[发明专利]基于图解试算法的土岩结合边坡稳定分析方法

说明书

本发明公开了基于图解试算法的土岩结合边坡稳定分析方法；步骤如下：从坡脚起，采用极限平衡法得到第一最小安全系数Fs1；然后对上部土体假定圆弧滑动面采用条分法搜索最不利圆弧滑动面，并计算剩余下滑力；对下部岩体以第一最不利倾角α作图得到滑动结构面，将上滑动结构面所包含的上部土体的土条重力及其下滑力作为外荷载，得到第二最小安全系数Fs2；再从坡脚起，在岩体中对上部土体的最不利滑动面，以下部岩体内的切平面与土体的圆弧滑动面分离的岩土体为独立体，得到第三最小安全系数Fs3；取最小值作为土岩结合边坡的最终最小安全系数Fsmin。本发明符合传统土力学对土体圆弧滑动面的假定和传统岩石力学对岩体倾斜滑动面的假定。

技术领域

本发明涉及岩土工程及边坡防护技术领域，特别涉及基于图解试算法的土岩结合边坡稳定分析方法。

背景技术

现有的边坡稳定分析方法中，用于土体时常假定圆弧滑动面采用条分法分析，用于岩体时常假定平面滑动面采用极限平衡法分析；当遇到土岩结合边坡，边坡实际滑动面形态显得更为复杂，在进行边坡稳定分析时，缺乏相应的理论支持。

在现有技术中,边坡稳定分析方法仅就单一的土质边坡或单一的岩质边坡,分别独立分析,对于土岩结合边坡常采将岩质边坡岩土地质参数等代为土质边坡进行圆弧滑动面分析，与岩质边坡的实际破坏形态不相符。

因此，如何使土岩结合边坡稳定分析方法更加符合传统边坡分析的力学假定，提高分析的精确性成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供基于图解试算法的土岩结合边坡稳定分析方法，实现的目的是分别将土质边坡与岩质边坡分别按圆弧滑动面、倾斜滑动面分开，并以剩余下滑力作为上述两者的力学联系，更符合传统边坡分析的力学假定。

为实现上述目的，本发明公开了基于图解试算法的土岩结合边坡稳定分析方法；步骤如下：

步骤1、从待分析的土岩结合边坡的下部岩体的坡脚起，对整个边坡采用极限平衡法进行分析，分别计算平面滑动面倾角为10°、20°、30°、35°、40°、45°、50°、60°、70°、75°、80°，以及45°+φ/2的情况下的安全系数，计为Fs_10°、Fs_20°、Fs_30°、Fs_35°、Fs_40°、Fs_45°、Fs_50°、Fs_60°、Fs_70°、Fs_75°、Fs_80°，以及Fs_45°+φ/2，其中φ为岩质边坡的内摩擦角，将上述计算得到的安全系数取最小值，计为安全系数Fs1，Fs1对应倾角计为α；

步骤2、对所述待分析的土岩结合边坡的上部土体假定圆弧滑动面采用条分法搜索最不利圆弧滑动面；对所述最不利圆弧滑动面范围的各土条进行静力平衡分析，得到各土条的下滑力，其中第i土条在x、y方向的下滑力的分量Exi、Eyi，第i土条重量G_土i、相邻土条对第i土条的作用力F_i、F_i-1,圆弧滑动面对土条的阻滑力Ti；

步骤3、对下部岩体以最不利倾角α作出最不利平面滑动面；以所述最不利平面滑动面，倾角α，分离的岩体为独立岩体，将该岩体正上方所包含的土条下滑力的总和(Ex＝∑Exi、Ey＝∑Eyi，i＝1,2…n)作为外荷载，将独立岩体重量G_岩、Ex、Ey，对与倾角α的平面滑动面平行的方向投影，求得合力即为滑动力，平面滑动面的阻滑力T与上述计算滑动力的比值即为该最不利平面滑动面的安全系数Fs2，岩体对应的平面倾角仍为α；

步骤4、从坡脚对上述上部土体的最不利圆弧滑动面作切平面，切平面倾角β，与上述最不利圆弧滑动面组成最不利复合滑动面，以最不利复合滑动面分离的岩土体为土岩独立体；对复合滑动面圆弧段各土条进行静力平衡分析，得到各土条下滑力沿倾角β的切平面切向合力Ex和法向合力Ey；