[发明专利]一种适用于黄土边坡加固的反拱式挡墙稳定性评价方法

权利要求书

1.一种适用于黄土边坡加固的反拱式挡墙稳定性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对降雨条件下的边坡稳定性进行分析，建立降雨条件下边坡稳定性分析模型；

步骤2：对坡顶荷载条件下的边坡稳定性进行分析，建立荷载条件下边坡稳定性分析模型；

步骤3：对降雨和坡顶荷载耦合条件下的边坡稳定性进行分析，建立耦合条件下边坡稳定性分析模型；

步骤4：对所述降雨条件下边坡稳定性分析模型、荷载条件下边坡稳定性分析模型和耦合条件下边坡稳定性分析模型进行分析，根据分析结果对所述耦合条件下边坡稳定性分析模型进行改进，增加锚固参数，建立加固措施下边坡稳定性分析模型；

步骤5：根据所述加固措施下边坡稳定性分析模型建立返拱式挡墙结构；

步骤6：对所述返拱式挡墙结构进行分析，判断所述加固措施下边坡稳定性分析模型的合理性；

所述步骤1至3建立边坡稳定性分析模型的方法包括以下步骤：

(1)建立降雨条件下边坡稳定性分析模型

根据Fellenius理论得到一般情况下的边坡稳定性系数K；

式中，N_i为土条在滑动面法向压力；T_i为土条在滑动面切向力；θ_i为土条的坡度；l_i为土条所对应的滑动面长度；b_i为土条宽度；为内摩擦角；hi为土条高度；γ为重度；G_i为土条所对应的重力；

以下根据Green-Ampt入渗模型对降雨条件下边坡稳定性分析模型构建步骤进行说明：

①确定降雨入渗率I和降雨入渗深度h_iˊ；

式中，Z_f为基质吸力；Q_s为土体饱和含水率，Q_i为土体自然含水率；H为坡体高度；α为坡度；q为降雨强度；t为降雨时长；t_p为降雨积水开始出现时间；k_s为土体饱和渗透系数；

综合上述公式，则

A.当降雨强度小于土体饱和渗透系数时，则

B.当降雨强度大于土体饱和渗透系数，根据公式(11)，则

②建立降雨条件下边坡稳定性分析模型；

综合以上求取的降雨入渗深度h_iˊ和降雨入渗率I并结合Fellenius理论，得到降雨条件下边坡稳定性分析模型，如下式所示：

式中，c为粘聚力；L为总锚固长度；

将滑动面看作直线，湿润锋平行于坡面，降雨入渗深度距离滑动面深度为S1，入渗深度距离坡面部分距离为S₂，湿润锋前的土体含水率为土体天然含水率Q_i，湿润锋后的土体含水率为土体饱和含水率，通过仪器测量Q_s，则

综上所述，则：

(2)建立荷载条件下边坡稳定性分析模型

在均布于边坡坡顶上竖向条形荷载，滑动面为一条直线，O为滑动面上的某一点；

O点处产生的大小主应力σ₁、σ₃；

O点处所受的剪应力τ和抗剪强度τ_f；

设O点为滑动面上一正方形土体单元，根据摩尔-库伦理论，

综上所述：

O点处所受的剪应力τ和抗剪强度τ_f的简化；

当O点位于坡顶时，β₁＝0，丄式简化为：

(3)建立降雨和坡顶荷载耦合条件下边坡稳定性系数计算模型；

所述步骤4根据式(25)对锚固后的参数进行修正，针对下滑力为坡顶荷载、降雨入渗增加荷载和土体自身荷载；对于抗滑力增加锚固后增加的摩擦力、预加应力，如公式(26)所示，将加固措施尺寸及预应力大小代入耦合条件下边坡稳定性系数计算模型，得到加固措施下边坡稳定性分析模型：

式中，c为粘聚力；l为整体滑动面长度；d为锚固直径；q_sik为摩阻力标准值；F为设计推力；H为支护高度；θ_j为滑动面与锚杆夹角；

(1)其中G₁、G₂如下：

①降雨强度大小土体饱和渗透系数

式中，h为滑面垂直高度；D为坡顶滑面到坡肩距离；t_s为降雨土体表面积水时间；

②降雨强度大小土体饱和渗透系数

(2)其中G_荷抗、G_荷下与G_直如下：

G_直＝P×m(33)。