[發明專利]一種坡面受拉力作用的球冠形邊坡安全系數計算方法

有效

• 申請號: 201811119250.1
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109389679B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 沈志平;陳德茂;吳斌;付君宜;王鴻
• 申請（專利權）人: 貴州正業工程技術投資有限公司
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06F30/13;G06F30/20;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 商小川

本發明公開了一種坡面受拉力作用的球冠形邊坡安全系數計算方法，首先根據勘察報告提供的球冠形邊坡剖面圖，選取球冠形邊坡的覆土厚度最厚的剖面作為最不利剖面；然后沿中心線旋轉最不利剖面建立三維數值模型，施加任意方向的拉應力荷載；最后采用強度折減法計算球冠形邊坡的安全系數FOS，本方法通過建立三維數值模型，相較于傳統極限平衡法在計算球冠形邊坡安全系數時可以考慮到拱的效應，同時也可以考慮坡面拉力的作用，計算結果的可靠度大大提高。

技術領域

本發明屬于邊坡安全系數計算方法，尤其涉及一種坡面受拉力作用的球冠形邊坡安全系數計算方法。

背景技術

在分析自然邊坡時，一般將邊坡形狀適當簡化成無限長邊坡，而球冠形邊坡存在拱效應，穩定性高于長直邊坡，如果按照傳統的極限平衡法的長直邊坡考慮，取二維剖面計算邊坡安全系數會導致安全系數計算結果偏低，且傳統的極限平衡法在計算邊坡安全系數時難以考慮拉力的作用。數值分析方法在處理類似復雜邊坡模型時有明顯優勢，三維數值模型可在計算球冠形邊坡安全系數時不僅以考慮到拱的效應，同時也可以考慮拉力的作用，計算結果的可靠度大大提高。

發明內容

本發明要解決的問題是：提供一種坡面受拉力作用的球冠形邊坡安全系數計算方法，以解決傳統極限平衡法在計算球冠形邊坡安全系數時無法考慮拱的效應和坡面拉力的作用，導致計算結果可靠低的問題。

本發明采用的技術方案為：一種坡面受拉力作用的球冠形邊坡安全系數計算方法，包括以下步驟：

步驟一：根據勘察報告提供的球冠形邊坡剖面圖，選取球冠形邊坡的覆土厚度最厚的剖面作為最不利剖面；

步驟二：沿中心線旋轉最不利剖面建立三維數值模型，根據實際邊坡受到的拉力荷載對三維數值模型施加拉力；

步驟三：采用強度折減法計算球冠形邊坡的安全系數FOS。

步驟一中球冠形邊坡的剖面圖必須經過球冠形的中心線。

步驟二中旋轉剖面建立三維數值模型時，只需旋轉左半邊邊坡的剖面或右半邊邊坡的剖面，旋轉角度為30-90度。

本發明與現有技術相比的優點在于：

本方法通過建立三維數值模型，相較于傳統極限平衡法在計算球冠形邊坡安全系數時可以考慮到拱的效應，同時也可以考慮坡面拉力的作用，計算結果的可靠度大大提高。

附圖說明

圖1為本發明的方法流程圖；

圖2為本發明具體實施方式的最不利剖面圖；

圖3為本發明具體實施方式坡面受拉力作用的球冠形邊坡數值模型。

具體實施方式

一種坡面受拉力作用的球冠形邊坡安全系數計算方法，包括以下步驟：

步驟一：根據勘察報告提供的球冠形邊坡剖面圖，選取球冠形邊坡的覆土厚度最厚的剖面作為最不利剖面；

本實施例球冠形邊坡的最不利剖面圖如圖2所示，邊坡地層包括密實塊石、白云質灰巖；

步驟二：沿中心線旋轉最不利剖面建立三維數值模型，根據實際邊坡受到的拉力荷載對三維數值模型施加拉力，邊坡實際受到的拉力荷載可以是任意方向的；

本實例采用有限差分數值分析軟件Flac^3D建立圖2中左半邊球冠形邊坡的數值模型，沿中心線順時針旋轉45°并施加在坡面部分節點上100kN的集中拉力荷載，本實施例邊坡實際受到的拉力荷載方向豎直向上，得到三維的數值模型如圖3所示；

步驟三：采用強度折減法計算球冠形邊坡的安全系數FOS，

計算圖3中的數值模型，得到安全系數FOS=2.61，該球冠形邊坡在拉力作用下穩定性良好。