利用labview计算边坡安全系数

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1、利用LabVIEW计算边坡安全系数　　摘要：针对简化Bishop条分法计算过程的复杂、工作量大的缺点，根据LabVIEW数据计算的优势，通过各种图形符号连线的编程，生成安全系数计算的应用程序，实现对边坡的安全系数的计算。实验表明，此方法简单易行，可以大大的提高运行速度，并且计算结果与手算十分接近。关键词：LabVIEW；Bishop法；安全系数中图分类号：P624.8文献标识码：A文章编号：1引言土坡稳定分析方法主要有极限平衡法、极限分析法和有限元法等方法，目前最常用的是极限平衡法。极限平衡法的一般步骤是先假

2、定土坡沿某一确定的滑动面滑动，根据滑动土体的静力平衡条件和摩尔--库伦破环准则计算滑动面滑动的可能性，即安全系数的大小。众所周知，计算边坡安全系数的极限平衡法，包括简单条分法、Bishop条分法、Janbu条分法、瑞典条分法等简化方法。其中，瑞典条分法和Bishop条分法的应用更为普遍。而且，大量实际边坡稳定分析计算表明，对于圆弧滑动面，简化Bishp法计算结果与满足所有平衡条件的严格的极限平衡法，如Janbu法的计算结果相当一致。6简化Bishop法是英国著名土力学专家A.W.Bishop[1]于50年前提

3、出的边坡稳定计算方法，这个方法在工程中一直得到广泛的应用，被认为是计算圆弧滑动面安全系数最好的方法，因为它既简单又有很高的精度。简化Bishop法是一种条分法，在边坡安全系数的迭代过程中，需要对每一条块求和，计算比较繁杂。采用LabVIEW编写生成的边坡安全系数计算的应用程序，可以提高计算速度。本文对于简化Bishop法，通过LabVIEW软件来实现边坡安全系数的计算。2简化Bishop条分法的基本公式Bishop是一种适用于圆弧滑动面的滑坡稳定性分析方法[2]。Bishop考虑土条间力的作用，如下图所示，、

4、分别表示土条间的法向和切向条间作用力，为土条的水平作用力，为土条水平力的作用点到圆心的垂直距离，为土条水平力的作用点到圆心的水平距离，表示圆弧的半径，为土条的宽度，为土条的圆弧边长度，为土条与水平面的夹角。Bishop法计算图示分析土条的作用力，根据土条ide竖向力平衡条件可得因为，所以可得令则6利用土条i的力矩平衡，得这里因此上式中的及是未知的，个秋节上有困难。Bishop假定土条间的竖向剪切力均略去不计，即，然后得到ɦ

5、72;利用LabVIEW编写简化Bishop的安全系数计算公示LabVIEW(LaboratoryVirtualinstrumentengineeringworkbench)是一

6、款开放式的虚拟仪器开发系统应用软件，它为设计者提供一个便捷、轻松的设计环境，利用它设计者可以像搭积木一样，轻松组建一个测量系统或数据采集系统，并可以任意构造仪器面板，而无须进行任何繁琐的计算机程序代码的编写，从而可以大大简化程序的设计。它主要应用于数据采集与仪器控制、测试测量、数据分析、数据表达及监测和控制等领域。它应用图形语言，即各种图表、图形符号、连线等编程，界面非常直观形象。在利用编程过程中，可以利用常用的框图模块来制定各种功能[3]。6在LabVIEW中开发的程序都是一个VI（虚拟仪器），其扩展名默认

7、为.vi。所有的VI中都包括前面板、程序框图和图标3部分[4]。前面板是图形用户界面，用户可以在前面板上操作一台设计好的虚拟仪器。程序框图中包含实现VI功能的图形化源代码。在程序框图中，通过连线将一些函数或子VI连接起来，并结合一定的程序结构，实现所需要的各种功能。前面板上的控件在程序框图中有其对应的图标和端口。在使用Bishop法计算土体安全系数时，土体的基本参数必须先知道，例如，土体重度、土体粘聚力、土体摩擦角。首先将土条的参数输入一个文本文件中，包括土条圆弧边的长度、土条高度以及土条与水平面的夹角。然后

8、在LabVIEW前面板上添加几个数值输入控件，用于输入重度、粘聚力、摩擦角、Fs初始值；添加一个数值显示控件，用于显示Fs最终值；添加一个文件输入控件，用于输入土体参数的文本文件。最后在程序框图上，添加一个While循环结构、两个For循环结构。按照1中的简化Bishop法的计算公式，将程序框图上的所有函数和子VI连接起来。Labview的连接图示如下图：前面板：6程序框图：3算例文献[5]中的算例