基于传递系数法的边坡稳定性分析

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1、基于传递系数法的边坡稳定性分析杨义辉1，唐树名2(1.重庆交通大学，重庆400074;2.招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆400067)摘要:传递系数法是一种较为常用边坡稳定性分析方法。简要地介绍传递系数法及其在边坡稳定性分析中的应用，在不考虑地下水和考虑地下水两种情况下计算同一处边坡断面，并对两者作出了对比分析，进而讨论传递系数法在分析边坡稳定性时的局限性和应注意的问题。关键词:传递系数法;安全系数;稳定性;对比分析中图分类号:U416.1+4文献标识码:B文章编号:1673－6052(2013)07－0020－02(2)1引

2、言边坡治理是一项技术复杂、施工难度大的灾害Ti=Wisinα基本假定2.1防治工程，而边坡稳定性分析又是边坡治理的前提和基础。目前边坡稳定性定量分析有以静力学分析为基础的极限平衡分析法，还有以一定的力学本构模型和几何模型为基础的数值计算法。传递系数法是极限平衡分析法中的一种，又称不平衡推力法或折线法，它适用于刚体极限平衡边坡稳定性分析。该法计算简单，能判断边坡的稳定状态，且能为边坡的治理提供下滑推力的计算，因此在工程中得到了广泛应用［1］。传递系数法是针对滑面为折线形的条件下提出的，其基本假定［2］为:(1)将滑坡稳定性问题视为平面应

3、变问题;(2)在顺滑动主轴方向的纵断面图上，按滑带产状和岩土性质，划分为若干铅直条块，由后向前计算各条分界面上的剩余下滑力，即为该部位的滑坡推力;(3)条块横向按每米宽计算，不计块体两侧的摩阻力;(4)视体为连续无压缩介质，由后向前作整体滑动，不计滑体内局部应力;(5)每条块的下滑力方向与条块滑带平行。2传递系数法传递系数法是滑坡分析和处理的常用方法，其计算图为折线形(如图1)。其中，Wi为自重，Ni为自重的法向分量，Ti为切向分量。2.2计算方法方法一:不考虑地震、地下水的影响，参照(1)Ni=WicosαGB50021－2001的

4、计算式:n－1n－1∑(Ｒi∏ψj)+Ｒni=lj=1(3)FS=n－1n－1∑(Ti∏ψj)+Tni=lj=iψj=cos(αi－αi+1)－sin(αi－αi+1)tanφi+1n－1(4)(5)∏ψj=ψi·ψi+1·ψi+2j=i方法二:计算基本公式如公式(3)，同时考虑地下水的影响，由赵广春等［3］所列公式，如下:图1传递系数法计算简图n－1n－1∑{{[Wi((1－γui)cosαi－ksinαi)－ＲDi]tanφbi+cbili}∏φj}+Ｒni=lj=1(6)FS=n－1n－1∑{[Wi(sinαi+kcosαi)+

5、TDi]∏ψj}+Tni=lψj=cos(α－αi+1)－sin(αi－αi+1)tanφb(i+1)/(7)j=in－1∏(8)ψj=ψj·ψi+1·ψj+2……ψn－1j=iFS式(3)～式(8)中:FS—滑坡稳定系数;第7期杨义辉等:基于传递系数法的边坡稳定性分析·21·Ｒi—作用于第i块段的抗滑力(kN/m);φi—第i块段滑带土的内摩擦角(°);Ti—作用于第i块滑动面上的滑动分力(kN/表1用方法一计算边坡稳定系数SiliNiTiFSiαiψiγ12345678922222222222222222253.8739.4822

6、.0136.1826.1520.4729.8728.8623.582719153331581415－729.0612.5823.6414.628.905.466.866.514.08－0.9810.9930.9730.9970.9230.6711.0010.9011055.97821.24467.72667.55493.13238.64637.62613.29514.89538.04282.78125.33433.51296.30381.91158.98164.33－63.22m);ψj—传递系数;αi—第i块段滑动面夹角;Di—作用

7、于第i块段的动水压力(kN/m)。在式(6)中，由于考虑了地下水的影响，根据章勇武、赵广春等［2～3］，计算时动水压力可按下式:1.03102243.89－96.410.997953.69－151.05(9)Di=γwhwilisinβi表2用方法二计算边坡稳定系数2式(9)中:γw—水的重度(kN/m);hwi—水头差(m);li—水平距离(m);βi—第i块段的水力坡度角(°)。在计算范围内，水力坡度角的正切等于水流线变化点的水头差(hwi)与水平距离(li)的比值。计算方法:在一个条件滑体内水力坡度角相同时，取该水力坡度角;在一

8、个条件滑体内水力坡度角不同时，取几段分别计算，再求和，每段取各自对应的水力坡度角及相应的参数。iαiliψihwiDiNiTiFS123456789102719153331581415－7－929.0612.5823.6