑動面的數(shù)量可滿足30-40個；其中安全系數(shù)最小的滑動面為最危險滑動面；

步驟三、分析步驟二得到的較危險滑動面，找出完整分布于滑動帶邊界范圍內(nèi)的較危險滑動面，得到合理較危險滑動面；

步驟四、將步驟三得到的合理較危險滑動面按親近距離由小到大排序，并按正序選擇n個合理較危險滑動面；親近距離是用來衡量任一合理較危險滑動面與最危險滑動面間的相對接近程度，并且親近距離越小的滑動面與最危險滑動面越接近；

步驟五、對步驟四中選擇的n個合理較危險滑動面的安全系數(shù)進行加權(quán)處理，得到土坡安全系數(shù)，即測算出土坡的穩(wěn)定性。

作為本發(fā)明改進的技術(shù)方案，步驟三中合理較危險滑動面的計算方法為：

假設(shè)滑動帶分布邊界為圓弧，較危險滑動面上任意一點i均滿足d₁(i)≥ R_bnd1且d₂(i)≤R_bnd2，(0≤i≤N)；d₁(i)為點i到滑動帶左側(cè)邊界圓心O_bnd1的距離；d₂(i)為點i到滑動帶右側(cè)邊界圓心O_bnd2的距離；R_bnd1為滑動帶左側(cè)邊界圓弧的半徑；R_bnd2為滑動帶右側(cè)邊界圓弧的半徑；N為在任一較危險滑動面上所搜點數(shù)目；

式中，x_bnd1為滑動帶左側(cè)邊界圓弧的圓心橫坐標；y_bnd1為滑動帶左側(cè)邊界圓弧的圓心縱坐標；