[發明專利]渣土場邊坡穩定性圓弧法分析的一種簡單方法

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• 申請號: 202010428014.9
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111611639A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 劉照朗
• 申請（專利權）人: 廣東安元礦業勘察設計有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06F17/11;G06Q50/08;G06F111/10;G06F119/14
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1.渣土場邊坡穩定性圓弧法分析的一種簡單方法，其技術特征如下：

按技術原理分析，在堅硬地基上建設渣土場時，由于地基的強度、密實度、變形模量等參數都明顯大于渣土體本身，邊坡失穩的滑動弧不可能切割堅硬地基，應該是與地基線大致在坡腳點相切，如圖1示意；據此，建立一份Excel工作表——如圖2所示，按如下方法操作：

(一)Excel表中1、2兩行填寫已知條件參數，分別是：邊坡高(h)、邊坡角(β)、坡頂傾角(δ)、地基傾角(ε)、內摩擦角粘聚力(c)、土體容重(γ)、邊坡斜率(k₁)、坡頂斜率(k₂)、度化弧(k₀)；其中‘度化弧(k₀)’是將角度轉化為弧度，作為Excel工作表計算的輔助參數，

(二)Excel表中3、4兩行是導出的公用參數，分別是：最小半徑(R₀)、設計增量(z_i)、隨機半徑(R_i)、新圓心坐標(X_i)、新圓心坐標(Y_i)、坡裂點X坐標(C_X)、第一組條寬(b₁)、第二組條寬(b₂)；其中‘設計增量(z_i)’是試算時隨機插入的，其余各項都是由公式自動計算，按Excel操作法則，將以下公式填入相應單元格中即可：

新圓心坐標(Y_i)＝R_iCosε；

邊坡段第一組條塊寬度

坡頂段第二組條塊寬度ABS()表示絕對值；

(三)表中第5行是邊坡穩定性系數計算的各項參數的名稱和符號(略)；

(四)表中第6至第31行是邊坡穩定性系數計算的各項具體參數的計算數據，其中第A列的條編號(n_i)0、1、2、…25是直接填寫，其余各列參數，要遵照Excel表的規則，將以下公式植入相應單元格(注意：引用第2、4兩行參數時，列號和行號要加前綴‘$’)：

⑴0—20號條塊左邊線的坐標是：

21—25號條塊左邊線的坐標是：x_i＝(20-n_i).b₂；

⑵各條塊左邊線與滑動弧交點的Y坐標是：

⑶0—20號條塊左邊線與邊坡AB直線交點的Y坐標：Y_i-Z＝k₁x_i+h；

21—25號條塊左邊線與邊頂BC直線交點的Y坐標：Y_i-Z＝k₂x_i+h；

⑷0號條塊的底弧傾角α_i＝0；

1—25號條塊底弧傾角式中：Y_i-H、Y_(i-1)-H分別表示i號條塊左邊線、(i-1)號條塊左邊線與滑動弧交點的Y坐標值；x_i、x_i-1分別是i號條塊、(i-1)號條塊左邊線的X坐標；ATan()是Excel表中反正切求角度的符號；用于將角度的‘弧度數’轉化為‘度數’。

⑸0號條塊的均高度H_i＝0；

1—25號各條塊的均高度為：

⑹0號條塊的底弧S_i＝0；

1—25號條塊的底弧長度

這里，用條塊底弧的弦長代替弧長，誤差范圍是允許的；

⑺1—25號條塊自重G_i＝(x_i-1-x_i)×H_i×γ；0號條塊自重G_i＝0；

式中γ是渣土體容重，當渣土成分不一時，用均容重；

⑻各條塊下滑力F_i＝G_i×Sinα_i(注意：角度乘以k₀化弧度，以下類推)；

⑼各條塊摩擦阻力

各條塊粘聚阻力N_i＝S_i×c，c是渣土體粘聚力；

上式中：c分別是渣土體的內摩擦角和粘聚力；當渣土成分不一時，要判別選用滑動弧所在位置的相應參數；

(五)表中第32行最后面三個單元格中數據分別是：

式中F₂₅、M₂₅、N₂₅分別表示25個條塊合計的總下滑力、總摩擦阻力、總粘聚阻力；

(六)變化插入‘設計增量(z_i)’的數據(即單元格B4的數據)，相應關聯的參數同步改變，只需關注穩定性安全系數的數據值——C32單元格中數值的變化，當C32獲得最小值時，即是最小穩定性安全系數；

(七)若坡腳位置筑有堅固擋土構筑物時，滑動弧切點不在坡腳；此時，可將圓心所在垂直線(AN)向土體內平移，切點沿地基線AD移動到使滑動弧剛好越過構筑物的適當位置，仍按上述方法求取最小穩定性安全系數。