[发明专利]采用离心模型试验评价岩土边坡安全储备的方法

说明书

本发明公开了一种采用离心模型试验评价岩土边坡安全储备的方法，其包括根据研究岩土边坡的原型，按设定比例缩小后制作岩土边坡离心模型；将岩土边坡离心模型放置于离心装置中，按设定倍加速度对岩土边坡离心模型进行边坡破坏试验；当岩土边坡离心模型在设定倍加速度作用下未发生破坏，将岩土边坡离心模型抬升一角度，之后继续离心边坡破坏试验；当岩土边坡离心模型刚好发生破坏时，根据破坏面上安全系数小于等于1的临界条件反分析岩土边坡土料的黏聚强度；根据黏聚强度计算同种土料岩土边坡最危险滑移面的安全系数，通过比较该安全系数与同种土料岩土边坡刚好发生破坏时破坏面的安全系数的差异，得到所研究岩土边坡的安全储备。

技术领域

本发明涉及地质灾害研究领域，具备涉及一种采用离心模型试验评价岩土边坡安全储备的方法。

背景技术

滑坡是一种十分重要的地质灾害，滑坡的发生会给人民生命财产安全带来巨大威胁，影响正常生活生产秩序。面对边坡带来的威胁，对边坡的稳定性进行正确的评估是保证人民生命安全，减少人民财产损失的重要途径。

目前极限平衡法是边坡稳定分析的传统方法，也是边坡设计计算中最主要的方法，一般利用边坡安全系数F值作为表征边坡稳定性的指标，边坡沿某个滑裂面滑动的安全系数F的定义为：将土的抗剪强度指标降低为和则土体沿着该滑裂面处处达到极限平衡，即滑裂面上每一点的剪应力都达到了土的抗剪强度。

常用的极限平衡法有瑞典圆弧法、简化毕肖普法、传递系数法、美国陆军师团法、罗厄法、简化简布法和摩根斯坦—普莱斯法(M－P法)，不同极限平衡法计算的安全系数略有差异。

当前边坡安全系数计算的问题在于计算得到的结果与实际有偏差，有的边坡经计算后被认为较为安全不会发生破坏，实际却发生了滑坡；有的边坡计算结果表明会发生滑坡，现实情况下边坡却很稳定。这说明现有的边坡安全系数计算方法实际上存在一些问题。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的采用离心模型试验评价岩土边坡安全储备的方法通过离心模型试验能够计算出真实有效的岩土边坡安全储备。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种采用离心模型试验评价岩土边坡安全储备的方法，其包括以下步骤：

根据研究岩土边坡的原型，按设定比例缩小后制作岩土边坡离心模型；

将岩土边坡离心模型放置于离心装置中，按设定倍加速度对岩土边坡离心模型进行边坡破坏试验；

当岩土边坡离心模型在设定倍加速度作用下未发生破坏，则将岩土边坡离心模型抬升一角度，之后继续在离心力作用下进行边坡破坏试验；

当岩土边坡离心模型刚好发生破坏时，根据临界破坏面上安全系数等于1计算岩土边坡土料的黏聚强度；

根据得到的黏聚强度计算同种土料岩土边坡最危险滑移面的安全系数；

对比该种土料岩土边坡刚好发生破坏时破坏面上的安全系数，得到研究岩土边坡的安全储备。

进一步地，当滑移面均为平面滑移面时，所述岩土边坡最危险滑移面的安全系数计算模型为：

其中，f1为岩土边坡最危险滑移面的安全系数，当边坡刚好发生破坏时，该滑移面的安全系数为1；h为岩土边坡高度；c为土料黏聚强度；α为坡角；β为滑移面角度参数；φ为土料摩擦强度；γ为土料重度。

进一步地，抬升后的岩土边坡离心模型最危险滑移面的安全系数f2′计算模型为：

其中f2′为抬升后岩土边坡最危险滑移面的安全系数；n为设定加速度的倍数；Δα为边坡的抬升角度。