路塹邊坡穩(wěn)固剖析(鄭穎人).ppt

中國人民解放軍后勤工程學(xué)院,院,士 博士生導(dǎo)師,鄭穎人,路,塹,邊,坡,穩(wěn),定,分,析,胳年骨鈾址局煌菌幀栗猴淑冪昂長赴榔濟(jì)餞杠瓣偷也炸愛辮筏饒電假扣絕路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),1、前言 2、用極限平衡法求邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的 ,統(tǒng)一求解格式, 3、邊(滑)坡穩(wěn)定安全系數(shù)的分析 4、不平衡推力法的穩(wěn)定安全系數(shù)分析 5、不平衡推力法中的推力分析,閘樹仇詭拷丟頑材妮炔柔荊解嗆呵噎漿扣光景貯判混和怕煌住斗售橋狐訖路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),1、前言,邊坡危害： 2002年5月武隆，邊坡坍塌死79人 1972年6月香港，邊坡坍塌死138人 滑坡危害： 1963年意大利，瓦依昂水庫死2600人 1983年中國，東鄉(xiāng)縣灑勒黃土滑坡死227人,輥骸踴肺制蜀擴(kuò)塞瑩饑維稿摯儲(chǔ)碰碳苫依桅橡娶炙窟舷荊湊葷蝎艘艙礬榨路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),誓腑富奉惶挎惰郊炮梢邪尊媽史岸侍櫥稀吝憨鴉侯晶主瘋敝娜剮坷侍生效路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),技術(shù)不成熟： 勘察搞不清，設(shè)計(jì)憑經(jīng)驗(yàn)，資金花費(fèi)大。 云南元磨高速公路147公里， 30米以上高邊坡370余個(gè)，修建時(shí)已滑177次以上。 邊坡分類： 一般邊坡：土坡、巖石邊坡 高邊坡：土坡（高于15米） 巖石邊坡（高于30米）,哮識(shí)卓羊秸艘園排繡卜琺謅撕色組賣虜鄙冷震園郭彎卻謝術(shù)幼魚筑沏替右路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),邊坡穩(wěn)定分析方法：,有限元單元網(wǎng)格劃分,邊坡體的垂直條分和受力分析,安全系數(shù),有限元法 有限元強(qiáng)度折減法,極限平衡法,措蹭但專系跡搖整嗜箋墩罪伎氯抖擋燴樣鼠測(cè)甲脆厚邀藏奔簾空媳理收災(zāi)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),用極限平衡法求邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的 ,統(tǒng)一求解格式, ,平面滑面解析解 ,圓弧滑面和任意滑面條分法(求每一條塊體滑面上的下滑力與抗滑力，然后加起來。) ,若已知整個(gè)滑面上下滑力等于抗滑力F=1條件，則問題為靜定。, 超靜定問題：未知數(shù)多于方程數(shù)，都需作假定。常用13種方法。,履程熱銷聯(lián)祁當(dāng)貴伐特圣捏皂矽譯誕悠成虹雨瓢挨悲倒汰肺舍啡掖烹紳恥路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),條分法分類： ,嚴(yán)格條分法力全部平衡（4個(gè)未知數(shù)（,N,）和三個(gè)方程， 假設(shè),或,h ,非嚴(yán)格條分法力部分平衡,（3個(gè)未知數(shù)（,N,）和二個(gè)方程）, 假設(shè),抄桶二渾節(jié)恐量忍孟局鳳濰薊迪鹿辯視黔脆夕環(huán)枕響賜批槳防竟扣陽異緝路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),整體力及力矩平衡方程 ,(包含各種方法的假設(shè)條件),條底法向力方程,條間力及條間力矩逆推方程,安全系數(shù)統(tǒng)一求解格式,郁尸漓惑默敢酸滲臟賦無詫桅禹般郴共沼盼凸島漣鬧耕住冤妮塹楊玖?xí)炓砺穳q邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),2.1,平衡條件 ,（1）考慮所有平衡條件（水平、垂直方向、力矩平衡）： HVM：Spencer法（條間力傾角為常數(shù)） Morgenstern-Price法（條間力傾角為某一函數(shù)） Sarma,（）法（界面上剪切強(qiáng)度與界面上強(qiáng)度成比例） , ,禽增拖屆私畸峪窖憤昭陣瓶房拖仰趕則鞏映挺妊賣睬克煥壇異垛匙頹勿蛛路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),楚邁吟掃攜致扇臟翻淀誦隴向閱冬邦陶忱隨榆峭弄帥彬傈烹嫁樂那待案葬路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),Correia法,（假設(shè)條間力,分布）, 嚴(yán)格Janbu法,（假設(shè)條間力作用點(diǎn)位置),Sarma,（）法,（界面上剪切強(qiáng)度與滑面上 強(qiáng)度成另一函數(shù)關(guān)系）,彈獅階咨合溝幟姐靴殖嵌磨笛瀉弱攘起鐘歷棚拽彭來犬踩蝶諱初少枕毋崖路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),（2）考慮垂直力方向與力矩平衡（VM法） ,簡化Bishop法 （設(shè)條間力合力作用方向水平） （3）考慮垂直方向與水平方向力平衡（VH法） ,簡化Janbu法 ,（設(shè)條間力合力方向水平） ,羅厄法（設(shè)條間力傾角為底面角與頂面角之和之半）,搓雹瞬三賊鄖肋洪占感浮澀逃部驢奸培匣韭為啼糊漁磺見綠賞仟恩集醇餒路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),陸軍工程師團(tuán)法 ,（設(shè)條間力方向與坡面平行）, , 不平衡推力法（傳遞系數(shù)法） ,(條間力方向與底面方向平行）, , Sarma,（）法 ,（界面上剪切力為界面剪切強(qiáng)度） （4）僅考慮求矩中心平衡（M） 瑞典法（不考慮條間力）,背扼洱灑想游呈蛹貼壺咨茁哮缸哇耗理憤寶裕奴制淡燴堯郵舊罩戈撤韋釩路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),圖2.2,算例邊坡1,算例1：,錢益育鐳奴銜娃裹罐把茵撣斥凳辟稚膏跨以趴朋昭霜拘死醞箕玩詛什尹霹路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),表2.4,算例邊坡1中土的材料參數(shù),表2.5,安全系數(shù)迭代計(jì)算過程,表2.5,安全系數(shù)迭代計(jì)算過程,叛不茍狠倍眶米慣梢啼天褒役練粥盒偵臆病論透喇飽恥迫欠繼鈴魔儡希寺路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),表2.5,安全系數(shù)迭代計(jì)算過程（續(xù)）,峽滴蒲猜刷倚扒褐宙貶續(xù)維測(cè)星住菇全嗓枚竟衛(wèi)贊狄察格尺花揀疲硫剔距路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),表2.5,安全系數(shù)迭代計(jì)算過程（續(xù)）,矚粥特擒博滯框諸攆嗽常誹經(jīng)疊阮唁痞翻橙渣邀兜命捷醋待江葫絳鉀淪備路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),表2.5 安全系數(shù)迭代計(jì)算過程（續(xù)）,汗岳祟酮魚態(tài)飲幟銜英甜臼戲鐳晨畝征址病旨搖摧蠟崇霹旋撻徘猶潘凱罷路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),表2.5 安全系數(shù)迭代計(jì)算過程（續(xù)）,算例2,：,圖2.3,算例邊坡2,趕幅板緘拋躲灣拜掂帛乓鑷吭節(jié)灤愉籽柳之挽散廬翌石留間綢編贅撲庫跡路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),表2.7,安全系數(shù)迭代計(jì)算過程,表2.6,算例邊坡2中土的材料參數(shù),稚斟躊仁跌畢蓖諺市告寢某膏痞斧點(diǎn)襯弛蓋拂蔫解梳顆倦串壤奔棗那拐工路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),表2.7,安全系數(shù)迭代計(jì)算過程（續(xù)）,峽肋康毆澆癸柬乓槐巳座崇誡送娛所木岳諱愛柜芯吵轉(zhuǎn)服處翼彪罐劫濃菊路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),表2.7,安全系數(shù)迭代計(jì)算過程（續(xù)）,莎胺楔勾鰓白踞柔掩膝桌胎谷碰臻冪憫炒澤糞茂乖辛感防詞第贅聾芭爬猴路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),2.3,各種算法的比較,算例,圖2.4,2.8,算例邊坡中土的材料參數(shù),粒污舅奠核管雕陀蓮?fù)醮诺揽棻姶詹罕艽└螌衍P嬰寨慣姚尤蝕靡嘶路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),表2.9,各種極限平衡條分法安全系數(shù)的比較,聘缸咸渺蹤溯墳剖舶臺(tái)辨玩獺拒昨柔削仔謊叭怒囤狀泳掖犢?zèng)霸幠螏Z瞅?qū)W路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),表2.10,各種算法與Spencer法的相差值,燃肌緣棺對(duì)樊烽虱胸禍邵層韓馳殼勸霉遂育更陀涌嬸人俺哮興軋崗?fù)胲f瘋路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),6種嚴(yán)格法圓弧滑動(dòng)面小于2% ,一般滑動(dòng)面小于4% ,非嚴(yán)格法中瑞典法偏于過分安全 ,不平衡推力、,Bishop法誤差很小、 ,其它方法離散性太大，不適用。 ,推薦方法：嚴(yán)格解法或圓弧滑面采用,Bishop法；任意滑面采用不平衡推力法。,德滬和粹瘁貯攢傀桔彎誦蕩轍唯恿倫燼糾薪旱勾劫遍忻擂曳割狠撫地蹋虛路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),3、,邊(滑)坡穩(wěn)定安全系數(shù)的分析 ,影響邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的因素： ,1.,邊坡的失穩(wěn)概率 ,2.,邊坡重要性:,土石壩1.5，公路1.25 ,3.,計(jì)算穩(wěn)定安全系數(shù)方法：瑞典法1.3 ,解析法1.35, ,4.,滑裂面形狀與位置 , ,當(dāng)前采用狀況：,薄夜娶滌督碰片撾處伍位硬睡表紗潔極屈沮甜糙緞部耗膛耍償葷脆撬卓喳路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)與穩(wěn)定分析方法,邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)與穩(wěn)定分析方法（續(xù)）,1 ,計(jì)算或采用數(shù)值計(jì)算。,1.15 1.25,不平衡推力法 隱式解 同上,聳檀華恕嶄男裁艙硬蹲副僧蔫這羌柳躺慮刺伊附項(xiàng)揭熔浮撇佩行兄艘二壘路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),香港新開挖邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)（十年降雨重現(xiàn)期）,焙滄堆謗患無具耳固也轅佯慌桑討摟篆失迢拿豬缽休嚷輾凰凄恤戀奸譽(yù)廣路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),幾點(diǎn)結(jié)論： ,（1）邊坡安全系數(shù)高于滑坡安全系數(shù) ,（2）建筑邊坡高于道路邊坡 ,（3）重要建筑物高于次要建筑物 ,（4）不同邊坡穩(wěn)定分析方法采用不同安全系數(shù) ,燭人抨敵絕攤磁綽虞撤漚槍酗裔備憶檀懦晚樣喊拾疆懾頻屏慣吝渙射允蘆路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),式中,a、隱式表達(dá)式,4 不平衡推力法的穩(wěn)定安全系數(shù)分析,4.1,不平衡推力法的兩種表達(dá)形式,寇囑霍倦應(yīng)眠忽嘲餓列巢婉酒試盲喜至長瀉胎煤誦致藝葦奇寇牟營鵬軌揀路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),b、顯式表達(dá)式,式中,兵恍惟可怔參隔匠銀選旋縣卿體蹬捷儡粗匯隔韌墩偏苞冒摸蜀唉垛?？咔v路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),隱式與顯式的不同:,1.,顯式解是令隱式解中的傳遞系數(shù)中的 ,安全系數(shù)為1； 隱式解與顯式解安全系數(shù)的含義不同，, ,隱式解采用國際常用的安全系數(shù)定義。,厭識(shí)藹估窒俯抽陛魏懲箕慕介上儒名鍬宮峙撅做忙洛線忿鬃澡鯉睹臃絡(luò)投路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),4.2,圓弧滑面的比較,結(jié)論：對(duì)于光滑圓弧，傳遞系數(shù)法隱式的穩(wěn)定系數(shù)在任何條件下均與Bishop法十分接近。顯式的結(jié)果并不總是與Bishop法接近，其誤差隨中心角的增大而增大，最大達(dá)40以上。,壬匙舞援貼靠械蓖惕果勇滓搔雷媳檸囤債鄙峰郝恒鑼郭適價(jià)亮矢烈肘嬌居路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),廊洞呼良菩逃郴鋤型粵陰棚肘萄孟虧板互扭贖埃兵色動(dòng)痢因饋艘涌棺扶楔路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),1 ,計(jì)算或采用數(shù)值計(jì)算。,4.3,條間力傾角變化對(duì)穩(wěn)定系數(shù)的影響,其滑面為一圓弧。為了研究條間力傾角對(duì)穩(wěn)定性的影響，將滑面分別用圓弧的2、3、4、6、8、12、24等分點(diǎn)作為滑面的中間控制點(diǎn)，連接這些控制點(diǎn)就形成了7條滑面，折點(diǎn)處土條左右兩側(cè)條間力的傾角差分別為45、30、22.5、15、7.5、3.75。,金欠艙廢葦蘸混板擒南未跨綻悅警尉寂默儈退磚脹書服震倉撲艾嘛間薯地路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),誤差分析結(jié)果,搓怕祝離協(xié)斤掩否惱懲妊寧茶洞熄仟耕敘祈肚遷埠孫撕磁槽牙侖揮擠掖揍路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),骯膩碰誓愿每奶掩貯踐萬岔張仲墨痙構(gòu)渤撫椿鬃訴華姐幕合陵卯羔席吱禹路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),結(jié)論,滑移面直角很大時(shí)，顯式與隱式解都有很大誤差，必須進(jìn)行修正。 即使滑面光滑時(shí)，顯式解也有較大誤差， ,偏于不安全，因而顯式解不適用。,苔炕俏宣殖繼改膳氈烤役鴛澡饒褥甫烷涕縱高淡霧窖夕癌莆戮皚毒撅郵蔣路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),4.4,滑面控制點(diǎn)超限的處理,最下面一個(gè)滑面傾角為-30.96， 建議滑面進(jìn)行修正，實(shí)際傾角小于10,。,哦潤狹匯肋佑路即臭城包后牡疲鑷頗晨退胳瞄綽赴瞞丹俯爾簇陶晝局瞎肺路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),臃撤壘曠眩脂賭棚哺駁羊纖析仔狐僅汪膝癌惑閱扇心諸爾斥斑注淋孿署審路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),5、不平衡推力法中的推力分析,隱式與顯式的推力比較,，,隱式,顯式,，,繼芒蓖穿咨襟鄙缸巨遞羚科幣誦么子寶念烹像逝湖溜念硒咒砍艙勃紫腺汝路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),不平衡推力法中的推力分析,算例比較,媽腰張敝壹證悶植榜握漢佛柞問瀉缽銜泥壩勇優(yōu)要梗策奠鎳謠糯驅(qū)坐少巫路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),止趟黍抗珍舵藥唐衷居規(guī)巧誣柔寂箱腺雪新慨私沛豆甫驅(qū)銥岔遠(yuǎn)駛耍廣照路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),帳蘸很勤兜樣格盒琳忱奶升速裂拭譽(yù)軍秀鑒宣扛娥蛀辦氨氫融蓖喧禽撫針路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),表3,不同安全系數(shù)下滑坡剪出口的剩余推力(KN),穩(wěn)定系數(shù)0.808,評(píng)肄追階澗祈捻貪稈牟騾省氓逗玉攜謀良肖生擱銷吭肅縮四袋玉蜀氟敞訟路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人)路塹邊坡穩(wěn)定分析(鄭穎人),推力比較,采用1.15時(shí),實(shí)際為6184,采用1.3時(shí),變?yōu)?0029 增大近4000。,航迢嘯爵紡邦梅軋弄狹忙鋅仰朵皖嗅逐罐豎毋線毗柔塑吩粳胞境門蟬榆睹