边坡加固支挡结构分析计算方法

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1、边坡工程作为重要的辅助工程在道路、水利、国防、矿山等领域广泛出现。为了保证主体工程的正常运营，边坡的安全性与否至关重要。如何评判边坡是否安全，或者说边坡的稳定性状况如何？对于不稳定的边坡又该如何处置？第八讲边坡稳定性及加固支挡结构分析计算方法极限平衡法边坡稳定性分析3类方法：刚体分析理论，计算前提条件：滑面位置已知数值模拟法概率论法建立数值分析模型，进行数值计算。常见方法：有限单元法、有限差分法、离散元法、DDA法、MEM法以可靠度理论为基础，建立边坡稳定的极限状态方程，再进行边坡稳定的可靠度或失效概率分析。需要对大量参

2、数的数理统计，操作较麻烦。8.1简单边坡的稳定分析1）土质边坡圆弧滑动：条分法:Fellenius法、Bishop法平面滑动：简单极限平衡法粘性土边坡砂性土边坡关键计算量：实际抗滑力矩（下滑力矩）极限抗滑力矩即不计条间作用力对滑动中心的力矩及对滑面上正压力Ni的影响。基本假定：稳定系数定义：Ks＝极限抗滑力矩/实际抗滑力矩（等于下滑力矩）同一土条两侧的条间力，大小相等，方向相反，作用于一条直线上。应用注意：同一坡体坡中存在多个潜在滑面，逐个计算，找出其中稳定系数最小值者为坡体稳定系数，对应滑面为最危险滑面或叫临界滑面，相

3、应圆心即为临界圆心。简单土坡的试算搜索简易经验办法：（1）Φ＝0的土体，临界滑面经过坡脚，根据坡角及a、b两角确定临界圆心位置。（2）Φ>0的土体，临界滑面一般仍经过坡脚，在EO线的延长线上任取点试算临界圆心。关键点：（1）稳定系数定义为K＝Si/τi，在各土条滑面上相等；（2）单个土条竖向力的平衡；（3）整体力矩平衡，即各个土条所受力对滑动中心的力矩代数和为零。注意：在迭代试算过程中，对于起抗滑作用的土条，即αi<0时，应注意分母项mi是否会趋近于零？若是，则K计算式无效。一般若出现mi不大于0.2情况，K值就会产生很

4、大误差，Bishop法失效，应考虑采用别的稳定性分析方法。2）平面滑动的岩石边坡极限平衡法：抗滑力部分、下滑力部分稳定系数定义：K＝极限抗滑力/实际抗滑力（等于下滑力）极限抗滑力部分：摩擦力（重力的正压力分量对应的抗滑部分）+粘聚力下滑力部分：重力的下滑分量边坡稳定系数的定义问题：（1）Fellenius法－极限平衡法可用（2）Bishop法－极限平衡法可用（3）强度储备法－数值模拟分析多用、极限平衡法可用8.2两种常见加固支挡结构的分析计算1）锚杆（土钉）的力学分析主要目的：计算锚拉力力学分析模型极限平衡分析设计安全系

5、数关键在于分析锚拉力对于边坡稳定的作用即：将锚拉力引入基本平衡方程中比较加固前后的情况：加固前：加固后：注意实践中的另一种表示方法，即把锚固力作用的部分全部放在分子上，下同。比较加固前后的情况：加固前：加固后：2）抗滑桩的力学分析主要目的：分析结构内力锚固段受荷段关键点：（1）力学分析模型：悬臂桩法、地基系数法近似计算，坡体推力可按传递系数法计算弹性地基梁法k法——k保持常数（硬质岩层、未受扰动的硬粘土层）m法——m保持常数，k沿深度线性变化（硬塑－半坚硬的砂粘土、碎石土等）水平弹性地基系数：（近似）（2）弹性桩与刚性桩

6、的区别αh2≤2.5为刚性桩αh2>2.5为弹性桩桩身变形系数m法：k法：βh2≤1.0为刚性桩βh2>1.0为弹性桩桩身变形系数b、d≤1时b、d>1时bBP土中桩刚弹性分辨点（3）桩端（底端）边界条件xyQ0M0B（i）自由端：M=0；Q＝0（ii）铰支端：M=0；x＝0（iii）固定端：φ=0；x＝0（4）具体算法刚性桩法计算：桩体绕桩身某一点发生刚性转动，有转角及转动中心位置两个未知量，根据静力平衡条件直接解得。前提：若桩体刚度相对周围岩土体大得多，视为刚性体，不计自身挠曲变形。内容：主要分析段为锚固段，包括桩侧

7、抗力分布模式、桩身剪力与弯矩分布模式。弹性桩法：基本法、无量纲法基本法：用弹性地基梁理论计算xyQ0M0B微分平衡方程：k法：m法：滑动面地基应力与位移间成线性关系由挠曲微分方程可推导出无量纲法：基于弹性桩的线弹性小变形假定，桩身变形及内力、岩土体抗力、桩顶端荷载之间应为线性关系，可采用量纲分析原理建立待求量的基本表达式，表达式中含有有明确物理意义的无量纲系数，再结合桩端的边界条件确定出各待求量的具体表达式。适于弹性抗力系数k随深度变化的各种情况。（5）m法滑面上部有覆土的弹性抗力系数的处理前述的m法分析中，取k＝my，

8、在y＝0处，k＝0。xyQ0M0BS滑动面实际上，在y＝0处，k不为0。采用线性外延的方法处理，处理后新的计算桩顶端处仍为k＝0，仍可用前述m法及其公式，但需先解出延展虚拟点处的截面的位移及内力。h2hSkS＝0xS、φS、QS、MSxyQ0M0BS滑动面AA截面处的原条件：Q（y’）＝Q0，M（y’）＝M0X’y’