[发明专利]对荷载作用下边坡稳定性状态的判定方法

说明书

本发明公开了对荷载作用下边坡稳定性状态的判定方法。通过岩土试验确定滑坡非饱和土体物理力学参数，对边坡可能存在的滑动面位置进行假设，求出假设滑动面长度，滑动面上任一点到荷载两端的夹角；建立基于荷载作用下的稳定系数计算模型，对滑坡稳定系数进行计算；根据计算结果，对边坡稳定性状态进行评定，针对不同的边坡稳定性状态对边坡采取不同的加固措施。本发明的有益效果是提高了预报可靠性，准确性和科学性，为荷载作用下边坡的稳定性分析和监测预警提供技术支撑。

技术领域

本发明属于防灾减灾技术领域，涉及一种基于改进Felenius法的边坡稳定性判定方法。

背景技术

对于坡顶荷载边坡稳定性的评价方法国内外学者作了相关研究，往往借助于有限元数值模拟方法对坡顶荷载大小、作用形式等对边坡稳定性的影响作了具体分析，找到了建筑荷载大小、作用面积、基础形式、荷载形式对边坡稳定性的影响，但是在边坡建模过程中涉及到较多的参数赋值及假设给边坡稳定性评价带来一定的难度。在理论分析上面，极限平衡法被广泛用于边坡稳定性的评价，方法简单。但是，传统的极限平衡法无法对坡顶存在荷载的边坡稳定性情况进行直接分析，存在一定的局限性。许多学者又相继提出了将定性与定量分析相结合的方法，如模糊综合评判法、属性测度识别法、可靠度(概率)分析法、人工神经网络方法^[20]、灰色聚类法、突变理论等，其中最常用的是模糊综合评判法，其在其他工程领域也有许多应用。但模糊综合评判中隶属函数的选取具有主观性，不同的人或用不同的判断标准，所得出的各元素的隶属度也不尽相同。同时，模糊数学分类结果在取大取小的运算中损失了许多中间值信息，出现了分级不清，不能比较更细微地分类程度的现象。

当荷载作用与地基表面时，地基内某点的受到的大小主应力情况可以根据地基塑性变形区的边界方程的求解过程得出。本发明将此点视作边坡滑动面上的点，而又将滑动面视作为此类点的集合。利用摩尔-库伦理论可以得到以单位荷载、荷载作用面大小和荷载作用位置与滑动面距离为参数的关系表达式，结合Felenius法得到了以荷载因素为参数的边坡稳定性评价方程，方法简单且适用于坡顶荷载影响下的边坡稳定性判。

发明内容

本发明的目的在于提供对荷载作用下边坡稳定性状态的判定方法。本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行：

步骤一：通过岩土试验确定滑坡非饱和土体物理力学参数，参数包括土体有效内摩擦角土体有效粘聚力c'，土体自然容重γ；

步骤二：对边坡可能存在的滑动面位置进行假设，求出假设滑动面长度L，滑动面上任一点到荷载两端的夹角β；

步骤三：建立基于荷载作用下的稳定系数计算模型，对滑坡稳定系数进行计算；

步骤四：根据计算结果，对边坡稳定性状态进行评定，针对不同的边坡稳定性状态对边坡采取不同的加固措施。

进一步，步骤二中荷载直接作用于坡顶，其中坡顶荷载为P，荷载作用面大小为m。

进一步，步骤二方法如下：(1)假设滑动面范围为坡脚处到坡顶处的一段距离，滑动面由于在坡顶处的位置不同其所对应的长度L及滑动面上任一点到荷载两端的夹角β均不相同；(2)坡顶荷载作用位置与滑动面坡顶位置不同其所对应的L及滑动面上任一点到荷载两端的夹角β均不相同。

进一步，步骤三中荷载作用下滑动面各处的抗剪强度及所受剪应力大小均基于摩尔-库伦理论，荷载作用下整体边坡稳定性系数计算基于Felenius法，具体按照如下方法计算：

(1)根据弹性力学及摩尔-库伦理论计算滑动面的抗剪强度与所受剪应力大小，根据弹性理论，O点处产生的大小主应力分别为：

设O点为一正方向单元，根据摩尔-库伦理论，则O点处的所受剪应力和抗剪强度分别为：