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1、探讨与分析GEOTECHNICALENGINEERINGWORLDVOL112No12边坡与滑坡稳定系数定义的分析方玉树(后勤工程学院)摘要目前在实际工程中用到和在有关文献中出现的边坡与滑坡的稳定系数定义有多种。对这些稳定系数的定义进行了分析。研究表明,对考虑条间力的非平面滑动,边坡与滑坡稳定系数的定义只能是强度参数调整系数。关键词边坡滑坡稳定系数强度参数调整系数边坡与滑坡的稳定性常常用稳定系数来评价。面应力极限平衡方程为:对平面滑动,稳定系数简单地定义为滑面上全部抗S=cc+RtanUc(1)滑力与滑动力之比;对不考虑条间力的圆弧形滑动,cc=c/Fs(2)稳定系数简单地定义为滑面上全
2、部抗滑力矩与滑动tanUc=tanU/Fs(3)力矩之比。若对非平面滑动考虑实际上存在的条间式中,c,U)滑面粘聚力和内摩擦角;cc,Uc)调力,则需要对稳定系数重新定义,因为要求出稳定系整后的滑面粘聚力和内摩擦角;R,S)滑面正应力数需要建立各条块力平衡方程,不重新定义稳定系和剪应力;Fs)稳定系数。数,各条块力平衡方程便不能建立。目前在实际工强度参数调整系数的特点是:1)调整的是土性程中用到和在有关文献中出现的稳定系数定义有沿参数而不是重力等荷载的某一分力,因而不违背力整个滑面的抗剪强度与实际产生的剪应力之比(或的分解和合成原理,能建立条块力平衡方程,相应稳沿整个滑面的抗剪强度与保持
3、平衡所需要的抗剪强定系数是力平衡方程的解;2)只调整抗力项(抗剪[1~3][4~6]度之比)、强度调整系数(强度折减系数)、强度项)而不同时调整抗力项和作用项(抗剪强度[4,5]下滑力调整系数(下滑力超载储备系数)、超载项和剪应力项),故总是正的确定值。[1,4]系数(超载储备系数),给人的印象是:稳定系数2.2滑面抗剪强度与剪应力之比的分析定义有多个选项,可以根据边坡与滑坡演变过程中根据Bishop等人给出的滑面抗剪强度与剪应变化因素的不同进行选择。[1~3]力之比这个稳定系数定义,有:定义为强度调整系数的稳定系数是这样的系Fs=(c+RtanU)/S(4)数:粘聚力和内摩擦系数这两个
4、抗剪强度参数按除由(4)式只能写出如(1)式表达的滑面极限平以该系数的方式调整后滑面刚好处于极限平衡状衡方程而不能写出如(5)式和(7)式表达的滑面应态。因此强度调整系数实际上是强度参数调整系力极限平衡方程:数。为明确起见,本文将强度调整系数称为强度参S=cc+RctanU(5)数调整系数。Rc=R/Fs(6)稳定系数定义是边坡与滑坡稳定性分析及治理Sc=c+RtanU(7)设计的基础。本文对上述稳定系数的定义进行了深Sc=FsS(8)入的分析,根据分析结果给出了稳定系数定义唯一式中Rc)调整后的滑面正应力;Sc)调整后的性的结论。滑面剪应力。1强度参数调整系数及滑面抗剪强度与原因是:条
5、块重力等荷载对滑面剪应力与正应力均有贡献,(5)式只调整滑面正应力,(7)式只调剪应力之比的分析整滑面剪应力,都必将导致力的分解和合成原理不1.1强度参数调整系数的分析能得到遵守。因此,Bishop等人的定义只能理解为根据强度参数调整系数这个稳定系数定义,滑强度参数调整系数,稳定系数采用Bishop等人的定1收稿日期22008-07-1724岩土工程界第12卷第2期探讨与分析义就是将稳定系数定义为强度参数调整系数。式中Fs1,Fs2)强度参数调整系数和滑面剪应力与对考虑条间力的非平面滑动,除传递系数法之正应力增大系数;n)条块数量;Ti)条底切向力;b.下滑力调整法外,迄今各种条分法乃至
6、计算稳定系滑面剪应力与正应力增大系数与滑面粘聚力折减系数的有限元法采用的稳定系数定义均是强度参数调数等效),即使存在,也不适用于超载系数。整系数。事实上,滑面剪应力与正应力增大系数与强度参数调整系数并没有由(11)式或(12)式表达的关2超载系数的分析系。二者具有上述关系的条件是:对应于滑面剪应2.1超载系数不等效于滑面剪应力力与正应力增大系数的条块底面法向力与对应于强与正应力增大系数度参数调整系数的条块底面法向力是同一个值(即定义为超载系数的稳定系数是这样的系数:荷存在一个相同的Ni)。这一条件对考虑条间力的非载按乘以该系数的方式调整后滑面刚好处于极限平平面滑动是不满足的。例如:对圆弧
7、形滑面,假设条衡状态。把稳定系数定义为超载系数只是人们的一间力方向水平,各条块以重力为荷载。根据条块垂种设想,目前还没有一种方法采用了这样的定义。直方向力平衡方程,对应于强度参数调整系数的条由于滑面剪应力与正应力均和重力等荷载有块底面法向力N1i为关,超载系数容易误解为和滑面剪应力与正应力增Wi-ciLisinAi/Fs1大系数等效。其实,对考虑条间力的非平面滑动,超N1i=(13)cosAi+tanUisinAi/Fs1载系数和滑
