土质边坡滑动面的确定方法及实例

土质边坡潜在滑动面确定方法及实例0引言由凝聚性土类组成的均质或非均质土坡，一般假定它的稳定问题是平面应变问题。大量研究表明，土质边坡的滑裂面为曲面，其中均质土坡可简化为圆弧面。用极限平衡理论分析边坡稳定性时，无论用瑞典条分法(CFellenius｝，Bishop法，或Janbu法，其关键在于确定潜在滑动面及其对应的最小安全系数。如何较快地确定潜在滑动面圆心的大概位置，确定潜在滑面的形态和位置，对于土坡的稳定性评价具有重要意义1作图法1.1理论依据对于均匀土质边坡，坡面开挖后(图1)，坡面A点处于单向应力状态，其上的作用力。为大主应力。当单元体剪应力达到土体抗剪强度时就发生破坏，其c潜在滑面一般通过坡脚。破坏面与大主应力作用方向即坡面夹角为：0=450—堕 （1）2 ''—ad/IS图E破亦而与坡而关瓶国1.2作图步骤根据上述理论分析，利用作图法确定滑面(图2)的具体步骤为：根据⑴式求出0，作直线BB’垂直于BC，过B作BC’与BB’成0夹角；在BC上任取点M，作MT与铅垂线成0夹角，交BC’于C点；过A作AK与坡面AB成0角；在AK与MT上，分别从A点和C点起，以任意等长a取线段AP,PU和CL,LQ;分别过P,U作AB平行线，过L,Q作BC平行线，交E和F点，连EF交AK于点S;过点S作MT的平行线交BC’于N;过A作AK的垂线，过点N作sN的垂线，交于0点。以0为圆心，以OA为半径作圆弧AN交BC于DOAND就是所求的潜在滑动面。

2对数螺旋线法对于土质边坡，其潜在滑动面除可为圆弧外能还可能为对数螺旋线（图3）,其方程为：r=ae毋 ⑵式中a、k为常数；^为螺旋线半径与水平线的夹角。螺旋线上任一点B的切线与过该点的半径r的夹角为中，与该半径r垂线的夹角中就是破裂面上的内摩摔角中。显然有：LHFW=耳上式代入LHFW=耳上式代入（4式，则有因过C点的切线与垂线夹角3很小，故取3=3.B是坡脚A点的切线与水平3俳式对『求•导君TOC\o"1-5"\h\z方向的夹角，按经验公式计算：8=0.卯+0.201甲a+0.265a+0.087 ⑺式中坡角a和摩擦角中单位为弓瓜度。\o"CurrentDocument"根据图3.6=甲+①;。=900+甲—8 ..(8)1 2设坡顶地面高度为a,H和b按下式求得H=H+(b一Hcosa)tgi (9)

..(10)b_人H/I-cosatgi)..(10)1—Xtgi.(11)a= = —.(11)e尚icos01—e"cos02 e^e2sin02—e尚isin013自动搜索法利用计算机搜索边坡潜在滑动面，为土质边坡的稳定性评价提供了一种简洁快速的手段。其基木原理如下。3.1确定可能圆心位置根据土坡稳定性分析的研究结果，土坡圆弧滑动可能的圆心位置是(40(40—中P—40).(12)y_(0.8+40—^]H ..(13)" 100)式中中为土的内摩擦角^为坡体高度；6为坡体坡角。坡脚为坐标系圆心，y轴向上为正，x轴正方向指向坡体。此圆心位置即可作为土坡潜在滑动面圆心搜索区•域的中心。3.2确定潜在滑动面在滑动面圆心搜索范围内，按一定规律将这个区域划分成网络，网络上每个结点都是有待试算的圆心。再对不同半径的滑动圆弧进行稳定计算，求得安全系数F,最小的圆心位置及半径。为使求解更为精确，再以所求圆心位置为中心在其更小的范围内划分更细的网络重复上述工作，如此反复逼近真值，使潜在滑面得以确定。4实例分析以三峡库区株归县某土质边坡为例，分别利用上述方法进行分析。其坡体

形态见图4,基木参数:H=19m,坡率m=1:1.2,cx=400,cp=220,c=17kPa,y=18kN/m3。利用上述三种方法确定的最危险的滑动面见图5一图7.图7口眈停*%定的偕的而图［单图7口眈停*%定的偕的而图［单r•mJ神上心芸对于图5-图7确定的最危险滑动面利用瑞典条分法对土坡进行稳定性计算，结果见表1: 表I士帔直定性汁.旌貂果表 ■滑动面确定方法土胶稳定性紊数作图法（图邸him时数端旋找法｛图舟1J04由动搜素法〈图刀1.0045结语对于上述三种确定土质边坡最危险滑动面的方法，经过实