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。Fs>l, 土坡稳定,FsO,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 i+Sisin a i+Ti- Ti -1-Wi-Qicos 0 i=0)、 水平方向力的平衡 (SiPisina i-Nisina i+Ei- Ei -1-KsWi+Qisin 9 i=0)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。