基于傳遞系數(shù)法的邊坡穩(wěn)定性分析

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1、基于傳遞系數(shù)法的邊坡穩(wěn)定性分析楊義輝1，唐樹名2(1.重慶交通大學(xué)，重慶400074;2.招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司，重慶400067)摘要:傳遞系數(shù)法是一種較為常用邊坡穩(wěn)定性分析方法。簡(jiǎn)要地介紹傳遞系數(shù)法及其在邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用，在不考慮地下水和考慮地下水兩種情況下計(jì)算同一處邊坡斷面，并對(duì)兩者作出了對(duì)比分析，進(jìn)而討論傳遞系數(shù)法在分析邊坡穩(wěn)定性時(shí)的局限性和應(yīng)注意的問(wèn)題。關(guān)鍵詞:傳遞系數(shù)法;安全系數(shù);穩(wěn)定性;對(duì)比分析中圖分類號(hào):U416.1+4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1673－6052(2013)07－0020－02(2)1引

2、言邊坡治理是一項(xiàng)技術(shù)復(fù)雜、施工難度大的災(zāi)害Ti=Wisinα基本假定2.1防治工程，而邊坡穩(wěn)定性分析又是邊坡治理的前提和基礎(chǔ)。目前邊坡穩(wěn)定性定量分析有以靜力學(xué)分析為基礎(chǔ)的極限平衡分析法，還有以一定的力學(xué)本構(gòu)模型和幾何模型為基礎(chǔ)的數(shù)值計(jì)算法。傳遞系數(shù)法是極限平衡分析法中的一種，又稱不平衡推力法或折線法，它適用于剛體極限平衡邊坡穩(wěn)定性分析。該法計(jì)算簡(jiǎn)單，能判斷邊坡的穩(wěn)定狀態(tài)，且能為邊坡的治理提供下滑推力的計(jì)算，因此在工程中得到了廣泛應(yīng)用［1］。傳遞系數(shù)法是針對(duì)滑面為折線形的條件下提出的，其基本假定［2］為:(1)將滑坡穩(wěn)定性問(wèn)題視為平面應(yīng)

3、變問(wèn)題;(2)在順滑動(dòng)主軸方向的縱斷面圖上，按滑帶產(chǎn)狀和巖土性質(zhì)，劃分為若干鉛直條塊，由后向前計(jì)算各條分界面上的剩余下滑力，即為該部位的滑坡推力;(3)條塊橫向按每米寬計(jì)算，不計(jì)塊體兩側(cè)的摩阻力;(4)視體為連續(xù)無(wú)壓縮介質(zhì)，由后向前作整體滑動(dòng)，不計(jì)滑體內(nèi)局部應(yīng)力;(5)每條塊的下滑力方向與條塊滑帶平行。2傳遞系數(shù)法傳遞系數(shù)法是滑坡分析和處理的常用方法，其計(jì)算圖為折線形(如圖1)。其中，Wi為自重，Ni為自重的法向分量，Ti為切向分量。2.2計(jì)算方法方法一:不考慮地震、地下水的影響，參照(1)Ni=WicosαGB50021－2001的

4、計(jì)算式:n－1n－1∑(Ｒi∏ψj)+Ｒni=lj=1(3)FS=n－1n－1∑(Ti∏ψj)+Tni=lj=iψj=cos(αi－αi+1)－sin(αi－αi+1)tanφi+1n－1(4)(5)∏ψj=ψi·ψi+1·ψi+2j=i方法二:計(jì)算基本公式如公式(3)，同時(shí)考慮地下水的影響，由趙廣春等［3］所列公式，如下:圖1傳遞系數(shù)法計(jì)算簡(jiǎn)圖n－1n－1∑{{[Wi((1－γui)cosαi－ksinαi)－ＲDi]tanφbi+cbili}∏φj}+Ｒni=lj=1(6)FS=n－1n－1∑{[Wi(sinαi+kcosαi)+

5、TDi]∏ψj}+Tni=lψj=cos(α－αi+1)－sin(αi－αi+1)tanφb(i+1)/(7)j=in－1∏(8)ψj=ψj·ψi+1·ψj+2……ψn－1j=iFS式(3)～式(8)中:FS—滑坡穩(wěn)定系數(shù);第7期楊義輝等:基于傳遞系數(shù)法的邊坡穩(wěn)定性分析·21·Ｒi—作用于第i塊段的抗滑力(kN/m);φi—第i塊段滑帶土的內(nèi)摩擦角(°);Ti—作用于第i塊滑動(dòng)面上的滑動(dòng)分力(kN/表1用方法一計(jì)算邊坡穩(wěn)定系數(shù)SiliNiTiFSiαiψiγ12345678922222222222222222253.8739.4822

6、.0136.1826.1520.4729.8728.8623.582719153331581415－729.0612.5823.6414.628.905.466.866.514.08－0.9810.9930.9730.9970.9230.6711.0010.9011055.97821.24467.72667.55493.13238.64637.62613.29514.89538.04282.78125.33433.51296.30381.91158.98164.33－63.22m);ψj—傳遞系數(shù);αi—第i塊段滑動(dòng)面夾角;Di—作用

7、于第i塊段的動(dòng)水壓力(kN/m)。在式(6)中，由于考慮了地下水的影響，根據(jù)章勇武、趙廣春等［2～3］，計(jì)算時(shí)動(dòng)水壓力可按下式:1.03102243.89－96.410.997953.69－151.05(9)Di=γwhwilisinβi表2用方法二計(jì)算邊坡穩(wěn)定系數(shù)2式(9)中:γw—水的重度(kN/m);hwi—水頭差(m);li—水平距離(m);βi—第i塊段的水力坡度角(°)。在計(jì)算范圍內(nèi)，水力坡度角的正切等于水流線變化點(diǎn)的水頭差(hwi)與水平距離(li)的比值。計(jì)算方法:在一個(gè)條件滑體內(nèi)水力坡度角相同時(shí)，取該水力坡度角;在一

8、個(gè)條件滑體內(nèi)水力坡度角不同時(shí)，取幾段分別計(jì)算，再求和，每段取各自對(duì)應(yīng)的水力坡度角及相應(yīng)的參數(shù)。iαiliψihwiDiNiTiFS123456789102719153331581415－7－929.0612.5823.6