以通用条分法进行边坡稳定分析
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第一部分边坡稳定性分析原理及防治措施1.边坡稳定性基本原理1.1边坡稳定性精确分析原理要对边坡稳定性问题进行精确分析,首先要对材料性能进行透彻的的研究实验,查清它的各种应力--应变关系以及它的屈服、破坏条件。
假定这些问题都已查清,那么从理论上讲,边坡在指定荷载下的稳定性问题是可以精确解决的。
七步骤大致如下:(1)进行边坡在指定荷载下的应力、变形的精确分析。
分析过程中,要采用合理的数学模型来反映材料的特性,务使这种数学模型能够如实表达出材料的主要性能,例如应力—应变间的非线性、卸载增荷性质、屈服破坏性质等等。
分析工作要通过计算机和非线性有限单元法进行。
(2)这种精确计算的数学分析将给出各点应力、应变值。
例如,就抗剪问题讲,通过分析得到了每一点上的抗剪强度τ= c +fσ,从而可以算出每一部分点上的局部安全系数。
如果每一点上的K均大于1,整个计算体系在抗剪上当然是安全的。
如果有个别点已达屈服,则由于在计算程序中已反映力材料性质,这,表明这些部位已进入屈服状态。
只要这些屈服区是些部位的τ将自动等于τf孤立的、小范围的,而没有形成连贯的破坏面,那么,在指定荷载下该体系仍是稳定的。
进入屈服状态的部位大小,野可以给出一个安全度的概念。
反之,如果屈服的部位已经连成一个连贯的破坏面,甚至已求不出一个满足平衡要求的解答,就说明该体系在指定荷载下已不能维持稳定。
(3)如果要推算“安全系数”,首先要给出安全系数的定义。
第一种方法,是将荷载乘以K,并将K逐渐增大。
每取一个K值就进行如上一次分析,直到K达到某临界值,出现了连贯性断裂面或已无法求得解答为止。
这个临界值就是安全系数。
显然,这样求出的K具有“超载系数”性质。
第二种方法,是将材料的强度除以K,并用于计算中,逐渐增加K,使其强度逐渐降低,直至失稳。
相应的K值就是安全系数。
显然,这样求得的K具有“材料强度储备系数”的意义。
上述方法虽很理想,但是近期内还不能实现。
首先,要进行这种合理分析,必须对材料的特性有透彻、明确的了解。
边坡稳定性分析方法至今为止,广大学者针对边坡稳定性的分析方法主要包括以下两个方面。
(一)定性分析方法此方法的研究对象主要包括边坡稳定性的影响因素、边坡失稳破坏时的力学作用、边坡的工程价值等,以及结合边坡的形成历史,从定性的角度解释和说明了边坡的发展方向及稳定性情况。
该方法的优势在于充分地分析了影响边坡稳定性中各个因素的相互作用关系,能够快速地评价边坡的自稳能力。
具体包括以下几个方面:(1)自然历史分析法自然历史分析法主要是通过分析边坡发育历史进程中的各种自然影响因素,包括边坡自身的变形情况、发育程度以及边坡分布区域的地貌特征、岩层性质、构造活动等,进而评价边坡的总体情况和稳定性特征,同时也可以预测将来可能导致边坡变形和失稳的触发因素。
该方法对边坡稳定性所做出的评价是从边坡的自然演化方面入手的。
(2)工程地质类比法工程地质类比法首先需要对边坡概况进行充分了解,包括组成边坡的岩体岩性、产状和结构面特征。
然后将目前已知的边坡稳定性情况和需要研究的边坡进行对比,记录两者之间的相似性与差异性,以此分析出所要研究边坡的稳定性情况和破坏模式。
为了能够准确地类比分析,就需要对现有边坡的环境地质条件进行全面的调查记录,并建立数据库。
该方法能够大致判断出研究对象的稳定性发展状况和趋势。
(3)图解法图解法通过在示意图上表示出边坡本身各类参数的组合关系来对边坡的稳定情况、破坏特征、破坏因素以及未来的发展方向进行分析。
常用的图解法包括极射赤平投影、边坡等比例投影等。
该方法的优势在于可以直观地表示影响边坡稳定性的因素。
(二)定量分析方法此方法主要通过数值法和极限平衡法等数学手段,依靠计算软件,更加精确地给出满足实际情况的边坡稳定性分析结果。
(1)极限平衡法主要是按照摩尔-库伦强度准则,通过分析作用在土体上的静力平衡条件来判断边坡的稳定性情况,最常见的极限平衡法是条分法,该方法经过100多年的发展,已经成为目前工程实践中使用最为广泛的一种方法。
常用条分法的核心假定与郑颖人统一格式验证1、简化Janbu法:假定:土条侧向力的倾角β为常数,等于边坡的平均坡度Ωα且为0,即β=Ωα=0。
验证:T i=tanβi E i,其中βi为定值,又β=0,则tanβi=0,即T i=0,所以对应统一格式T i=A i E i+X i,则A i=0,X i=0,符合假定统一格式。
2、陆军工程师团法:假定:土条侧向力的倾角β为常数,等于边坡的平均坡度Ωα,即β=Ωα。
验证:T i=tanβi E i,所以对应统一格式T i=A i E i+X i,则A i=tanβi=tanΩα,X i=0,符合假定统一格式。
3、罗厄法:假定:土条侧向力的倾角β等于该土条底面倾角α和顶面倾角Ω的平均值,即β=β’=(α+Ω)/2。
验证:T i=tanβi E i,所以对应统一格式T i=A i E i+X i,则A i=tanβi=tan(α+Ω)/2,X i=0,符合假定统一格式。
4、不平衡推力法(传递系数法):假定:条间力与水平方向倾角βi等于该土条条底倾角αi,即βi=αi证明:由几何关系,T i =tanβi ∙E i ,套用条间力基本假定表达式:T i =A i ∙E i +X i ,则A i =tanβi ,X i =0。
由假定,βi =αi ,因此得到A i =tanαi ,X i =0。
5、Sarma 法(Ⅰ):假定:条底与条块界面具有相同的安全系数,即F S = F S ’=[C avi ’h i + (E i -P wi )tan φ’avi ]/ T i ,tan φ’avi 为条块界面上的加权平均抗剪强度指标。
验证:由假定得T i =C avi ’h i /F S + (E i -P wi )tan φ’avi /F S= E i tan φ’avi /F S +C avi ’h i /F Si −P wi tan φ’avi /F S ,其中tan φ’avmi = tan φ’avi /F S ,C avmi ’=C avi ’/F Si ,所以对应统一格式T i =A i E i +X i ,则A i =tan φ’avmi ,X i =C avmi ’ h i −P wi tan φ’avmi ,符合假定统一格式。
2023年 4月下 世界有色金属229某堆场边坡稳定性分析及治理方案确定郎 旭,胡 刚(云南磷化集团有限公司,云南 昆明 650600)摘 要:为防止某松散堆积矿堆边坡发生滑坡,确保周围设施及人身安全同时扩大堆场堆积量,采用极限平衡分析法对边坡进行了安全稳定性综合计算分析。
通过分析确定了堆场自然条件下许用安全系数取1.30,极端条件下许用安全系数取1.05,其下游危险系数最大;并设计了考虑基底承载的治理方案,综合经济及工程量考虑,采用上游堆置方案,共开挖矿石量47万方,确保了边坡的稳定性和安全。
关键词:堆场;边坡;稳定性分析;安全系数中图分类号:TD804 文献标识码:A 文章编号:1002-5065(2023)08-0229-3Stability analysis and treatment scheme of a storage yard slopeLANG Xu, HU Gang(Yunnan Phosphate Chemical Group Co., Ltd., Kunming 650600, China)Abstract: In order to prevent the landslide of a loose deposit slope, ensure the safety of the surrounding facilities and people, and expand the storage capacity of the storage yard, the limit equilibrium analysis method is used to conduct a comprehensive calculation and analysis of the safety and stability of the slope. The allowable safety factor of the storage yard under natural conditions is determined to be 1.30, and the allowable safety factor under extreme conditions is 1.05. The downstream risk factor is the largest. The upstream stacking scheme is designed to take into account the base bearing capacity, the comprehensive economy and the engineering quantity, and a total of 470000 cubic meters of ore are excavated to ensure the stability and safety of the slope.Keywords: storage yard; slope; stability analysis; safety factor收稿日期:2023-02作者简介:郎旭,男,生于1986年,云南镇雄人,金属矿开采技术专业,研究方向:采矿及岩土工程。
第23卷 第21期岩石力学与工程学报 23(21):3684~36882004年11月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Nov.,20042003年12月8日收到初稿,2004年1月10日收到修改稿。
* 国家重点基础研究发展规划(973)项目(2002CB412706)资助课题。
作者 丁 桦 简介:男,43岁,博士,1982年毕业于大连工学院工程力学系,现任研究员,主要从事应用固体力学方面的研究工作。
关于边坡稳定分析的通用条分法的探讨(理论分析部分)*丁 桦 张均锋 郑哲敏(中国科学院力学研究所 北京 100080)摘要 针对二维和三维边坡,通过对极限平衡分析结果所依赖的各种因素的分析,探讨了确定安全系数的必要和充分条件。
建立了针对不同假设条件的安全系数的解析表达式。
这些结果可以使得对极限平衡方法结果的上、下限的估计成为可能。
关键词 岩石力学,边坡稳定性分析,极限平衡,上、下限分类号 P 642.22 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2004)21-3684-05DISCUSSIONS ON THE GENERALIZED SLICING METHODFOR STABILITY ANALYSIS OF SLOPESDing Hua ,Zhang Junfeng ,Zheng Zhemin(Institute of Mechanics ,The Chinese Academy of Sciences , Beijing 100080 China )Abstract Limit equilibrium slicing methods have been widely used for assessing the stability of natural and man-made slopes. Many methods have been developed so far. They involve various assumptions with respect to the inter-slice forces which lead to different results. In order to get rid of these inconsistencies ,attempts is made to incorporate the commonly used slicing methods into a generalized frame work. However ,what is the most reasonable result is still unknown. Therefore ,a generalized frame work is proposed to find a reasonable bound of solutions of slicing methods for both the two-dimensional and three-dimensional cases. By analyzing the influences of various conditions on the results of stability analysis ,the existence and uniqueness of the safety factor are discussed. Analytic formulas of the safety coefficient under different conditions are established. In addition ,variation formulas of the safety coefficient are obtained for determining a proper bound of the safety factor.Key words rock mechanics ,stability analysis of slope ,limit equilibrium ,upper and lower bound1 引 言滑坡是一种常见的重大自然灾害。
以通用条分法进行边坡稳定分析
以通用条分法进行边坡稳定分析
曹丽娜;王日升
【期刊名称】《科技信息》
【年(卷),期】2010(000)028
【摘要】本文首先介绍了通用条分法的基本方程.它直接将条间力合力的大小和方向作为未知数,并通过一系列的转化求得土条间合力方向问的关系,从而易通过编程求得其安全系数.
【总页数】1页(526)
【关键词】通用条分法;边坡稳定;极限平衡
【作者】曹丽娜;王日升
【作者单位】山东交通学院;山东交通学院
【正文语种】中文
【中图分类】
【相关文献】
1.一个用于边坡稳定分析的通用条分法 [J], 张鲁渝
2.基于Matlab的边坡稳定分析(瑞典条分法)的解析计算 [J], 胡辉
3.土坡圆弧滑动条分法计算边坡稳定程序简介 [J], 李家强
4.边坡稳定条分法的改正 [C], 罗晓辉; 何立红
5.边坡稳定性条分法和容重增加法的耦合分析 [J], 言志信; 刘子振
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第二节边坡稳定性分析方法力学验算法和工程地质法是路基边坡稳定性分析和验算方法常用的两种方法。
1.力学验算法(1)数解法假定几个不同的滑动面,按力学平衡原理对每个滑动面进行验算,从中找出最危险滑动面,按此最危险滑动面的稳定程度来判断边坡的稳定性。
此方法计算较精确,但计算繁琐。
(2)图解或表解法在图解和计算的基础上,经过分析研究,制定图表,供边坡稳定性验算时采用。
以简化计算工作。
2.工程地质法根据稳定的自然山坡或已有的人工边坡进行土类及其状态的分析研究,通过工程地质条件相对比,拟定出与路基边坡条件相类似的稳定值的参考数据,作为确定路基边坡值的依据。
一般土质边坡的设计常用力学验算法进行验算,用工程地质法进行校核;岩石或碎石土类边坡则主要采用工程地质法进行设计。
3.力学验算法的基本假定滑动土楔体是均质各向同性、滑动面通过坡脚、不考虑滑动土体内部的应力分布及各土条(指条分法)之间相互作用力的影响。
一、直线滑动面法松散的砂类土路基边坡,渗水性强,粘性差,边坡稳定主要靠其内摩擦力。
失稳土体的滑动面近似直线状态,故直线滑动面法适用于砂类土:如图2-2-4所示,验算时,先通过坡脚或变坡点假设一直线滑动面,将路提斜上方分割出下滑土楔体ABD,沿假设的滑动面AD滑动,其稳定系数K按下式计算(按边坡纵向单位长度计):验算的边坡是否稳定,取决于最小稳定系数Kmin的值。
当Kmin=1.0时,边坡处于极限平衡状态。
由于计算的假定,计算参数(r,Ψ,c)的取值都与实际情况存在一定的差异,为了保证边坡有足够的稳定性,通常以最小稳定系数Kmin≥1.25来判别边坡的稳定性。
但Kmin过大,则设计偏于保守,在工程上不经济。
当路堤填料为纯净的粗砂、中砂、砾石、碎石时,其粘聚力很小,可忽略不计,则式(2-2-3)变为:式(2-2-3)也适用于均质砂类土路堑边坡的稳定性验算。
二、圆弧滑动面法用粘性土填筑的路堤,边坡滑坍时的破裂面形状为一曲面,为简化计算,通常近似地假设为一圆弧状滑动面。