1、前言 边坡危害: 2002年5月武隆,边坡坍塌死79人 1972年6月香港,边坡坍塌死138人 滑坡危害: 1963年意大利,瓦依昂水库死2600人 1983年中国,东乡县洒勒黄土滑坡死227人 技术不成熟: 勘察搞不清,设计凭经验,资金花费大。 云南元磨高速公路147公里, 30米以上高边坡370余个,修建时已滑177次以上。 边坡分类: 一般边坡:土坡、岩石边坡 高边坡:土坡(高于15米) 岩石边坡(高于30米) 边坡稳定分析方法: 表2.5 安全系数迭代计算过程(续) 表2.5 安全系数迭代计算过程(续) 4 不平衡推力法的稳定安全系数分析 香港新开挖边坡的稳定安全系数(十年降雨重现期) 生命危害程度 ? 经济风险程度 微 低 高 微 1.0 1.2 1.4 低 1.2 1.2 1.4 高 1.4 1.4 1.4 几点结论: (1)边坡安全系数高于滑坡安全系数 (2)建筑边坡高于道路边坡 (3)重要建筑物高于次要建筑物 (4)不同边坡稳定分析方法采用不同安全系数 式中 a、隐式表达式 4.1 不平衡推力法的两种表达形式 b、显式表达式 式中 隐式与显式的不同: 1. 显式解是令隐式解中的传递系数中的 安全系数为1; 隐式解与显式解安全系数的含义不同, 隐式解采用国际常用的安全系数定义。 4.2 圆弧滑面的比较 结论:对于光滑圆弧,传递系数法隐式的稳定系数在任何条件下均与Bishop法十分接近。显式的结果并不总是与Bishop法接近,其误差随中心角的增大而增大,最大达40%以上。 1.??????????? 计算或采用数值计算。 ? 4.3 条间力倾角变化对稳定系数的影响 其滑面为一圆弧。为了研究条间力倾角对稳定性的影响,将滑面分别用圆弧的2、3、4、6、8、12、24等分点作为滑面的中间控制点,连接这些控制点就形成了7条滑面,折点处土条左右两侧条间力的倾角差分别为45?、30?、22.5?、15?、7.5?、3.75?。 误差分析结果 结论 滑移面直角很大时,显式与隐式解都有很大误差,必须进行修正。 即使滑面光滑时,显式解也有较大误差, 偏于不安全,因而显式解不适用。 4.4 滑面控制点超限的处理 最下面一个滑面倾角为-30.96?, 建议滑面进行修正,实际倾角小于10 ?。 5、不平衡推力法中的推力分析 隐式与显式的推力比较 , 隐式 显式 , 不平衡推力法中的推力分析 算例比较 * * 中国人民解放军后勤工程学院 院 士 博士生导师 郑颖人 路 堑 边 坡 稳 定 分 析 1、前言 2、用极限平衡法求边坡稳定安全系数的 统一求解格式 3、边(滑)坡稳定安全系数的分析 4、不平衡推力法的稳定安全系数分析 5、不平衡推力法中的推力分析 有限元单元网格划分 边坡体的垂直条分和受力分析 安全系数 有限元法 有限元强度折减法 极限平衡法 用极限平衡法求边坡稳定安全系数的 统一求解格式 平面滑面——解析解 圆弧滑面和任意滑面——条分法(求每一条块体滑面上的下滑力与抗滑力,然后加起来。) 若已知整个滑面上下滑力等于抗滑力F=1条件,则问题为静定。 超静定问题:未知数多于方程数,都需作假定。常用13种方法。 条分法分类: 严格条分法—力全部平衡(4个未知数( ,N )和三个方程, 假设 或 h 非严格条分法—力部分平衡 (3个未知数( ,N )和二个方程), 假设 整体力及力矩平衡方程 (包含各种方法的假设条件) 条底法向力方程 条间力及条间力矩逆推方程 安全系数统一求解格式 2.1 平衡条件 (1)考虑所有平衡条件(水平、垂直方向、力矩平衡): HVM:Spencer法(条间力倾角为常数) Morgenstern-Price法(条间力倾角为某一函数) Sarma (Ⅱ)法(界面上剪切强度与界面上强度成比例) (a) 图2.1 边坡体的垂直条分及条块体的几何尺寸和受力分析 ? αi △xi (xb,i-1,yb,i-1) (xw,i-1,yw,i-1) (xbi,ybi) (xwi,ywi) (xti,yti) (xt,i-1,yt,i-1) θi KsWiWi Wi Qi Ui Ni Si Ti-1 Ti pw,i-1 pwi Ei-1 Ei (b) (c) Correia法 (假设条间力 分布) 严格Janbu法 (假设条间力作用点位置) Sarma (Ⅲ)法 (界面上剪切强度与滑面上 强度成另一函数关系) (2)考虑垂直力方向与力矩平衡(VM法) 简化Bishop法 (设条间力合力作用方向水平) (3)考虑垂直方向与水平方向力平衡(VH法) 简化Janbu法 (设条间力合力方向水平) 罗厄法(设条间力倾角为底面角与顶面角之和之半) 陆军工程师团法 (设条间力方向与坡面平行) 不平衡推力法(传递系数法) (条间力方向与底面方向平行) Sarma (Ⅰ)法 (界面上剪切力为界面剪切强度) (4)仅考虑求矩中心平衡(M) 瑞典法(不考虑条间力) 图2.2 算例边坡1 算例1: 表2.4 算例边坡1中土的材料参数 土层 容重g (kN/m3) 粘结力c (kPa) 内摩擦角j (°) ① 15.0 5.0 20.0 ② 18.0 10.0 25.0 表2.5 安全系数迭代计算过程 编号 计算方法 迭代 次数 Fs λ En(kN) Mn(kN·m) 1 瑞典法 1 1.2803 ? ? ? 2 简 化Bishop法 1 1.4760 ? ? ? 2 1.4951 ? ? ? 3 1.4967 ? ? ? 4 1.4969 ? ? ? 3 简 化 Janbu法 1 1.2803 ? -27.5745 ? 2 1.4803 ? 106.1733 ? 3 1.3216 ? 3.0149 ? 4 1.3175 ? 0.0776 ? 5 1.3174 ? -2.2410e-004 ? 表2.5 安全系数迭代计算过程 4 陆军工程 师团法 1 1.2803 ? -329.1905 ? 2 1.4803 ? -156.
路堑边坡稳定分析(郑颖人院士).ppt
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