赵尚毅安全系数讨论.ppt
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1、边(滑)坡工程稳定性 分析中几个问题的讨论,郑颖人 赵尚毅 后勤工程学院建筑工程系 重庆市地质灾害防治工程技术研究中心,一、边(滑)坡工程设计中 安全系数的讨论,1、引言,不同的计算方法, 边坡的安全系数 定义不同。,极限平衡法 有限元强度折减法 有限元法 有限元超载法,1 引 言,不同的安全系数定义引起边(滑)坡的稳定安全系数 与滑坡推力值不同 造成边(滑)坡设计的混乱。,传递系数法的两种表达形式,b 、显式表达式,a 、隐式表达式,设 ;安全系数定义改变。,2、边(滑)坡安全系数的定义,求 两种方法:直接解,降低 与,(1)强度储备 安全系数,(2) 超载储备安全系数,超载储备安全系数相当
2、于折减粘聚力c值的强度储备安全系数。 求安全系数两种方法:直接解;增大荷载。,(3)下滑力超载储备安全系数,算例1:均质土坡,坡高H=20m,粘聚力c=42kPa,土重度=20kN/ ,内摩擦角=17,求坡角=30、35、40、45、50、90时边坡的稳定安全系数,不同安全系数定义条件下的计算结果见下表。,3、不同定义对稳定安全系数的影响,解析方法,有限元法,4 不同安全系数的定义对滑坡推力计算的影响,由强度折减安全系数得到的滑坡推力,只增大下滑力安全系数得到的滑坡推力,岩土体下滑力;,岩土体抗滑力;,不平衡推力法中的推力分析,算例比较,不同安全系数下滑坡剪出口的剩余推力(kN) 稳定系数0.
3、808,算例2:滑体饱和重度= 20kN/ ,滑面土体强度参数:粘聚力c=16.9kPa,内摩擦角= 8.5,滑面如图1。,算例3:滑体饱和重度= 20kN/ ,滑面为一单一直线滑面,倾角30,滑面土体强度参数:粘聚力c=18kPa,内摩擦角= 20,如图2。,5 结 论,1)按照传统的计算方法采用目前国际上使用的强度储备安全系数是较合理的,也符合边(滑)坡受损破坏的实际情况,建议一般情况下采用强度储备安全系数作为边(滑)坡的稳定安全系数。,2)在特殊情况下,采用超载储备安全系数更能符合设计情况。例如,大坝水位升高超载导致坝基失稳,这种情况下可采用超载储备安全系数。,二、国内外常用稳定分析方法
4、 的比较与分析,条分法分类: 严格条分法力 全部平衡(4个未知数( )和 三个方程。 非严格条分法力部分平衡 (3个未知数( )和二个方程),假设 。 超静定问题,非严格条分法的条间力假设,( -边坡顶坡度),( -滑面倾角),严格条分法的条间力假设,( 常数),( 条间剪切力),( 条间剪切强度),算 例 分 析,图1.2 算例边坡1,图1.3算例边坡2,表1.2 常用极限平衡条分法安全系数的比较,各种算法与Spencer法的相差值,6种严格法圆弧滑动面小于2% 一般滑动面小于4% 非严格法中瑞典法偏于过分安全 Bishop法误差很小, 不平衡推力法,滑面折角小时误差小 其它方法离散性太大,
5、不适用。 3. 推荐方法:严格解法或圆弧滑面采用 Bishop法;任意滑面采用不平衡推力法(滑面需修正)。,研究应用情况:,JTGD302004 公路路基设计规范 水利工程边坡规范 岩土工程勘察规范 方法: 圆弧形滑面简化毕肖普法 任意滑面不平衡推力法(隐式) 安全系数: 路堤1.3 不平衡推力法 路堑1.21.3 滑面折角小于10,三、不平衡推力法的稳定 安全系数分析,式中,a、隐式表达式,3.1 不平衡推力法的两种表达形式,b、显式表达式,式中,隐式与显式的不同:,1. 显式解是令隐式解中的传递系数中的 安全系数为1; 隐式解与显式解安全系数的含义不同, 隐式解采用国际常用的安全系数定义。
6、,4.2 圆弧滑面的比较,结论:对于光滑圆弧,传递系数法隐式的稳定系数在任何条件下均与Bishop法十分接近。显式的结果并不总是与Bishop法接近,其误差随中心角的增大而增大,最大达40以上。,1 计算或采用数值计算。,4.3 条间力倾角变化对稳定系数的影响,其滑面为一圆弧。为了研究条间力倾角对稳定性的影响,将滑面分别用圆弧的2、3、4、6、8、12、24等分点作为滑面的中间控制点,连接这些控制点就形成了7条滑面,折点处土条左右两侧条间力的倾角差分别为45、30、22.5、15、7.5、3.75。,误差分析结果,结论,滑移面直角很大时,显式与隐式解都有很大误差,必须进行修正。 即使滑面光滑时
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