[发明专利]基于赤平极射投影和变形分析的楔形体稳定性分析方法

说明书

发明提供一种基于赤平极射投影和变形分析的楔形体稳定性分析方法。该方法利用赤平极射投影法，对楔形体进行受力分析，由于楔形体结构面抗剪强度对楔形体稳定性影响程度不同，运用其受力特点，推导出楔形体结构面权重参数，分别列出只考虑内摩擦角作用，考虑内摩擦角和黏聚力作用，综合考虑内摩擦角、黏聚力、水头作用时的权重参数。参考试验资料及相关规范，列出单结构面坡体的最大剪切应变，运用求解得到的权重参数求解出楔形体的最大剪切应变，设定楔形体安全系数推导出临界位移值，根据监测点与结构面交线位置关系，判断监测点位移与最大剪切应变的关系。该方法概念明确，工程应用简便。

技术领域

本发明涉及一种楔形体稳定性分析技术，尤其涉及一种基于赤平极射投影理论和变形分析的楔形体稳定性分析方法。

背景技术

自上世纪60年代，国内外学者开始进行滑坡的预报研究工作。尽管学者们在滑坡预报方面做出了不懈的努力，也取得了很多成果，但由于岩土体的离散型和复杂性，滑坡预报仍没有得到有效解决。

楔形体破坏是岩质边坡的一个主要失稳模式，在边坡失稳模式中占有重要的位置。在实际工程中，如何根据楔形体的变形来判断其稳定状态是一个重要的问题。

当抗滑力不足以抵抗下滑力时，将会发生楔形体失稳破坏。楔形体失稳破坏是个累积性的破坏过程。坡体在破坏之前会产生一定的变形，当变形达到一定的程度时，即实际应变达到最大剪切应变时，坡体会发生失稳破坏。进行楔形体稳定性分析时，只考虑楔形体的几何方向，很难准确地得到楔形体的稳定性系数。同时，楔形体是由两条或两条以上的结构面对岩体切割而成，滑移方向沿着两个面发生。由于两个滑面的产状、抗剪强度参数等方面存在差异，其对楔形体的抗滑作用也不同。如果从楔形体的位移出发就需考虑两个结构面的相互关系。

因此，建立结构面对楔形体位移的关系，对于实际工程中的监测和预报坡体变形有重要的指导意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于赤平极射投影和变形分析的楔形体稳定性分析方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种基于赤平极射投影和变形分析的楔形体稳定性分析方法，包括以下步骤：

1)运用赤平极射投影确定边坡楔形体的空间几何形态和力学特征；识别潜在不稳定楔形体W。

2)对步骤1)所识别潜在不稳定楔形体W进行受力分析。

3)对楔形体W进行位移分析；利用楔形体结构的受力特点，求解出结构面的权重参数。

4)运用步骤3)求解得到的权重参数，求解楔形体W的最大剪切位移。

5)设定楔形体W安全系数，推导临界安全位移。

6)根据监测点与结构面交线L位置关系，判断监测点位移与最大剪切应变的关系。

进一步，步骤3)中，对楔形体W进行位移分析时，选取只考虑内摩擦角考虑内摩擦角和黏聚力c以及考虑内摩擦角黏聚力c和地下水作用三种情况进行分析。

进一步，步骤3)中，利用Hoek极限平衡法求解公式，建立结构面对坡体位移的权重参数。

进一步，步骤6)中，结构面交线L上位移Δx₁为：

式中，Δx为监测点位移值。θ₁为结构面交线L与开挖面间的夹角。α为开挖面与自然坡面延长面间的夹角。

进一步，步骤6)中，当楔形体W下滑存在后缘裂缝时，结构面交线L的位移为：

式中，Δx’为后缘裂缝宽度，θ₁为结构面交线L与开挖面间的夹角。α为开挖面与自然坡面延长面间的夹角。