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专利号: 2018108536335
申请人: 青岛理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种边坡坡形改造稳定性优化测定方法,其特征在于,包括以下步骤:A、对待切坡坡体基本物理力学参数进行勘探与测定,所述基本物理学参数包括边坡坡体垂直埋深H、下伏基岩整体滑移面倾角ω的变化规律、土层粘聚力c、内摩擦角 和重度γ;

B、依据得到的坡体基本物理学参数对边坡坡体进行变宽度垂直条分,划分为N个不等宽度的垂直土条,包括以下步骤:B1、根据下伏基岩整体滑移面倾角ω的变化规律,确定下伏基岩整体滑移面倾角ω的最大值ωmax和最小值ωmin,进而得到其对应区间滑移面倾角的最大变化量Δω=ωmax‑ωmin;

B2、确定该边坡条分数 其中,N为划分的土条数量,ω′为相邻土条滑面倾角差值,且1°≤ω′≤2°;

B3、作出下伏基岩整体滑移面倾角ω的变化曲线图,以后缘滑移面起始点的倾角ω1为条分起始点,依次减去ω′在滑移面上确定出滑移倾角为ω2,ω3···ωN+1的点,即得到边坡变宽度各土条的端点,过各土条端点作边坡走向的垂线对坡体进行不等宽度垂直条分;

B4、将边坡整体不等宽度垂直条分成N个土条后,设第i土条在滑移面上的中心点切线与水平线的夹角为θi,即为滑面倾角,其值为 第i土条条分宽度记为Xi;

C、对土条进行受力分析,确定边坡土条剩余下滑力;

C1、对土条进行受力分析,分别求出第i土条自身产生的下滑力Gi和抗滑力Pi:Gi=γHciXi sinθi;

式中:Hci为第i土条的高度;Xi为第i土条的水平宽度;γ为土的天然重度; 为第i土条滑面内摩擦角,c为滑面粘聚力;

C2、进而得到第i土条的剩余下滑力Ti:

Ti=Gi‑Pi;

D、进而依据步骤C的受力分析结果,确定边坡局部稳定性系数,并实现对不同滑移区的划分,所述滑移区包括主动滑移区、挤压区和稳定区;

E、根据边坡局部稳定性系数确定边坡极限切坡点位置,并实现初步治理方案的判定;

F、对于需要进行削坡的情况,将其主动滑移区所在区域确定为削坡区,并利用主动滑移区各土条剩余下滑力与局部土条剩余下滑力之间的关系确定不等宽边坡条块削坡稳定性补偿系数;

G、将削坡减少的剩余下滑力定义为边坡削坡补偿剩余下滑力,获得边坡各土条削坡补偿剩余下滑力;

H、进而依据边坡各土条削坡补偿剩余下滑力,确定边坡主动滑移区各土条削坡高度及优化削坡线,实现对边坡坡形改造稳定性优化方案的设计。

2.根据权利要求1所述的边坡坡形改造稳定性优化测定方法,其特征在于:所述步骤D包括以下步骤:D1、根据 确定前i个土条的局部稳定性系数Fsi,式中:∑Gi和∑Pi分别是前i个土条产生的下滑力和抗滑力;

D2、根据边坡坡体局部稳定性系数Fsi及前i个条块累计剩余下滑力值∑Ti确定滑坡坡体的主动滑移区、挤压区和稳定区,即:

1)定义累计剩余下滑力值∑Ti达到峰值之前的条块所在区域为边坡主动滑移区;

2)定义累计剩余下滑力值∑Ti达到峰值之后的条块至Fsi<1的条块区域为边坡坡体挤压区;

3)定义Fsi≥1的条块所在区域边坡坡体为边坡坡体稳定区。

3.根据权利要求2所述的边坡坡形改造稳定性优化测定方法,其特征在于:所述步骤E中,当坡体局部稳定性系数Fsi大于等于边坡安全系数K,即:Fsi≥K时,边坡土条下侧的位置即为边坡的极限切坡点位置。

4.根据权利要求3所述的边坡坡形改造稳定性优化测定方法,其特征在于:根据边坡极限切坡点位置,实现切坡边坡稳定性及初步治理方案的判定:

1)当工程要求的切坡点所处条块在极限切坡点之后,其局部稳定性系数Fsi大于等于边坡安全系数K,即:Fsi≥K时,切坡工程不影响边坡稳定性,因此无需对边坡进行治理;

2)当工程要求的切坡点在挤压区至极限切坡点之间的条块区域时,表明切坡后的边坡无法满足边坡稳定性要求,此时应对边坡主动滑移区进行削坡处理,以减小边坡的剩余下滑力,保证边坡的稳定性;

3)当工程要求的切坡点所处土条在边坡主动滑移区时,边坡后缘至切坡点范围内坡体均不稳定,此时削坡无法满足边坡稳定性要求,应根据规范提前采用支护结构保证切坡工程的安全稳定。

5.根据权利要求4所述的边坡坡形改造稳定性优化测定方法,其特征在于:所述步骤F中,对于步骤E中需要削坡的边坡:将边坡的主动滑移区所在区域坡体确定为削坡区,设主动滑移区有n个条块,根据Ti=Gi‑Pi计算主动滑移区每个土条i的剩余下滑力Ti,进而计算出边坡主动滑移区各土条剩余下滑力之和ΔT1;

根据Ti与ΔT1的比例关系,将第i土条剩余下滑力Ti与边坡主动滑移区各土条剩余下滑力之和ΔT1之比定义为第i土条削坡稳定性补偿系数ξi:

6.根据权利要求5所述的边坡坡形改造稳定性优化测定方法,其特征在于:所述步骤G中,将削坡减少的剩余下滑力定义为边坡削坡补偿剩余下滑力ΔT,即:式中:m为边坡后缘至切坡点间土条的数量,m>n;

将边坡削坡补偿剩余下滑力ΔT按各土条削坡稳定性补偿系数ξi分配至各个土条进而确定第i土条削坡补偿剩余下滑力ΔTi′:ΔTi′=ξiΔT。

7.根据权利要求6所述的边坡坡形改造稳定性优化测定方法,其特征在于:边坡主动滑移区第i土条削坡高度Hi′:根据确定的各土条的削坡高度H′i,获得各土条i削坡高度处土条的削坡点Oi,将各土条削坡点Oi依次连接即为该边坡优化削坡线,依据优化削坡线进行削坡即可满足切坡工程的稳定性设计要求。