[發(fā)明專利]基于條間法向力分布特征的邊坡穩(wěn)定性極限平衡計算方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910266211.2 | 申請日： | 2019-04-03 |
| 公開（公告）號： | CN109914379B | 公開（公告）日： | 2020-01-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 吳順川;韓龍強;張小強;程海勇;任義 | 申請（專利權(quán)）人： | 昆明理工大學(xué) |
| 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(chǎn)權(quán)事務(wù)所 | 代理人： | 朱維 |
| 地址： | 650093 云*** | 國省代碼： | 云南;53 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 極限平衡 邊坡穩(wěn)定性 法向力 分布特征 極限平衡法 安全系數(shù) 作用位置 推力線 工程安全性 改進 分布形式 施工成本 滑面 分析 發(fā)現(xiàn) | ||
1.基于條間法向力分布特征的邊坡穩(wěn)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(tǒng)極限平衡Spencer法中，設(shè)各條塊間的作用力相互平行，即θi＝θ為常量，條塊兩側(cè)條間合力△P，即條塊兩側(cè)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：
∑(Pi+1-Pi)＝0 (2)
(3)在條塊力矩平衡求解過程中，設(shè)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：(Pi+1-Pi)cos(αi-θ)，切向分力到轉(zhuǎn)動中心O的力臂為Ri，建立整體力矩平衡方程為：
∑(Pi+1-Pi)cos(αi-θ)Ri＝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(jù)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(zhuǎn)動中心O的力臂為：
R′i＝Ri-1/2hicosαi (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(zhuǎn)動中心O的力臂為：
R″i＝Ri-1/3hicosαi (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(αi-θ)(Ri-1/2hicosαi)＝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(αi-θ)(Ri-1/3hicosαi)＝0 (7)
其中，hi為條塊高度；
(5)在給定滑體的圖上量出條塊中心高hi及條塊底面傾角αi，選擇不同的θ值，并對不同θ值，根據(jù)式(1)求滿足整體力平衡的安全系數(shù)Ff，根據(jù)式(6)或式(7)求滿足整體力矩平衡的安全系數(shù)的Fm；
(6)根據(jù)步驟(5)中求得的Ff和Fm繪制Ff～θ及Fm～θ關(guān)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(yīng)的F即為所求安全系數(shù)。
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