[發明專利]對荷載作用下邊坡穩定性狀態的判定方法

有效

• 申請號: 201811017877.6
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN109255177B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 燕建龍;趙曉光;趙治海;王軍;徐張建;程勇
• 申請（專利權）人: 西北綜合勘察設計研究院;西安科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 談杰

本發明公開了對荷載作用下邊坡穩定性狀態的判定方法。通過巖土試驗確定滑坡非飽和土體物理力學參數，對邊坡可能存在的滑動面位置進行假設，求出假設滑動面長度，滑動面上任一點到荷載兩端的夾角；建立基于荷載作用下的穩定系數計算模型，對滑坡穩定系數進行計算；根據計算結果，對邊坡穩定性狀態進行評定，針對不同的邊坡穩定性狀態對邊坡采取不同的加固措施。本發明的有益效果是提高了預報可靠性，準確性和科學性，為荷載作用下邊坡的穩定性分析和監測預警提供技術支撐。

技術領域

本發明屬于防災減災技術領域，涉及一種基于改進Felenius法的邊坡穩定性判定方法。

背景技術

對于坡頂荷載邊坡穩定性的評價方法國內外學者作了相關研究，往往借助于有限元數值模擬方法對坡頂荷載大小、作用形式等對邊坡穩定性的影響作了具體分析，找到了建筑荷載大小、作用面積、基礎形式、荷載形式對邊坡穩定性的影響，但是在邊坡建模過程中涉及到較多的參數賦值及假設給邊坡穩定性評價帶來一定的難度。在理論分析上面，極限平衡法被廣泛用于邊坡穩定性的評價，方法簡單。但是，傳統的極限平衡法無法對坡頂存在荷載的邊坡穩定性情況進行直接分析，存在一定的局限性。許多學者又相繼提出了將定性與定量分析相結合的方法，如模糊綜合評判法、屬性測度識別法、可靠度(概率)分析法、人工神經網絡方法^[20]、灰色聚類法、突變理論等，其中最常用的是模糊綜合評判法，其在其他工程領域也有許多應用。但模糊綜合評判中隸屬函數的選取具有主觀性，不同的人或用不同的判斷標準，所得出的各元素的隸屬度也不盡相同。同時，模糊數學分類結果在取大取小的運算中損失了許多中間值信息，出現了分級不清，不能比較更細微地分類程度的現象。

當荷載作用與地基表面時，地基內某點的受到的大小主應力情況可以根據地基塑性變形區的邊界方程的求解過程得出。本發明將此點視作邊坡滑動面上的點，而又將滑動面視作為此類點的集合。利用摩爾-庫倫理論可以得到以單位荷載、荷載作用面大小和荷載作用位置與滑動面距離為參數的關系表達式，結合Felenius法得到了以荷載因素為參數的邊坡穩定性評價方程，方法簡單且適用于坡頂荷載影響下的邊坡穩定性判。

發明內容

本發明的目的在于提供對荷載作用下邊坡穩定性狀態的判定方法。本發明所采用的技術方案是按照以下步驟進行：

步驟一：通過巖土試驗確定滑坡非飽和土體物理力學參數，參數包括土體有效內摩擦角土體有效粘聚力c'，土體自然容重γ；

步驟二：對邊坡可能存在的滑動面位置進行假設，求出假設滑動面長度L，滑動面上任一點到荷載兩端的夾角β；

步驟三：建立基于荷載作用下的穩定系數計算模型，對滑坡穩定系數進行計算；

步驟四：根據計算結果，對邊坡穩定性狀態進行評定，針對不同的邊坡穩定性狀態對邊坡采取不同的加固措施。

進一步，步驟二中荷載直接作用于坡頂，其中坡頂荷載為P，荷載作用面大小為m。

進一步，步驟二方法如下：(1)假設滑動面范圍為坡腳處到坡頂處的一段距離，滑動面由于在坡頂處的位置不同其所對應的長度L及滑動面上任一點到荷載兩端的夾角β均不相同；(2)坡頂荷載作用位置與滑動面坡頂位置不同其所對應的L及滑動面上任一點到荷載兩端的夾角β均不相同。

進一步，步驟三中荷載作用下滑動面各處的抗剪強度及所受剪應力大小均基于摩爾-庫倫理論，荷載作用下整體邊坡穩定性系數計算基于Felenius法，具體按照如下方法計算：

(1)根據彈性力學及摩爾-庫倫理論計算滑動面的抗剪強度與所受剪應力大小，根據彈性理論，O點處產生的大小主應力分別為：

設O點為一正方向單元，根據摩爾-庫倫理論，則O點處的所受剪應力和抗剪強度分別為：