[发明专利]一种基于滑动带的土坡稳定分析方法

说明书

本发明涉及土坡稳定分析领域，特别是涉及一种基于滑动带的土坡稳定分析方法。本申请通过数值计算模拟滑动带并据此筛选满足特定要求的滑动面，对其安全系数进行加权处理，计算土坡最终安全系数，不仅充分地考虑了滑动带内多个合理较危险滑面在滑坡时产生的影响，而且经加权处理的结果可靠，偏于保守，能满足工程实际需要。

技术领域

本发明涉及土坡稳定分析领域，特别是涉及一种基于滑动带的土坡稳定分析方法。

背景技术

目前，在土坡稳定分析问题上，滑动面被认为是滑动土体与其下未滑土体之间形成的剪切破坏面，而滑动带(剪切带)则指土坡发生失稳破坏时，由于土体材料的应变软化、土体的不均匀性、土体滑动时的扰动、拖曳、褶皱等因素，在坡体中形成的具有一定厚度的发生集中剪切变形的带状区域。

实际土坡发生失稳破坏时通常沿滑动带(剪切带)进行，而目前进行土坡稳定分析的方法几乎均仅考虑滑动面，如定性分析法、极限平衡法、极限分析法、数值分析法、非确定性分析法等，这些方法大多认为土坡基于最危险滑动面失稳，这与实际有一定差别。

目前，基于滑动带的土坡稳定分析方法尚无系统研究，相关研究主要集中在滑动带的形式、破坏机制及滑带土的物理力学性质等方面。

因此，针对上述技术问题，有必要提供了一种基于滑动带的土坡稳定分析新方法。

发明内容

为了更加准确的测定土坡的稳定性，本发明提供一种基于滑动带的土坡稳定性分析方法。

为实现上述技术目的，本发明采取具体的技术方案为，一种基于滑动带的土坡稳定分析方法，包括如下步骤：

步骤一、测量土坡，获得土坡的坡高、坡率、粘聚力、内摩擦角以及土重度参数值；采用有限元分析软件对土坡进行数值计算，得出等效塑性破坏区,并据此确定土坡滑动带边界；

步骤二、采用Janbu法模拟得出土坡较危险滑动面；较危险滑动面为采用土坡稳定分析条分法得到的安全系数较小的若干滑动面；安全系数较小的滑动面为在Geoslope中采用Janbu法模拟得出土坡较危险滑动面时，同时得到按升序排列的安全系数及其对应的滑动面，并采用倒序的方式从按升序排列的安全系数中选取足够多的安全系数，并获得选取的安全系数所对应的滑动面，安全系数选取数量能保证后续参与加权处理的合理较危险滑动面的数量可满足30-40个；其中安全系数最小的滑动面为最危险滑动面；

步骤三、分析步骤二得到的较危险滑动面，找出完整分布于滑动带边界范围内的较危险滑动面，得到合理较危险滑动面；

步骤四、将步骤三得到的合理较危险滑动面按亲近距离由小到大排序，并按正序选择n个合理较危险滑动面；亲近距离是用来衡量任一合理较危险滑动面与最危险滑动面间的相对接近程度，并且亲近距离越小的滑动面与最危险滑动面越接近；

步骤五、对步骤四中选择的n个合理较危险滑动面的安全系数进行加权处理，得到土坡安全系数，即测算出土坡的稳定性。

作为本发明改进的技术方案，步骤三中合理较危险滑动面的计算方法为：

假设滑动带分布边界为圆弧，较危险滑动面上任意一点i均满足d₁(i)≥ R_bnd1且d₂(i)≤R_bnd2，(0≤i≤N)；d₁(i)为点i到滑动带左侧边界圆心O_bnd1的距离；d₂(i)为点i到滑动带右侧边界圆心O_bnd2的距离；R_bnd1为滑动带左侧边界圆弧的半径；R_bnd2为滑动带右侧边界圆弧的半径；N为在任一较危险滑动面上所搜点数目；

式中，x_bnd1为滑动带左侧边界圆弧的圆心横坐标；y_bnd1为滑动带左侧边界圆弧的圆心纵坐标；