1.一种均质边坡稳定性强度折减法失稳判据方法,其特征是,它包括以下内容:
1)计算安全系数:
(1)首先由公式(1)对强度参数进行折减,
式中c为粘聚力,为摩擦角,Fi为折减系数,i为自然数;
(2)计算滑移线场,设坡顶为坐标原点,坡体一侧为x轴正半轴,向下为y轴正半轴,Mα(xα,yα,θα,σα)为第α族滑移线上的点,Mβ(xβ,yβ,θβ,σβ)为第β族滑移线上的点,采用折减后的强度参数c1和 由公式(2-1)~(2-4)解得滑移线场上的点M(x,y,θ,σ),式中为两族滑裂面交角平均值,其中:x横纵坐标值,y为纵坐标值,θ为最大主应力σ1与x轴交角,σ为特征应力:
(3)计算极限状态下的边坡坡面曲线,本发明简称极限坡面曲线:Mb(xb,yb,θb,σb)为极限坡面曲线已知点,M′β(x′β,y′β,θ′β,σ′β)为第β族滑移线上的已知点,采用折减后的强度参数c1和 由公式(3-1)~(3-4)可解得极限坡面曲线上点Mij(xij,yij,θij,σij):(4)设定边界条件:主动区OAB边界条件:主动区第α、β族已知计算点Mα和Mβ的横坐标x=Δx·i,Δx为计算步长,该数值越小有限差分计算越精确,i为自然数,i=0~N1,N1为步长数,取N1=999,y=0,主动区边界最大主应力与x轴交角 主动区边界特征应力P为坡顶荷载,滑移线交点计算公式为(2-1)~(2-4);被动区OCD边界条件:被动区滑移线交点计算公式依然为(2-1)~(2-4),而极限坡面曲线,即OD线采用公式(3-1)~(3-4),Mb第一个已知点就是坡顶原点数值,坐标值(xb,yb)=(0,0),过渡区OBC边界条件:过渡区
滑移线交点计算依然为公式(2-1)~(2-4),而过渡区边界点的特征应力为其中 k=0~N2,Δθ=θΙΙΙ-θΙ,N2为过渡区点剖分数,为满足Δθ≥0,则必须 因此坡顶荷载最小值 当边坡算例无外荷载时,对边坡坡顶施加Pmin,此时 即Δθ=0,取N2=0;
(5)计算极限坡面曲线与坡底地基线交点横坐标x1,此时变换坐标系,设坡脚为坐标原点,向上为y轴正半轴,向边坡体一侧坡底地基线为x轴正半轴,当x1>0时,判断边坡处于稳定状态,此时增大Fi,并重复步骤(1)~(4),当x1=0时,即极限坡面曲线与边坡坡面线相交于坡脚时,判断边坡处于极限状态,此时Fi为安全系数,当x1<0时,判断边坡处于破坏状态;
(6)当边坡无外荷载时,需要在坡顶施加荷载最小值 此为滑移线场理论计算极限坡面曲线的边界条件,也是失稳判据方法的边界条件,在确定临界滑裂面时,为保持边界条件不变,也要在坡顶施加Pmin;
2)由有限差分法确定临界滑裂面:
①根据边坡几何条件建立边坡计算模型,约束条件为边坡模型两侧水平约束,模型底部为全约束,在坡顶施加均布荷载Pmin;
②将安全系数作为Fi折减后的强度参数c1和 代入到有限差分法中计算塑性应变,其中最大塑性应变贯通带即为临界滑裂面。