电子表滑坡稳定性评价论文

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1概述

某规划中的中型水电工程近坝库岸的A、B古滑坡稳定问题,是影响坝址选择的主要工程地质问题,不仅涉及河流的开发方式,也直接决定了该工程兴建的可行性。本文以极限平衡法为理论基础评价该滑坡的稳定性。

2滑坡稳定计算

2.1稳定分析计算的几点原则：

(1)根据勘探和试验的初步资料,每个滑坡体计算三条剖面;(2)工程位于地震基本烈度VI度区,按有关规定计算时不考虑地震荷载;(3)由于缺少水文地质试验资料和观测资料,在考虑动水压力时以容重替代法进行简化计算,即在计算滑体重量时,地下水位线以上采用天然容重,地下水位线以下静水位以上采用饱和容重,计算抗滑力时用浮容重,静水位以下则一律用浮容重;(4)由于滑体取样试验较少,滑动面抗剪强度指标难以确定,因此采用不同参数(一定范围内)进行滑体稳定性计算。计算过程中发现凝聚力c对安全系数的影响甚微,故取相同的c值。

2.2基本原理

对岩质边坡起控制作用的通常是软弱面,一般用抗滑力和下滑力之比值作为评价指标,即安全系数,以确定其稳定性。滑坡体的下滑力主要包括滑坡体的重量和滑体内地下水的作用（包括静水压力和动水压力）,也可以考虑地震力、地表水和爆破振动的影响等。滑坡体的抗滑力是指滑动面上力学强度（摩擦系数和凝聚力）所起的阻止滑动的作用力。当边坡的坡角小于45°时,采用垂直滑体条分,近似地假定：条块边界上反力的方向与其下一条块的底面滑动线的方向一致,如图1所示。第i条块的底部滑动线与下一条块的底部滑动线相差角度。在这种情况下,条块之间边界上的反力用下式表达：

(1)

采用不平衡推力迭代法:由n个滑块体组成的滑坡体,各块体相应滑面上的作用力为S、N。第i块体滑面倾角为ai,滑面上的作用力为Si,Ni,由于各块体沿其相应滑面处于极限平衡状态,因此Si与Ni满足以下条件：

(i=1,2,......n)(2)

其中ci、fi、Fi分别表示第i块体滑面的凝聚力、摩擦系数和滑面的面积。设第i块体对于下一块体(i＋1块体)的不平衡推力为Pi,方向与第i滑面平行。同样,第（i－1）块体对于第i块体的推力Pi-1与第i－1滑面平行。现在讨论第i块体的受力情况。

抗滑力(3)

下滑力(4)

式中：,(Wi表示相应块体的重量)(5)

考虑到i块体沿其相应滑面i处于极限平衡状态,则上述抗滑力与下滑力相等,亦即：

(6)

将公式(5)中的Ni值代入上式,则有：

(7)

同理,可以给出第n块体的抗滑力和下滑力：

(8)

(9)

令抗滑力和下滑力相等,经简化,可得到安全系数K的表达式为：

(10)

公式(7)是计算岩块间不平衡推力Pi的普遍公式。具体计算步骤如下：

首先假定一个K值,将此K值代入公式(7)中,于是利用公式(7)顺序计算块体间的不平衡推力P1,P2,......,Pn-1,然后将Pn-1值代入公式(10)计算K值。比较计算的K值和假定的K值,如此二值相差较大,此时可以将计算得到的K值代替假定的K值,重新实现上面的计算过程,直到计算的K值和假定的K值相等,则该值为所求岩坡的安全系数。

2.4应用Excel软件的计算实例

据以上原则,应用不平衡推力迭代法在Excel软件中计算各剖面安全系数。对不同的剖面应用了不同的迭代次数,假定的K值与计算的K值相等时,即为所要的安全系数。

例:B岸坡II-II剖面迭代了5次。只要参数变化,计算结果也立即变化。假定有规律的5个安全系数,经计算得到另外5个安全系数。假定的K值与计算的K值相等时,即为所要的安全系数1.12(第3次迭代,取2位小数,见表1)。

3.计算结果分析

不平衡推力迭代法的计算结果表明,内摩擦角与安全系数基本呈完全线性相关关系,可由下列线性模型表达：(11)式中a表示线性模型的斜率,b为线性方程的截距。(注:原文计算图表及分析过程略)