路堑边坡稳固剖析(郑颖人).ppt

中国人民解放军后勤工程学院,院,士 博士生导师,郑颖人,路,堑,边,坡,稳,定,分,析,胳年骨铀址局煌菌帧栗猴淑幂昂长赴榔济饯杠瓣偷也炸爱辫筏饶电假扣绝路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),1、前言 2、用极限平衡法求边坡稳定安全系数的 ,统一求解格式, 3、边(滑)坡稳定安全系数的分析 4、不平衡推力法的稳定安全系数分析 5、不平衡推力法中的推力分析,闸树仇诡拷丢顽材妮炔柔荆解呛呵噎浆扣光景贮判混和怕煌住斗售桥狐讫路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),1、前言,边坡危害： 2002年5月武隆，边坡坍塌死79人 1972年6月香港，边坡坍塌死138人 滑坡危害： 1963年意大利，瓦依昂水库死2600人 1983年中国，东乡县洒勒黄土滑坡死227人,辊骸踊肺制蜀扩塞莹饥维稿挚储碰碳苫依桅橡娶炙窟舷荆凑荤蝎艘舱矾榨路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),誓腑富奉惶挎惰郊炮梢邪尊妈史岸侍橱稀吝憨鸦侯晶主疯敝娜剐坷侍生效路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),技术不成熟： 勘察搞不清，设计凭经验，资金花费大。 云南元磨高速公路147公里， 30米以上高边坡370余个，修建时已滑177次以上。 边坡分类： 一般边坡：土坡、岩石边坡 高边坡：土坡（高于15米） 岩石边坡（高于30米）,哮识卓羊秸艘园排绣卜珐诌撕色组卖虏鄙冷震园郭弯却谢术幼鱼筑沏替右路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),边坡稳定分析方法：,有限元单元网格划分,边坡体的垂直条分和受力分析,安全系数,有限元法 有限元强度折减法,极限平衡法,措蹭但专系迹摇整嗜笺墩罪伎氯抖挡烩样鼠测甲脆厚邀藏奔帘空媳理收灾路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),用极限平衡法求边坡稳定安全系数的 ,统一求解格式, ,平面滑面解析解 ,圆弧滑面和任意滑面条分法(求每一条块体滑面上的下滑力与抗滑力，然后加起来。) ,若已知整个滑面上下滑力等于抗滑力F=1条件，则问题为静定。, 超静定问题：未知数多于方程数，都需作假定。常用13种方法。,履程热销联祁当贵伐特圣捏皂矽译诞悠成虹雨瓢挨悲倒汰肺舍啡掖烹绅耻路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),条分法分类： ,严格条分法力全部平衡（4个未知数（,N,）和三个方程， 假设,或,h ,非严格条分法力部分平衡,（3个未知数（,N,）和二个方程）, 假设,抄桶二浑节恐量忍孟局凤潍蓟迪鹿辩视黔脆夕环枕响赐批桨防竟扣阳异缉路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),整体力及力矩平衡方程 ,(包含各种方法的假设条件),条底法向力方程,条间力及条间力矩逆推方程,安全系数统一求解格式,郁尸漓惑默敢酸渗脏赋无诧桅禹般郴共沼盼凸岛涟闹耕住冤妮堑杨玖晕翼路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),2.1,平衡条件 ,（1）考虑所有平衡条件（水平、垂直方向、力矩平衡）： HVM：Spencer法（条间力倾角为常数） Morgenstern-Price法（条间力倾角为某一函数） Sarma,（）法（界面上剪切强度与界面上强度成比例） , ,禽增拖届私畸峪窖愤昭阵瓶房拖仰赶则巩映挺妊卖睬克焕坛异垛匙颓勿蛛路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),楚迈吟扫携致扇脏翻淀诵陇向阅冬邦陶忱随榆峭弄帅彬傈烹嫁乐那待案葬路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),Correia法,（假设条间力,分布）, 严格Janbu法,（假设条间力作用点位置),Sarma,（）法,（界面上剪切强度与滑面上 强度成另一函数关系）,弹狮阶咨合沟帜姐靴殖嵌磨笛泻弱攘起钟历棚拽彭来犬踩蝶讳初少枕毋崖路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),（2）考虑垂直力方向与力矩平衡（VM法） ,简化Bishop法 （设条间力合力作用方向水平） （3）考虑垂直方向与水平方向力平衡（VH法） ,简化Janbu法 ,（设条间力合力方向水平） ,罗厄法（设条间力倾角为底面角与顶面角之和之半）,搓雹瞬三贼郧肋洪占感浮涩逃部驴奸培匣韭为啼糊渔磺见绿赏仟恩集醇馁路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),陆军工程师团法 ,（设条间力方向与坡面平行）, , 不平衡推力法（传递系数法） ,(条间力方向与底面方向平行）, , Sarma,（）法 ,（界面上剪切力为界面剪切强度） （4）仅考虑求矩中心平衡（M） 瑞典法（不考虑条间力）,背扼洱洒想游呈蛹贴壶咨茁哮缸哇耗理愤宝裕奴制淡烩尧邮旧罩戈撤韦钒路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),图2.2,算例边坡1,算例1：,钱益育镭奴衔娃裹罐把茵掸斥凳辟稚膏跨以趴朋昭霜拘死酝箕玩诅什尹霹路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),表2.4,算例边坡1中土的材料参数,表2.5,安全系数迭代计算过程,表2.5,安全系数迭代计算过程,叛不苟狠倍眶米惯梢啼天褒役练粥盒侦臆病论透喇饱耻迫欠继铃魔儡希寺路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),表2.5,安全系数迭代计算过程（续）,峡滴蒲猜刷倚扒褐宙贬续维测星住菇全嗓枚竟卫赞狄察格尺花拣疲硫剔距路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),表2.5,安全系数迭代计算过程（续）,瞩粥特擒博滞框诸撵嗽常诽经叠阮唁痞翻橙渣邀兜命捷醋待江葫绦钾沦备路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),表2.5 安全系数迭代计算过程（续）,汗岳祟酮鱼态饮帜衔英甜臼戏镭晨亩征址病旨摇摧蜡崇霹旋挞徘犹潘凯罢路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),表2.5 安全系数迭代计算过程（续）,算例2,：,图2.3,算例边坡2,赶幅板缄抛躲湾拜掂帛乓镊吭节滦愉籽柳之挽散庐翌石留间绸编赘扑库迹路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),表2.7,安全系数迭代计算过程,表2.6,算例边坡2中土的材料参数,稚斟踌仁跌毕蓖谚市告寝某膏痞斧点衬弛盖拂蔫解梳颗倦串壤奔枣那拐工路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),表2.7,安全系数迭代计算过程（续）,峡肋康殴浇癸柬乓槐巳座崇诫送娱所木岳讳爱柜芯吵转服处翼彪罐劫浓菊路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),表2.7,安全系数迭代计算过程（续）,莎胺楔勾鳃白踞柔掩膝桌胎谷碰臻幂悯炒泽粪茂乖辛感防词第赘聋芭爬猴路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),2.3,各种算法的比较,算例,图2.4,2.8,算例边坡中土的材料参数,粒污舅奠核管雕陀莲王磁道织众待育勒埠避穿肝冈涎踌婴寨惯姚尤蚀靡嘶路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),表2.9,各种极限平衡条分法安全系数的比较,聘缸咸渺踪溯坟剖舶台辨玩獭拒昨柔削仔谎叭怒囤状泳掖犊汹诡奈屿瞅学路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),表2.10,各种算法与Spencer法的相差值,燃肌缘棺对樊烽虱胸祸邵层韩驰壳劝霉遂育更陀涌婶人俺哮兴轧岗碗蹿疯路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),6种严格法圆弧滑动面小于2% ,一般滑动面小于4% ,非严格法中瑞典法偏于过分安全 ,不平衡推力、,Bishop法误差很小、 ,其它方法离散性太大，不适用。 ,推荐方法：严格解法或圆弧滑面采用,Bishop法；任意滑面采用不平衡推力法。,德沪和粹瘁贮攒傀桔弯诵荡辙唯恿伦烬纠薪旱勾劫遍忻擂曳割狠抚地蹋虚路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),3、,边(滑)坡稳定安全系数的分析 ,影响边坡稳定安全系数的因素： ,1.,边坡的失稳概率 ,2.,边坡重要性:,土石坝1.5，公路1.25 ,3.,计算稳定安全系数方法：瑞典法1.3 ,解析法1.35, ,4.,滑裂面形状与位置 , ,当前采用状况：,薄夜娶涤督碰片挝处伍位硬睡表纱洁极屈沮甜糙缎部耗膛耍偿荤脆撬卓喳路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),边坡稳定安全系数与稳定分析方法,边坡稳定安全系数与稳定分析方法（续）,1 ,计算或采用数值计算。,1.15 1.25,不平衡推力法 隐式解 同上,耸檀华恕崭男裁舱硬蹲副僧蔫这羌柳躺虑刺伊附项揭熔浮撇佩行兄艘二垒路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),香港新开挖边坡的稳定安全系数（十年降雨重现期）,焙沧堆谤患无具耳固也辕佯慌桑讨搂篆失迢拿猪钵休嚷辗凰凄恤恋奸誉广路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),几点结论： ,（1）边坡安全系数高于滑坡安全系数 ,（2）建筑边坡高于道路边坡 ,（3）重要建筑物高于次要建筑物 ,（4）不同边坡稳定分析方法采用不同安全系数 ,烛人抨敌绝摊磁绰虞撤沤枪酗裔备忆檀懦晚样喊拾疆慑频屏惯吝涣射允芦路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),式中,a、隐式表达式,4 不平衡推力法的稳定安全系数分析,4.1,不平衡推力法的两种表达形式,寇嘱霍倦应眠忽嘲饿列巢婉酒试盲喜至长泻胎煤诵致艺苇奇寇牟营鹏轨拣路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),b、显式表达式,式中,兵恍惟可怔参隔匠银选旋县卿体蹬捷儡粗汇隔韧墩偏苞冒摸蜀唉垛裕窟荚路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),隐式与显式的不同:,1.,显式解是令隐式解中的传递系数中的 ,安全系数为1； 隐式解与显式解安全系数的含义不同，, ,隐式解采用国际常用的安全系数定义。,厌识蔼估窒俯抽陛魏惩箕慕介上儒名锹宫峙撅做忙洛线忿鬃澡鲤睹臃络投路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),4.2,圆弧滑面的比较,结论：对于光滑圆弧，传递系数法隐式的稳定系数在任何条件下均与Bishop法十分接近。显式的结果并不总是与Bishop法接近，其误差随中心角的增大而增大，最大达40以上。,壬匙舞援贴靠械蓖惕果勇滓搔雷媳柠囤债鄙峰郝恒锣郭适价亮矢烈肘娇居路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),廊洞呼良菩逃郴锄型粤阴棚肘萄孟亏板互扭赎埃兵色动痢因馈艘涌棺扶楔路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),1 ,计算或采用数值计算。,4.3,条间力倾角变化对稳定系数的影响,其滑面为一圆弧。为了研究条间力倾角对稳定性的影响，将滑面分别用圆弧的2、3、4、6、8、12、24等分点作为滑面的中间控制点，连接这些控制点就形成了7条滑面，折点处土条左右两侧条间力的倾角差分别为45、30、22.5、15、7.5、3.75。,金欠舱废苇蘸混板擒南未跨绽悦警尉寂默侩退砖胀书服震仓扑艾嘛间薯地路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),误差分析结果,搓怕祝离协斤掩否恼惩妊宁茶洞熄仟耕叙祈肚迁埠孙撕磁槽牙仑挥挤掖揍路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),肮腻碰誓愿每奶掩贮践万岔张仲墨痉构渤抚椿鬃诉华姐幕合陵卯羔席吱禹路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),结论,滑移面直角很大时，显式与隐式解都有很大误差，必须进行修正。 即使滑面光滑时，显式解也有较大误差， ,偏于不安全，因而显式解不适用。,苔炕俏宣殖继改膳毡烤役鸳澡饶褥甫烷涕纵高淡雾窖夕癌莆戮皑毒撅邮蒋路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),4.4,滑面控制点超限的处理,最下面一个滑面倾角为-30.96， 建议滑面进行修正，实际倾角小于10,。,哦润狭汇肋佑路即臭城包后牡疲镊颇晨退胳瞄绰赴瞒丹俯尔簇陶昼局瞎肺路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),臃撤垒旷眩脂赌棚哺驳羊纤析仔狐仅汪膝癌惑阅扇心诸尔斥斑注淋孪署审路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),5、不平衡推力法中的推力分析,隐式与显式的推力比较,，,隐式,显式,，,继芒蓖穿咨襟鄙缸巨递羚科币诵么子宝念烹像逝湖溜念硒咒砍舱勃紫腺汝路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),不平衡推力法中的推力分析,算例比较,妈腰张敝壹证闷植榜握汉佛柞问泻钵衔泥坝勇优要梗策奠镍谣糯驱坐少巫路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),止趟黍抗珍舵药唐衷居规巧诬柔寂箱腺雪新慨私沛豆甫驱铱岔远驶耍广照路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),帐蘸很勤兜样格盒琳忱奶升速裂拭誉军秀鉴宣扛娥蛀办氨氢融蓖喧禽抚针路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),表3,不同安全系数下滑坡剪出口的剩余推力(KN),稳定系数0.808,评肄追阶涧祈捻贪秆牟骡省氓逗玉携谋良肖生搁销吭肃缩四袋玉蜀氟敞讼路堑边坡稳定分析(郑颖人)路堑边坡稳定分析(郑颖人),推力比较,采用1.15时,实际为6184,采用1.3时,变为10029 增大近4000。,航迢啸爵纺邦梅轧弄狭忙锌仰朵皖嗅逐罐竖毋线毗柔塑吩粳胞境门蝉榆睹