青海省玉树结古寺南侧滑坡稳定性分析

青海省玉树结古寺南侧滑坡稳定性分析 摘要本文在比较系统概述极限平衡条分法及不平衡推力 法（传递系数法）原理与假设的基础之上，对玉树结古寺南侧 滑坡（斜坡）稳定性及推力算例存在的差异进行了初浅分析。 为有益于计算方法的正确运用与计算值的合理选取，提出滑 坡（斜坡）的稳定性系数应满足其阻滑段条块推力出现为零 或为负值以后的计算准则，其设计工况下的抗滑工程荷载宜 取相应出口推力的水平分力或出口推力，求得的稳定系数要 与坡体的变形特征和定性评价相一致。 关键词玉树结古寺南侧滑坡 极限平衡条分法稳定性 分析推力计算 中图分类号P5文献标识码A文章编号1007-0745 （2012） 08-0178-03 复杂形态和结构的滑坡（斜坡）稳定性分析一般都采用 极限平衡条分法。极限平衡条分法的基本出发点都是假定土 体是理想的塑性材料，把土条作为一个刚性块体，土条只发 生整体运动而不产生条块内部的变形，即按极限平衡的原理 进行力的分析，完全不考虑土体本身的应力应变关系，即如 果土体内某一个面上的下滑力超过抗滑力或者面上每点的 剪应力达到抗剪强度，若无支挡就可能发生滑坡。极限平衡 条分法作为传统的斜坡（滑坡）稳定性分析方法，经20、30 年代的不断改进，直到1955年毕肖普明确了 土坡稳定安全 系数（Fs整个滑动面上的平均抗剪强度与整个滑动面上的 平均剪应力的比值。Fsl, 土坡稳定，Fsl, 土坡失稳， Fsl, 土坡处于临界状态），使该方法在目前的工程界成为 普遍采用的斜坡（滑坡）稳定性分析方法。 1、极限平衡条分法 1.1极限平衡条分法的基本假设 1.1.1极限平衡假设当坡体的强度指标降低Fs倍以后, 坡体内存在一达到极限平衡状态的滑面，滑体处于临界失稳 状态。其中，Fs为坡体的安全系数。 1. 1. 2条块刚性假设对滑体进行剖分后，各条块为刚 性块体，只发生整体运动而不产生条块内部的变形。 1. 2极限平衡方程的求解 1.2. 1对于有n个垂直条块的滑体来说，在极限平衡状 态下，作用在条块i上的力有 1）Wi体力，作用点为条块的重心，可由岩土的容重Y 和几何参数计算； 2）KsWi地震力，Ks为地震影响系数，作用点为条块的 重心； 3）Qi坡面外力，该力源于外部荷载或加固作用，作用点 为（Xqi, Yqi）,与垂直方向夹角为Oi。当该力沿条底的分 力与滑动体的可能滑动方向相反时，OiO,反之，OiVO; 4 Pi条间力，与水平方向的倾角为B i,作用点为Xpi, Ypi,沿条块界面法线方向和垂直方向的分量分别为Ei, Ti； 5 Pwi条块界面上的孔隙水压力，可由浸润线上的位置 来计算； 6 Ni条底法向力,作用点为Xni, Yni； 7 Si条底剪力，作用点为Xni, Yni； 8 Ui条底孔隙水压力，可由浸润线上的位置来计算，其 作用点可由条底上的水压力分布来确定。 1.2.2对于分成n个条块的可能滑动体，最多可以建立 4n个独立的方程垂直方向上条块力的平衡、水平方向上条 块力的平衡、条块力矩的平衡，3个平衡方程和1个在滑动 面上满足摩尔-库仑准则的破坏方程，而需要待求的未知量 总共有6n-2个安全系数Fs,未知量1；条底的法向力Ni, 未知量n；条底法向力Ni的作用点，未知量n；条低剪切力 Si,未知量n；条间力Pi沿垂直于条块界面的分量Ei,未 知量nT； Ei的作用点，未知量nT；条间力Pi沿平行于条 块界面的分量Ti,未知量nT。 如果条块宽度足够小，条底剪力Si与条底法向力Ni的 合力作用点，可近似认为作用于条底的中点，xni, yni为 已知。这样未知量减少为5n-2,与方程数相比，还有n-2个 未知量无法求出。如果仅考虑力的平衡，则与力的作用点无 关，方程总数为3n,未知量总数为4n-l,仍有nT个未知 量无法求出。为了使静定问题可解，需要减少n-1个未知量, 使未知量总数等于方程总数，也就是增加nT个假设，在每 个条块中给定一个未知量，极限平衡条分法属于此类。这一 求解方法最大的优势是回避了在工程中最不易弄清的本构 关系，只需要少量的岩土力学参数，能直接提供便于工程设 计应用的稳定性指标即安全系数。因此，建立在极限平衡原 理基础之上的条分法一直是边坡（滑坡）稳定性分析计算的 主要手段。 1.3滑坡（斜坡）稳定安全系数计算方法选择 1.3.1选择合适的计算剖面选用位于滑坡主滑带上、 方向与滑坡的主滑方向一致，能集中反映滑坡变形破坏的剖 面为计算设计剖面（2个以上）。 1. 3. 2选择合适的计算方法如滑面已知，勘查、设计 规范要求园弧形滑动面采用瑞典条分法，折线型滑动面采用 不平衡推力法。没有明确滑动面的边坡或滑坡，要用搜索法 确定最危险的滑动面，以此求解稳定性系数。一般需要采用 二种以上的方法进行对比计算。 求得的稳定系数要与坡体的变形特征和定性评价相一 致，影响稳定系数大小的主要因素是坡体的参数和对地下水 作用的考量。 1.4不平衡推力法（传递系数法） 不平衡推力法和瑞典法以及简化Bishop法是三种常用 的非严格条分法，其中不平衡推力法是我国工民建、交通和 地质等部门评价滑坡斜坡稳定时的主要计算方法之一。它 适用于任意形状的滑裂面，并假定条间力与上一条块底面平 行，根据力的平衡条件，逐个条块向下推求，直到最后一个 条块的推力为零。其计算方法分为隐式解法和显式解法。 1. 4. 1隐式解法 将垂直方向力 的平衡Nicos a iSisin a iTi- Ti -1-Wi-Qicos 0 i0、 水平方向力的平衡 SiPisina i-Nisina iEi- Ei -1-KsWiQisin 9 i0等方 程的 Ti、TiT、Ei、Ei-1 分别用 Pisinai、Pi-IsinaiT、 Picosai、Pi-lcosa i-1进行替换等后，得到下式。