用于三維復(fù)雜土坡穩(wěn)定性分析的滑動(dòng)面搜索新方法.pdf

1、本文提出利用隨機(jī)角來(lái)生成隨機(jī)滑動(dòng)面的一種新方法,通過(guò)研究隨機(jī)曲線的生成規(guī)律,將二維隨機(jī)滑動(dòng)面的搜索簡(jiǎn)化成不同角度和豎直土條劃分相結(jié)合而生成的近似曲線的搜索。針對(duì)新方法在邊坡坡面外形復(fù)雜、各種層狀的非均質(zhì)土層和水參與下遇到的一些不同情況采取了一些基本方案(包括整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性),并將滑動(dòng)面搜索新方法應(yīng)用于均質(zhì)土坡、分層土坡和穩(wěn)定滲流作用下的土坡穩(wěn)定性分析。然后,在考慮邊坡幾何外形、土層參數(shù)和邊坡水位變化三種情況時(shí),對(duì)邊坡可能存在的局

2、部穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。為了拓展二維滑動(dòng)面搜索新方法的應(yīng)用,將單一曲線滑動(dòng)面進(jìn)行改進(jìn),提出了多段曲線滑動(dòng)面搜索新方法并將應(yīng)用于分層土坡中;提出了折線滑動(dòng)面搜索新方法并將其應(yīng)用于坡面外形復(fù)雜的土坡。通過(guò)以單一曲線滑動(dòng)面搜索新方法為基礎(chǔ),提出了由母線和準(zhǔn)線生成三維任意滑動(dòng)面的新方法,并就工程上滑動(dòng)體非對(duì)稱情況(包括準(zhǔn)線不對(duì)稱和長(zhǎng)度不對(duì)稱)、母線不在滑動(dòng)體內(nèi)沿滑動(dòng)方向斷面尺寸最大的面上、土坡含軟弱夾層的情況,提出了解決措施,將其應(yīng)用于三維簡(jiǎn)單均質(zhì)

3、土坡和工程上常見(jiàn)的填挖方復(fù)合土坡、水平分層填方路堤、公路縱斷面為平斜坡的土坡和含軟弱夾層的土坡這四種復(fù)雜土坡算例中。通過(guò)對(duì)比計(jì)算與分析,獲得了如下研究成果：
　　 (1)通過(guò)各種實(shí)例對(duì)比與分析,可得出新方法在均質(zhì)土坡、分層土坡或有穩(wěn)定滲流作用下的土坡中(包括邊坡的整體穩(wěn)定性或局部穩(wěn)定性),計(jì)算出的安全系數(shù)與以往研究成果頗為接近,但得到的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面與實(shí)際情況更為相符,因而可說(shuō)明新方法的可行性。
　　 (2)穩(wěn)定滲流作用下

4、土坡的穩(wěn)定性分析中,以非圓弧滑動(dòng)面計(jì)算得到的結(jié)果較以圓弧滑動(dòng)面得到的結(jié)果更為可靠,隨著土坡坡內(nèi)地下水位的升高,計(jì)算出的安全系數(shù)急劇下降,因而滲流效應(yīng)會(huì)成為邊坡發(fā)生失穩(wěn)的一個(gè)重要因素。
　　 (3)在土坡的整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性中,邊坡的幾何外形、土層之間的差異、坡內(nèi)外水位及土層的材料參數(shù)y、c和φ的變化對(duì)土坡可能出現(xiàn)的局部失穩(wěn)影響較大,但是φ與c的無(wú)量綱之比的減小可能使土坡轉(zhuǎn)為整體穩(wěn)定性。
　　 (4)在分層土坡中,計(jì)算

5、出的安全系數(shù)以分段曲線滑動(dòng)面方法最小,其次是單一曲線滑動(dòng)面方法,圓弧滑動(dòng)面方法最大。而從得到的臨界滑動(dòng)面的結(jié)果來(lái)看,當(dāng)土層間材料物理性質(zhì)相差較大時(shí),其滑動(dòng)面表現(xiàn)為非圓弧性,且各土層間的滑動(dòng)面也不完全一致,可說(shuō)明分段曲線滑動(dòng)面新方法能夠得到更接近于實(shí)際情況的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面。
　　 (5)對(duì)三維土坡問(wèn)題進(jìn)行研究,可知:①在同一土坡中,土坡的三維穩(wěn)定性高于二維穩(wěn)定性性;②當(dāng)填挖邊坡上填方段和挖方段的材料不一致時(shí),更容易在抗滑穩(wěn)定性差的材

6、料處發(fā)生失穩(wěn),但在填方段和挖方段的材料重度),相同時(shí),兩種材料的φ/c是否相等在一定程度上對(duì)滑動(dòng)體的對(duì)稱性和大小有影響;③對(duì)于公路縱斷面為平斜坡的土坡,其潛在最危險(xiǎn)滑動(dòng)面更傾向于平坡段,斜坡對(duì)邊坡的穩(wěn)定有一定的積極影響;④在含軟弱夾層的土坡中,當(dāng)滑動(dòng)體的長(zhǎng)度無(wú)限長(zhǎng)時(shí),其三維穩(wěn)定性趨于二維穩(wěn)定性。
　　 本文創(chuàng)新點(diǎn)如下：①本文方法較新穎,不僅能夠適用于土坡的二維和三維穩(wěn)定性分析,而且能夠較容易地在計(jì)算機(jī)上編程實(shí)現(xiàn)安全系數(shù)的計(jì)算和滑