[发明专利]双层滑移边坡抗滑挡墙土压力的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及边坡稳定性防治技术研究领域，尤其涉及一种无限等厚完全充水边坡抗滑挡墙土压力的确定方法。

背景技术

滑坡是我国面临的重要地质灾害之一，危害严重，治理费用昂贵。滑坡的防治方法有很多种，而抗滑挡墙是边坡防治工程中经常采用的有效措施之一，具有稳定边坡、收效较快、就地取材、施工方便等优点。在抗滑挡墙的设计中，土压力的作用形式与大小起着至关重要的作用。土压力的确定一般有两种方法：一种是经典土压力理论计算方法，即根据墙后土体条件采用朗肯土压力理论或库伦土压力理论，认为墙后土压力分布形式为三角形或梯形，而土压力合力作用点在抗滑挡墙中下部；一种是有限元方法，该方法通过有限元软件建立计算模型，研究抗滑挡墙土压力的大小与分布规律。但对许多实际滑坡，特别是较大型堆积层滑坡的失稳，常产生与下覆基岩面平行的多级滑移或解体现象，有的斜坡还产生了双层平行滑移。

上述多级平行滑移面与传统库伦土压力理论所设定的倾斜滑移面存在很大差异，若采用朗肯土压力理论或库伦土压力理论计算上述斜坡抗滑挡墙土压力，不但不能确定坡体真实滑移面位置，并且由于采用土压力作用形式与实际土压力作用形式相差很大，使得计算结果小得很多，最终导致滑坡治理失败；而有限元法的缺点是本构模型及其参数的选取难以准确确定，并且计算量大，对工程技术人员要求高，计算结果存在误差大，其准确性不易判别。更重要的是上述确定土压力的方法均没有考虑滑带土体残余强度的影响。这些缺点的存在严重影响上述两种方法在此类边坡上的实际工程应用。

发明内容

本发明的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种双层滑移边坡抗滑挡墙土压力的确定方法，其根据滑移失稳类型确定抗滑挡墙土压力的作用点、作用形式与大小。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：其包括如下步骤：

（1）边坡坡体几何要素的确定；

（2）边坡坡体物理力学参数的确定；

（3）坡体沿基岩面是否滑移的判定；

（4）边坡坡体塑性滑面临界深度的确定；

（5）安全系数F_S的确定；

（6）抗滑挡墙土压力的确定。

步骤（1）中边坡坡体几何要素包括坡体坡角θ、坡体长度L和坡体厚度h。

步骤（2）中通过勘探、取样和实验手段确定坡体土体饱和重度γ_sat、有效粘聚力c'、有效摩擦角残余强度参数粘聚力c''与摩擦角坡体与基岩面之间的粘聚力c₁、坡体与基岩面之间的摩擦角

步骤（3）中坡体沿基岩面是否滑移的判定如下：如果F>1，则坡体不沿基岩面产生滑移；如果F≤1，则坡体产生沿基岩面的滑移。

步骤（4）中确定滑移面临界深度为：如果y^*≤0或y^*>h表明斜坡为稳定斜坡，不产生内部滑移面；如果0<y^*≤h，表明斜坡在深度y^*处产生内部滑移面。

对于步骤（4）中确定滑移面临界深度的公式，给出具体的理论推导如下：

假设斜坡为均质，各项同性的具有相对固定倾角的半无限斜坡，斜坡的厚度呈均一或者近似均一变化，坡体充满地下水，边坡受重力和地下水的双重作用。

按模型所在的坐标系，取一微分单元体，其单元体的极限平衡微分方程为：