[發明專利]基于圖解試算法的土巖結合邊坡穩定分析方法

有效

• 申請號: 202010787587.0
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111914330B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 張興其;張乾坤;嚴中;潘磊;谷永濤
• 申請（專利權）人: 合肥市市政設計研究總院有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 上海知義律師事務所 31304
• 代理人: 劉峰

本發明公開了基于圖解試算法的土巖結合邊坡穩定分析方法；步驟如下：從坡腳起，采用極限平衡法得到第一最小安全系數Fs1；然后對上部土體假定圓弧滑動面采用條分法搜索最不利圓弧滑動面，并計算剩余下滑力；對下部巖體以第一最不利傾角α作圖得到滑動結構面，將上滑動結構面所包含的上部土體的土條重力及其下滑力作為外荷載，得到第二最小安全系數Fs2；再從坡腳起，在巖體中對上部土體的最不利滑動面，以下部巖體內的切平面與土體的圓弧滑動面分離的巖土體為獨立體，得到第三最小安全系數Fs3；取最小值作為土巖結合邊坡的最終最小安全系數Fsmin。本發明符合傳統土力學對土體圓弧滑動面的假定和傳統巖石力學對巖體傾斜滑動面的假定。

技術領域

本發明涉及巖土工程及邊坡防護技術領域，特別涉及基于圖解試算法的土巖結合邊坡穩定分析方法。

背景技術

現有的邊坡穩定分析方法中，用于土體時常假定圓弧滑動面采用條分法分析，用于巖體時常假定平面滑動面采用極限平衡法分析；當遇到土巖結合邊坡，邊坡實際滑動面形態顯得更為復雜，在進行邊坡穩定分析時，缺乏相應的理論支持。

在現有技術中,邊坡穩定分析方法僅就單一的土質邊坡或單一的巖質邊坡,分別獨立分析,對于土巖結合邊坡常采將巖質邊坡巖土地質參數等代為土質邊坡進行圓弧滑動面分析，與巖質邊坡的實際破壞形態不相符。

因此，如何使土巖結合邊坡穩定分析方法更加符合傳統邊坡分析的力學假定，提高分析的精確性成為本領域技術人員急需解決的技術問題。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明提供基于圖解試算法的土巖結合邊坡穩定分析方法，實現的目的是分別將土質邊坡與巖質邊坡分別按圓弧滑動面、傾斜滑動面分開，并以剩余下滑力作為上述兩者的力學聯系，更符合傳統邊坡分析的力學假定。

為實現上述目的，本發明公開了基于圖解試算法的土巖結合邊坡穩定分析方法；步驟如下：

步驟1、從待分析的土巖結合邊坡的下部巖體的坡腳起，對整個邊坡采用極限平衡法進行分析，分別計算平面滑動面傾角為10°、20°、30°、35°、40°、45°、50°、60°、70°、75°、80°，以及45°+φ/2的情況下的安全系數，計為Fs_10°、Fs_20°、Fs_30°、Fs_35°、Fs_40°、Fs_45°、Fs_50°、Fs_60°、Fs_70°、Fs_75°、Fs_80°，以及Fs_45°+φ/2，其中φ為巖質邊坡的內摩擦角，將上述計算得到的安全系數取最小值，計為安全系數Fs1，Fs1對應傾角計為α；

步驟2、對所述待分析的土巖結合邊坡的上部土體假定圓弧滑動面采用條分法搜索最不利圓弧滑動面；對所述最不利圓弧滑動面范圍的各土條進行靜力平衡分析，得到各土條的下滑力，其中第i土條在x、y方向的下滑力的分量Exi、Eyi，第i土條重量G_土i、相鄰土條對第i土條的作用力F_i、F_i-1,圓弧滑動面對土條的阻滑力Ti；

步驟3、對下部巖體以最不利傾角α作出最不利平面滑動面；以所述最不利平面滑動面，傾角α，分離的巖體為獨立巖體，將該巖體正上方所包含的土條下滑力的總和(Ex＝∑Exi、Ey＝∑Eyi，i＝1,2…n)作為外荷載，將獨立巖體重量G_巖、Ex、Ey，對與傾角α的平面滑動面平行的方向投影，求得合力即為滑動力，平面滑動面的阻滑力T與上述計算滑動力的比值即為該最不利平面滑動面的安全系數Fs2，巖體對應的平面傾角仍為α；

步驟4、從坡腳對上述上部土體的最不利圓弧滑動面作切平面，切平面傾角β，與上述最不利圓弧滑動面組成最不利復合滑動面，以最不利復合滑動面分離的巖土體為土巖獨立體；對復合滑動面圓弧段各土條進行靜力平衡分析，得到各土條下滑力沿傾角β的切平面切向合力Ex和法向合力Ey；