[发明专利]基于简单平面滑动法的圆弧型凹坡稳定性评价方法

说明书

本发明公开了基于简单平面滑动法的圆弧型凹坡稳定性评价方法，其实施过程如下：获取圆弧型滑体的重力W和滑面面积A₁；考虑圆弧型凹坡两侧过弧心轴且可提供法向刚性约束和切向摩擦的约束边界，获取圆弧型滑体与约束边界的接触面面积A₂、滑面倾角θ；通过下列公式计算边坡安全系数F_s；考虑圆弧型凹坡的拱效应及两侧约束边界的摩擦，对简单平面滑动法引入新的假定进行改进，经过改进的简单平面滑动法可以用于评价圆弧型凹坡的稳定性，且计算过程简单，为圆弧型凹坡的稳定性评价提供了一种计算结果更为合理的方法。

技术领域

本发明涉及边坡稳定性评价方法，尤其涉及基于简单平面滑动法的圆弧型凹坡稳定性评价方法。

背景技术

在山区工程建设中，不可避免遇到边坡稳定性分析，且边坡形式多种多样，按水平面内形状，可将其分为凸形、凹形和直线形。针对直线形中的长直边坡，其横向剖切单元符合平面应变假设，现有的规范中采用二维极限平衡法分析其稳定性较为合理。对于平面内形状为凸形、凹形的边坡，边坡的水平空间形状发生改变，不再完全符合平面应变假定，直接采用二维极限平衡法分析其稳定性并不合理。其中，对于圆弧型凹坡这种空间效应显著的边坡，选用合理的评价方法是边坡稳定性评价中需要解决的问题。

本发明以目前工程中常用的二维极限平衡分析方法简单平面滑动法为基础，通过考虑圆弧型凹坡的拱效应和凹坡与两侧约束间的摩擦，将简单平面滑动法进行修正，以适用于三维圆弧型凹坡，使计算结果更符合实际情况。

发明内容

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供基于简单平面滑动法的圆弧型凹坡稳定性评价方法，以解决现有二维极限平衡法在评价圆弧型凹坡稳定性方面的不足。

本发明采用的技术方案为：基于简单平面滑动法的圆弧型凹坡稳定性评价方法，其实施过程如下：

步骤一：获取圆弧型滑体的重力W和滑面面积A₁；

步骤二：考虑圆弧型凹坡两侧过弧心轴且可提供法向刚性约束和切向摩擦的约束边界，获取圆弧型滑体与约束边界的接触面面积A₂、滑面倾角θ；

步骤三：通过下列公式计算边坡安全系数F_s。

R₁＝ασ_cA₂

公式中，c₁为圆弧型滑体的滑面粘聚力；为圆弧型滑体的滑面内摩擦角；c₂为圆弧型滑体与两侧约束边界间的接触面粘聚力；为圆弧型滑体与两侧约束的接触面内摩擦角；σ_c为圆弧型滑体摩尔库伦强度包络线上，小主应力为0时，被轴向压坏的土体内部的大主应力为滑体的抗压强度；α为弧形凹坡所对应的弧心角，用弧度表示；R₁为圆弧型滑体轴向压力产生的抗滑力；R₂为圆弧型滑体与其两侧约束产生的抗滑力。

其中，圆弧型凹坡两侧存在过弧心轴的约束平面，该约束平面提供法向刚性约束和切向摩擦；所述步骤三中的公式基于简单平面滑动法并考虑圆弧型滑体的轴向压力及两侧约束的摩擦力对抗滑力的贡献，除了简单平面滑动法的基本假定外，新引入2条假定：(1)圆弧型滑体轴向压力产生的抗滑力R₁，其作用点位于圆弧型滑体的重心上；(2)圆弧型滑体侧面约束边界产生的抗滑力R₂，作用点位于圆弧型滑体的重心上。