用于三維復(fù)雜土坡穩(wěn)定性分析的滑動面搜索新方法.pdf

1、本文提出利用隨機角來生成隨機滑動面的一種新方法,通過研究隨機曲線的生成規(guī)律,將二維隨機滑動面的搜索簡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,對邊坡可能存在的局

2、部穩(wěn)定性進行了研究。為了拓展二維滑動面搜索新方法的應(yīng)用,將單一曲線滑動面進行改進,提出了多段曲線滑動面搜索新方法并將應(yīng)用于分層土坡中;提出了折線滑動面搜索新方法并將其應(yīng)用于坡面外形復(fù)雜的土坡。通過以單一曲線滑動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面的新方法,并就工程上滑動體非對稱情況(包括準(zhǔn)線不對稱和長度不對稱)、母線不在滑動體內(nèi)沿滑動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)用于三維簡單均質(zhì)

3、土坡和工程上常見的填挖方復(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。通過對比計算與分析,獲得了如下研究成果：
　　 (1)通過各種實例對比與分析,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,但得到的最危險滑動面與實際情況更為相符,因而可說明新方法的可行性。
　　 (2)穩(wěn)定滲流作用下

4、土坡的穩(wěn)定性分析中,以非圓弧滑動面計算得到的結(jié)果較以圓弧滑動面得到的結(jié)果更為可靠,隨著土坡坡內(nèi)地下水位的升高,計算出的安全系數(shù)急劇下降,因而滲流效應(yīng)會成為邊坡發(fā)生失穩(wěn)的一個重要因素。
　　 (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的變化對土坡可能出現(xiàn)的局部失穩(wěn)影響較大,但是φ與c的無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,計算

5、出的安全系數(shù)以分段曲線滑動面方法最小,其次是單一曲線滑動面方法,圓弧滑動面方法最大。而從得到的臨界滑動面的結(jié)果來看,當(dāng)土層間材料物理性質(zhì)相差較大時,其滑動面表現(xiàn)為非圓弧性,且各土層間的滑動面也不完全一致,可說明分段曲線滑動面新方法能夠得到更接近于實際情況的最危險滑動面。
　　 (5)對三維土坡問題進行研究,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,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,兩種材料的φ/c是否相等在一定程度上對滑動體的對稱性和大小有影響;③對于公路縱斷面為平斜坡的土坡,其潛在最危險滑動面更傾向于平坡段,斜坡對邊坡的穩(wěn)定有一定的積極影響;④在含軟弱夾層的土坡中,當(dāng)滑動體的長度無限長時,其三維穩(wěn)定性趨于二維穩(wěn)定性。
　　 本文創(chuàng)新點如下：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算機上編程實現(xiàn)安全系數(shù)的計算和滑