[發明專利]基于條間法向力分布特征的邊坡穩定性極限平衡計算方法

有效

• 申請號: 201910266211.2
• 申請日: 2019-04-03
• 公開（公告）號: CN109914379B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 吳順川;韓龍強;張小強;程海勇;任義
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: E02D1/00
• 分類號: E02D1/00;E02D17/20
• 代理公司: 53113 昆明合眾智信知識產權事務所
• 代理人: 朱維

1.基于條間法向力分布特征的邊坡穩定性極限平衡計算方法，其特征在于，具體步驟如下：

(1)對于給定滑體，垂直劃分成若干個寬度相等的條塊，傳統極限平衡Spencer法中，設各條塊間的作用力相互平行，即θ_i＝θ為常量，條塊兩側條間合力△P，即條塊兩側面的條間力之差，為：

(2)滑面為圓弧滑面時，對于整個邊坡，各條塊條間力合力總和為0，即：

∑(P_i+1-P_i)＝0 (2)

(3)在條塊力矩平衡求解過程中，設各條塊條間合力△P作用在條塊底面，故它在滑動面切向的分力為：(P_i+1-P_i)cos(α_i-θ)，切向分力到轉動中心O的力臂為R_i，建立整體力矩平衡方程為：

∑(P_i+1-P_i)cos(α_i-θ)R_i＝0 (3)

(4)條間法向力沿條塊深度方向為均勻分布、三角形分布、梯形分布或半正弦分布，根據定積分及合力矩原理可知，條間法向力沿條塊深度方向呈均勻分布、梯形分布或半正弦分布時，其合力作用點位于條塊底部以上1/2處，條間合力△P在滑動面上的切向分力到轉動中心O的力臂為：

R′_i＝R_i-1/2h_icosα_i (4)

而條間法向力沿條塊深度方向呈三角形分布時，其合力作用點位于條塊底部以上1/3處，條間合力△P在滑動面上的切向分力到轉動中心O的力臂為：

R″_i＝R_i-1/3h_icosα_i (5)

將式(4)的R′_i代入式(3)中，建立整體力矩平衡方程為：

∑△P cos(α_i-θ)(R_i-1/2h_icosα_i)＝0 (6)

將式(5)的R″_i代入式(3)中，建立整體力矩平衡方程為：

∑△P cos(α_i-θ)(R_i-1/3h_icosα_i)＝0 (7)

其中，h_i為條塊高度；

(5)在給定滑體的圖上量出條塊中心高h_i及條塊底面傾角α_i，選擇不同的θ值，并對不同θ值，根據式(1)求滿足整體力平衡的安全系數F_f，根據式(6)或式(7)求滿足整體力矩平衡的安全系數的F_m；

(6)根據步驟(5)中求得的F_f和F_m繪制F_f～θ及F_m～θ關系曲線，兩條曲線交點即為同時滿足力和力矩平衡的F和θ，相應的F即為所求安全系數。