[发明专利]一种高陡边坡稳定性计算方法

说明书

本发明涉及一种高陡边坡稳定性计算方法，包括步骤：将高陡边坡的破坏面等效为双段线形，滑体等效为相接的第一三角形楔体和第二三角形楔体；分析第二三角形楔体的受力情况，并对第二三角形的受力进行计算；结合第二三角形楔体的受力，计算第二三角形楔体底面的法向静力平衡和切向静力平衡；结合边坡安全系数、第二三角形楔体的受力、法向静力平衡和切向静力平衡计算高陡边坡的稳定性系数。该计算方法改进了极限平衡法对高陡边坡稳定性计算结果偏大或偏小的问题，能较好地解决高陡边坡模型评价的现存问题，计算结果更符合边坡的实际稳定性情况，计算结果更准确，同时该方法也可以计算不同地下水位作用下的高陡边坡稳定性系数。

技术领域

本发明属于地质灾害风险分析技术领域，具体涉及一种高陡边坡稳定性计算方法。

背景技术

边坡稳定性计算是经典的岩土工程问题，涉及诸多工程领域。边坡失稳不仅与降雨、地震和人类活动有关，还受边坡坡度、坡高等因素影响。合理又准确的边坡稳定性计算结果是边坡风险评价和防控的重要支撑。目前，常用的边坡的稳定性计算方法以Fellenius法、Bishop法、Janbu法等代表的极限平衡方法为主，还包括极限分析法、可靠性分析法和数值方法等其它方法。其中以极限平衡方法的研究最为深入，应用最为广泛，但通过极限平衡方法得到的高陡边坡滑坡的稳定性计算结果与实际情况存在差异。通常坡高超过20m的土质边坡即为高边坡。在大坡角的加持下，高边坡的稳定性进一步降低。目前专门针对高陡边坡的稳定性计算方法几乎没有，实际多采用一般边坡的计算方法，主要包括带有各种简化假设的条分法。

采用极限平衡原理，利用条分法能够解决复杂的几何形状、各种土质和孔隙水压力条件的土坡稳定分析。在实际应用中，条分法有多种发展形式，都涉及到两个共同的基本假定：假定土坡稳定属于平面稳定问题；假定滑裂面为圆弧滑面，弧面上的滑动体为刚体。在此条件下，利用Bishop法、Janbu法计算坡高为40米、坡度大于40度范围的无地下水边坡的安全系数均小于1。但在实际情况下，大量稳定的高陡边坡的坡高和坡度处于条分法计算结果失稳范围内。因此，经典的条分法在计算此范围的无地下水高陡边坡稳定性时，存在很大的局限性。同时，由经典条分法计算得到的边坡安全系数主要集中在0.8至1.4的区间内，尤其是坡度较小的情况下，边坡的实际稳定情况与实际差别更大。对考虑地下水的高陡边坡工况，条分法计算结果全部不稳定，这不符合一些土质边坡的实际情况，尤其在黄土边坡稳定性评价中。在黄土高陡边坡中，“极限状态坡”的坡度和坡高远超出了条分法的适用范围。

综上，现有方法在应用时，常对低陡边坡稳定性计算结果偏大，高陡边坡稳定性计算结果偏小，这与实际情况不符，进而难以指导高陡边坡的防灾减灾工作。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种高陡边坡稳定性计算方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种高陡边坡稳定性计算方法，包括步骤：

将高陡边坡的破坏面等效为双段线形，并将高陡边坡的滑体等效为相接的第一三角形楔体和第二三角形楔体；

分析所述第二三角形楔体的受力情况，并对所述第二三角形的受力进行计算；

结合所述第二三角形楔体的受力，计算所述第二三角形楔体底面的法向静力平衡和切向静力平衡；

结合边坡安全系数、所述第二三角形楔体的受力、所述法向静力平衡和所述切向静力平衡计算所述高陡边坡的稳定性系数。

在本发明的一个实施例中，当所述高陡边坡为无地下水的高陡边坡时，所述第二三角形楔体的受力包括所述第一三角形楔体对所述第二三角形楔体施加的主动土压力推力。

在本发明的一个实施例中，所述主动土压力推力为：