專利名稱：：一種反傾邊坡穩(wěn)定性評價的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及巖土工程邊坡地質(zhì)災(zāi)害評估
技術(shù)領(lǐng)域：
，更具體涉及一種反傾邊坡穩(wěn)定性評價的方法，主要利用反傾邊坡幾何邊界條件與結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度參數(shù)來表述力學(xué)分析過程中所涉及的物理量來實(shí)現(xiàn)邊坡傾倒穩(wěn)定性評估的快速智能化分析的目標(biāo)。
背景技術(shù)：
：傾倒破壞是一種典型的巖質(zhì)邊坡失穩(wěn)模式，大量存在于各種巖土工程如水利水電、高速公路以及露天礦開采等，近幾十年來受到巖土工程界的廣泛重視。傾倒破壞類型巖質(zhì)邊坡的地質(zhì)特點(diǎn)是存在一組與邊坡走向近似、插入坡內(nèi)的主控裂隙組如層理、頁理等，以及與主控裂隙組成大角度相交的橫向裂隙組，裂隙組與邊坡產(chǎn)狀間的相互關(guān)系以及裂隙組自身強(qiáng)度參數(shù)決定邊坡的破壞類型。目前，反傾邊坡的穩(wěn)定性評價一般運(yùn)用基于極限平衡原理對組成邊坡的巖塊進(jìn)行傾倒破壞的逐步分析方法，該方法把反傾邊坡看作是受正交裂隙組切割的有限多個巖塊組成的離散集合體，采用靜力學(xué)的理論對邊坡巖塊從上到下進(jìn)行穩(wěn)定分析，為反傾邊坡穩(wěn)定性評價方法的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。但是，該方法在實(shí)際工程應(yīng)用中存在一些局限性，例如在許多情況下，構(gòu)成塊體的切割裂隙組往往并不相互垂直而是斜交的；同時，塊體厚度相對于邊坡高度很小，導(dǎo)致邊坡包含的塊體眾多，采用該方法進(jìn)行傾倒穩(wěn)定性分析時效率相當(dāng)?shù)拖露胰菀壮鲥e。因此，建立一種根據(jù)邊坡地質(zhì)力學(xué)邊界條件的方便、快速的邊坡穩(wěn)定性分析方法，無疑對邊坡穩(wěn)定性分析理論的發(fā)展和工程應(yīng)用具有重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供了一種反傾邊坡穩(wěn)定性評價的方法，其根本特點(diǎn)在于建立了基于邊坡幾何力學(xué)邊界條件基礎(chǔ)上的傾倒邊坡穩(wěn)定性分析模型，并將傾倒穩(wěn)定性分析拓展到構(gòu)成反傾邊坡的裂隙組斜交的情況；本發(fā)明提出的一種反傾邊坡穩(wěn)定性評價的方法計(jì)算簡單、概念明確、結(jié)果準(zhǔn)確，克服了現(xiàn)有計(jì)算方法要么計(jì)算過程煩瑣冗長要么只能給出近似的評價結(jié)果的缺點(diǎn)；用本發(fā)明所述之方法特別適用于編制基于匯編語言或MicrosoftExcel的分析軟件或程序以實(shí)現(xiàn)對反傾邊坡穩(wěn)定性的快速智能化分析，具有很好的應(yīng)用發(fā)展前景。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種反傾邊坡傾倒穩(wěn)定性評價方法，包括以下步驟第一步輸入邊坡幾何力學(xué)參數(shù)(S1)坡面傾角(D21、自然地面傾角(3g)22、潛在破壞面傾角(0)23、陡傾結(jié)構(gòu)面傾角(^^)24、橫切結(jié)構(gòu)面傾角(0b)25、邊坡高度(H)26、巖塊厚度(t)27、邊坡巖體重度巖塊(Y)以及陡傾結(jié)構(gòu)面摩擦角(￡)和橫切結(jié)構(gòu)面摩擦角(收)以及邊坡安全系數(shù)(Fs)(各傾角、邊坡高度、巖塊厚度、巖體重度、結(jié)構(gòu)面摩擦角由邊坡工程地質(zhì)勘察確定，邊坡安全系數(shù)根據(jù)邊坡工程的重要性由相關(guān)規(guī)范確定)。第二步中間參數(shù)計(jì)算(S2)2.1、輔助參數(shù)計(jì)算邊坡坡面與陡傾結(jié)構(gòu)面法線之夾角3=3s+3」-90°；自然地面與陡傾結(jié)構(gòu)面法線之夾角潛在破壞面與陡傾結(jié)構(gòu)面法線之夾角er=e+3j-90°；橫切結(jié)構(gòu)面與陡傾結(jié)構(gòu)面法線之夾角邛to=Pb+Pj-QO。；As=tan&sr-tan0rAg=tan3gr_tan0r2.2、強(qiáng)度參數(shù)折減邊坡工程一般采用超載法或強(qiáng)度折減法來實(shí)現(xiàn)邊坡安全儲備，本發(fā)明采用強(qiáng)度折減法，折減后的強(qiáng)度參數(shù)如下(j)d=arctan(tan<fPd/Fs)武=arctan(tan^°/Fv)其中，(^、分別為陡傾結(jié)構(gòu)面和橫切結(jié)構(gòu)面考慮強(qiáng)度者減后的摩擦角。2.3、特征參數(shù)計(jì)算ASHcospsr邊坡坡頂巖塊高度與巖塊厚度的比值義:“in".邊坡坡頂巖塊編號自第一塊傾倒巖塊自上而下給邊坡巖塊編號，并不需要事先人為地確定第一塊傾倒巖塊的位置，本方法根據(jù)邊坡的幾何特征參數(shù)確定坡頂以上傾倒巖塊(含坡頂巖塊)的數(shù)量，即坡頂巖塊編號m。第三步邊坡失穩(wěn)模式判別(S3)根據(jù)橫切結(jié)構(gòu)面傾角25及其摩擦角的相互關(guān)系確定邊坡潛在破壞模式若戊>^，則邊坡按整體滑動破壞模式分析；若屬<收，則邊坡按傾倒破壞模式分析。第四步邊坡滑動穩(wěn)定性分析(S4)若在第三步中判別邊坡為滑動破壞模式，則維持邊坡極限滑動平衡所需的支護(hù)力(其作用方向平行于橫切結(jié)構(gòu)面)計(jì)算如下(第五步邊坡傾倒穩(wěn)定性分析(S5)若在第三步中判別邊坡為傾倒破壞模式，則其穩(wěn)定性分析如下5.1、傾倒巖塊間法向作用力按下式計(jì)算其中傳遞系數(shù)等效傾倒重量5.2、邊坡巖塊失穩(wěn)模式判別系數(shù)計(jì)算當(dāng)邊坡巖塊從第一塊傾倒巖塊開始從上而下發(fā)生傾倒破壞時，邊坡下部某一巖塊底部的下滑力將大于或等于其抗滑力，此時該巖塊及其下巖塊出現(xiàn)整體滑動失穩(wěn)，失穩(wěn)模式判別系數(shù)按下式計(jì)算其中，Wi為巖塊⑴的重量，Nh為巖塊(i-1)施加于巖塊⑴上的法向力。5.3、維持邊坡傾倒破壞極限平衡所需的支護(hù)力(其作用方向平行于橫切結(jié)構(gòu)面)計(jì)算在實(shí)施步驟(5.2)時，一旦某一巖塊的失穩(wěn)模式判別系數(shù)的絕對值大于或等于1，則其下巖塊(含該巖塊)所組成的楔形體作整體滑動分析，則維持邊坡傾倒破壞極限平衡所需的支護(hù)力按下式計(jì)算其中，I為失穩(wěn)模式轉(zhuǎn)換處巖塊編號；為滑動楔形體上傾倒巖塊作用的法向第六步反傾邊坡穩(wěn)定性評價(S6)總時，若P<0，邊坡穩(wěn)定，否則邊坡發(fā)生滑動失穩(wěn)破壞；Ph<<時，若P<0，邊坡穩(wěn)定，否則邊坡發(fā)生傾倒失穩(wěn)破壞。當(dāng)需要評價不同安全系數(shù)下邊坡的穩(wěn)定性時，只需要在參數(shù)模塊中重新輸入安全系數(shù)并重復(fù)上述步驟(2-6)即可。本發(fā)明提出的反傾邊坡穩(wěn)定性評價方法是基于邊坡幾何力學(xué)邊界條件建立了邊坡傾倒破壞分析模型，使邊坡傾倒穩(wěn)定性分析公式化、程序化，解決了傳統(tǒng)分析方法的冗長煩瑣的問題；同時，現(xiàn)有的邊坡傾倒分析方法多建立在邊坡陡傾結(jié)構(gòu)面與橫切結(jié)構(gòu)面正交的地質(zhì)模型基礎(chǔ)上，本發(fā)明所述之方法適用于兩組結(jié)構(gòu)面斜交(正交只是其中的特例)的情況，更符合工程實(shí)際，拓展了邊坡傾倒穩(wěn)定性分析的應(yīng)用范圍；此外，本發(fā)明所述之方法易于編制成穩(wěn)定性分析軟件，特別是能在廣為工程技術(shù)人員所熟悉的MicrosoftExcel上編制穩(wěn)定性分析程序，具有很好的工程實(shí)用價值。圖1是邊坡傾倒破壞示意圖；圖2是邊坡幾何邊界定義示意圖；圖3基于Excel的反傾邊坡穩(wěn)定性分析示意圖。其中11-邊坡穩(wěn)定部分、12-邊坡傾倒部分、13-邊坡滑動部分；21-邊坡坡面傾角、22-邊坡自然地面傾角、23-邊坡潛在破壞面傾角、24-邊坡陡傾結(jié)構(gòu)面傾角、25-邊坡橫切結(jié)構(gòu)面傾角、26-邊坡高度、27-邊坡巖塊厚度；31-邊坡第一塊傾倒巖塊、32-邊坡坡頂巖塊、33-邊坡失穩(wěn)模式轉(zhuǎn)換處巖塊。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1一種反傾邊坡穩(wěn)定性評價的方法，包括下列步驟第一步輸入邊坡幾何力學(xué)參數(shù)(S1)坡面傾角(I=55°)21、自然地面傾角=15°)22、潛在破壞面傾角(0=42°)23、陡傾結(jié)構(gòu)面傾角(0」=65°)24、橫切結(jié)構(gòu)面傾角(0b=25°)25、邊坡高度(H=48m)26、巖塊厚度(t=2m)27、邊坡巖體重度巖塊(y=25kN/m)以及陡傾結(jié)構(gòu)面摩擦角(釣=39°)和橫切結(jié)構(gòu)面摩擦角(fh=39°)以及邊坡安全系數(shù)(Fs=1.0)(所列之參數(shù)值為表1中邊坡參數(shù))。第二步中間參數(shù)計(jì)算(S2)2.1、輔助參數(shù)計(jì)算邊坡坡面與陡傾結(jié)構(gòu)面法線之夾角3=3s+3」-90°；自然地面與陡傾結(jié)構(gòu)面法線之夾角3#=3」_90°；潛在破壞面與陡傾結(jié)構(gòu)面法線之夾角er=e+3r90°；橫切結(jié)構(gòu)面與陡傾結(jié)構(gòu)面法線之夾角e=0b+0j-90°；As=tan&sr_tan0rAg=tan3gr_tan0r2.2、強(qiáng)度參數(shù)折減邊坡工程一般采用超載法或強(qiáng)度折減法來實(shí)現(xiàn)邊坡安全儲備，本發(fā)明采用強(qiáng)度折減法，折減后的強(qiáng)度參數(shù)如下(j>d=arctan(tan/Fs)</>h=arctan(tan<j>l/Fs)2.3、特征參數(shù)計(jì)算AHcosJ3邊坡坡頂巖塊高度與巖塊厚度的比值:邊坡坡頂巖塊編號:m=int自第一塊傾倒巖塊自上而下給邊坡巖塊編號，并不需要事先人為地確定第一塊傾倒巖塊的位置，本方法根據(jù)邊坡的幾何特征參數(shù)確定坡頂以上傾倒巖塊(含坡頂巖塊)的數(shù)量，即坡頂巖塊編號m。第三步邊坡失穩(wěn)模式判別(S3)根據(jù)橫切結(jié)構(gòu)面傾角25及其摩擦角的相互關(guān)系確定邊坡潛在破壞模式若總>收，則邊坡按整體滑動破壞模式分析；若總<(j>l，則邊坡按傾倒破壞模式分析。第四步邊坡滑動穩(wěn)定性分析(S4)若在第三步中判別邊坡為滑動破壞模式，則維持邊坡極限滑動平衡所需的支護(hù)力(其作用方向平行于橫切結(jié)構(gòu)面)計(jì)算如下P=YH2Ascos",r2sinA.cospsrcosfigrsin(/-6r)sinpssinpssin(^-Qr)(sin總-cos爲(wèi)tan武)第五步邊坡傾倒穩(wěn)定性分析(S5)若在第三步中判別邊坡為傾倒破壞模式，則其穩(wěn)定性分析如下5.1、傾倒巖塊間法向作用力按下式計(jì)算其中傳遞系數(shù)等效傾倒重量5.2、邊坡巖塊失穩(wěn)模式判別系數(shù)計(jì)算當(dāng)邊坡巖塊從第一塊傾倒巖塊開始從上而下發(fā)生傾倒破壞時，邊坡下部某一巖塊底部的下滑力將大于或等于其抗滑力，此時該巖塊及其下巖塊出現(xiàn)整體滑動失穩(wěn)，失穩(wěn)模式判別系數(shù)按下式計(jì)算5.3、維持邊坡傾倒破壞極限平衡所需的支護(hù)力(其作用方向平行于橫切結(jié)構(gòu)面)計(jì)算在實(shí)施步驟(5.2)時，一旦某一巖塊的失穩(wěn)模式判別系數(shù)的絕對值大于或等于1，則其下巖塊(含該巖塊)所組成的楔形體作整體滑動分析，則維持邊坡傾倒破壞極限平衡所需的支護(hù)力按下式計(jì)算P=Nh(cos3br+sin3brtan小b+sin3brtan小d_cos3brtan小dtan小b)+ffT(sin&b-cos&btanb)其中，I為失穩(wěn)模式轉(zhuǎn)換處巖塊編號；為滑動楔形體上傾倒巖塊作用的法向力；WT為楔形體重量，％=t%。I第六步反傾邊坡穩(wěn)定性評價(S6)J3b2時，若P<0，邊坡穩(wěn)定，否則邊坡發(fā)生滑動失穩(wěn)破壞；ph<<時，若P<0，邊坡穩(wěn)定，否則邊坡發(fā)生傾倒失穩(wěn)破壞。當(dāng)需要評價不同安全系數(shù)下邊坡的穩(wěn)定性時，只需要在參數(shù)模塊中重新輸入安全系數(shù)并重復(fù)上述步驟即可。下面通過實(shí)施例1對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。表1為用MicrosoftExcel對本發(fā)明所述之方法編制的分析程序，對某反傾邊坡作穩(wěn)定性分析如下1、在參數(shù)輸入模塊中輸入邊坡幾何力學(xué)參數(shù)，邊坡安全系數(shù)取1.0；2、參數(shù)輸入后，計(jì)算機(jī)自動完成各中間參數(shù)及物理量的計(jì)算，由于總<妃，邊坡按傾倒失穩(wěn)分析；3、第31塊巖塊對應(yīng)的失穩(wěn)模式判別系數(shù)f31>1，則由巖塊3134呈滑動破壞，則N30=211.541kN/m34WT=YWt(=31P=N30(cos3br+sin3brtan小b+sin3brtan小d-cos3brtan小dtan小b)+ffT(sin&b-cos&btanb)=-24.36kN/m因此，安全系數(shù)為1時邊坡是穩(wěn)定的。表1所示的MicrosoftExcel的分析程序具有很好的適應(yīng)性，分析程序編制好后，可以用MicrosoftExcel工具欄中的工作表保護(hù)功能對除邊坡幾何參數(shù)、結(jié)構(gòu)面初始摩擦角、安全系數(shù)以及邊坡支護(hù)力以外的單元格內(nèi)容進(jìn)行保護(hù)，這樣，無論是分析同一邊坡在不同安全系數(shù)下的穩(wěn)定性還是分析不同邊坡的穩(wěn)定性，只需在重新鍵入邊坡安全系數(shù)或邊坡幾何力學(xué)參數(shù)基礎(chǔ)上，對邊坡支護(hù)力中單元格的函數(shù)式進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整即可獲得邊坡的穩(wěn)定性分析結(jié)果。例如分析安全系數(shù)為1.2時表1中邊坡的穩(wěn)定性時，只需重新輸入安全系數(shù)1.2，計(jì)算機(jī)自動給出相關(guān)計(jì)算結(jié)果，如表2所示，第29塊巖塊對應(yīng)的失穩(wěn)模式判別系數(shù)f29>1，3434此時，用n28和代替支護(hù)力單元格函數(shù)中的I和巧即能求的維持邊坡傾/=28/=31倒極限平衡所需的支護(hù)力P=123.15kN/m，邊坡在安全系數(shù)為1.2時發(fā)生傾倒破壞。表1反傾邊坡穩(wěn)定性分析實(shí)施例1(Fs=1.0)表2反傾邊坡穩(wěn)定性分析實(shí)施例1(Fs=1.2)權(quán)利要求一種反傾邊坡穩(wěn)定性評價的方法，其步驟是第一步輸入邊坡幾何力學(xué)參數(shù)(S1)，坡面傾角(21)、自然地面傾角(22)、潛在破壞面傾角(23)、陡傾結(jié)構(gòu)面傾角(24)、橫切結(jié)構(gòu)面傾角(25)、邊坡高度(26)、巖塊厚度(27)以及陡傾結(jié)構(gòu)面摩擦角和橫切結(jié)構(gòu)面摩擦角以及邊坡安全系數(shù)；第二步中間參數(shù)計(jì)算(S2)，一是輔助參數(shù)計(jì)算邊坡坡面與陡傾結(jié)構(gòu)面法線之夾角βsr＝βs+βj-90°；自然地面與陡傾結(jié)構(gòu)面法線之夾角βgr＝βg+βj-90°；潛在破壞面與陡傾結(jié)構(gòu)面法線之夾角θr＝θ+βj-90°；橫切結(jié)構(gòu)面與陡傾結(jié)構(gòu)面法線之夾角βbr＝βb+βj-90°；As＝tanβsr-tanθrAg＝tanβgr-tanθr；二是強(qiáng)度參數(shù)折減，采用強(qiáng)度折減法，折減后的強(qiáng)度參數(shù)如下<mrow><msub><mi>φ</mi><mi>d</mi></msub><mo>=</mo><mi>arctan</mi><mrow><mo>(</mo><mi>tan</mi><msubsup><mi>φ</mi><mi>d</mi><mn>0</mn></msubsup><mo>/</mo><msub><mi>F</mi><mi>s</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><msub><mi>φ</mi><mi>b</mi></msub><mo>=</mo><mi>arctan</mi><mrow><mo>(</mo><mi>tan</mi><msubsup><mi>φ</mi><mi>b</mi><mn>0</mn></msubsup><mo>/</mo><msub><mi>F</mi><mi>s</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow>三是特征參數(shù)計(jì)算邊坡坡頂巖塊高度與巖塊厚度的比值邊坡坡頂巖塊編號自第一塊傾倒巖塊自上而下給邊坡巖塊編號，不需要事先人為地確定第一塊傾倒巖塊的位置，邊坡的幾何特征參數(shù)確定坡頂以上傾倒巖塊的數(shù)量，即坡頂巖塊編號m；第三步邊坡失穩(wěn)模式判別(S3)根據(jù)橫切結(jié)構(gòu)面傾角25及其摩擦角的相互關(guān)系確定邊坡潛在破壞模式邊坡按整體滑動破壞模式分析；則邊坡按傾倒破壞模式分析；第四步邊坡滑動穩(wěn)定性分析(S4)，在第三步中判別邊坡為滑動破壞模式，維持邊坡極限滑動平衡所需的支護(hù)力計(jì)算如下<mrow><mrow><mi>P</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msup><mi>γH</mi><mn>2</mn></msup><msub><mi>A</mi><mi>s</mi></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac><mfrac><mrow><mi>cos</mi><msub><mi>β</mi><mi>sr</mi></msub></mrow><mrow><mi>sin</mi><msub><mi>β</mi><mi>s</mi></msub></mrow></mfrac><mo>[</mo><mfrac><msub><mrow><mi>cos</mi><mi>β</mi></mrow><mi>sr</mi></msub><mrow><mi>sin</mi><msub><mi>β</mi><mi>s</mi></msub></mrow></mfrac><mo>-</mo><mfrac><mrow><mi>cos</mi><msub><mi>β</mi><mi>gr</mi></msub><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>β</mi><mi>sr</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>θ</mi><mi>r</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mi>sin</mi><msub><mi>β</mi><mi>s</mi></msub><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><msub><mi>β</mi><mi>gr</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>θ</mi><mi>r</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mo>]</mo></mrow><mrow><mo>(</mo><mi>sin</mi><msub><mi>β</mi><mi>b</mi></msub><mo>-</mo><mi>cos</mi><msub><mi>β</mi><mi>b</mi></msub><mi>tan</mi><msub><mi>φ</mi><mi>b</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>;</mo></mrow>第五步邊坡傾倒穩(wěn)定性分析(S5)，在第三步中判別邊坡為傾倒破壞模式，則其穩(wěn)定性分析如下a、傾倒巖塊間法向作用力按下式計(jì)算<mrow><msub><mi>N</mi><mi>n</mi></msub><mo>=</mo><msubsup><mi>W</mi><mi>n</mi><mo>′</mo></msubsup><mo>+</mo><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></munderover><mrow><mo>(</mo><msubsup><mi>W</mi><mi>i</mi><mo>′</mo></msubsup><munderover><mi>Π</mi><mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mi>i</mi></mrow><mrow><mi>n</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></munderover><msub><mi>ψ</mi><mi>j</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow>其中傳遞系數(shù)<mrow><msub><mi>ψ</mi><mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><mn>1</mn><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mrow><mi>tan</mi><mi>β</mi></mrow><mi>gr</mi></msub><mo>-</mo><mi>tan</mi><msub><mi>φ</mi><mi>d</mi></msub></mrow><mrow><mi>χ</mi><mo>+</mo><mrow><mo>(</mo><mi>m</mi><mo>-</mo><mi>i</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><msub><mi>A</mi><mi>g</mi></msub></mrow></mfrac></mtd><mtd><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>≤</mo><mi>m</mi><mo>-</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mfrac><mrow><mi>χ</mi><mo>+</mo><mi>tan</mi><msub><mi>β</mi><mi>gr</mi></msub><mo>-</mo><mi>tan</mi><msub><mi>φ</mi><mi>d</mi></msub></mrow><mrow><mi>χ</mi><mo>-</mo><mi>tan</mi><msub><mi>β</mi><mi>sr</mi></msub><mo>+</mo><mi>tan</mi><msub><mi>β</mi><mi>br</mi></msub></mrow></mfrac></mtd><mtd><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>=</mo><mi>m</mi><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mn>1</mn><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mrow><mi>tan</mi><mi>β</mi></mrow><mi>sr</mi></msub><mo>-</mo><mi>tan</mi><msub><mi>φ</mi><mi>d</mi></msub></mrow><mrow><mi>χ</mi><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>+</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mi>m</mi><mo>)</mo></mrow><msub><mi>A</mi><mi>s</mi></msub><mo>-</mo><mi>tan</mi><msub><mi>β</mi><mi>sr</mi></msub><mo>+</mo><mi>tan</mi><msub><mi>β</mi><mi>br</mi></msub></mrow></mfrac></mtd><mtd><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>≥</mo><mi>m</mi><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow>等效傾倒重量<mrow><msubsup><mi>W</mi><mi>i</mi><mo>′</mo></msubsup><mo>=</mo><mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msup><mi>γt</mi><mn>2</mn></msup><mo>{</mo><mi>sin</mi><mi>β</mi><mo>[</mo><mi>χ</mi><mo>+</mo><mrow><mo>(</mo><mi>m</mi><mo>-</mo><mi>i</mi><mo>)</mo></mrow><msub><mi>A</mi><mi>g</mi></msub><mo>]</mo><mo>-</mo><mi>cos</mi><mi>β</mi><mo>-</mo><mi>sin</mi><mi></mi><mi>β</mi><mi>tan</mi><msub><mi>β</mi><mi>br</mi></msub><mo>}</mo></mtd><mtd><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo><</mo><mi>m</mi><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msup><mi>γt</mi><mn>2</mn></msup><mfrac><mrow><mo>[</mo><mi>χ</mi><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>-</mo><mi>m</mi><mo>)</mo></mrow><msub><mi>A</mi><mi>s</mi></msub><mo>]</mo><mo>{</mo><mi>sin</mi><mi>β</mi><mo>[</mo><mi>χ</mi><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>-</mo><mi>m</mi><mo>)</mo></mrow><msub><mi>A</mi><mi>s</mi></msub><mo>+</mo><mi>tan</mi><msub><mi>β</mi><mi>br</mi></msub><mo>]</mo><mo>-</mo><mi>cos</mi><mi>β</mi><mo>}</mo></mrow><mrow><mi>χ</mi><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>-</mo><mi>m</mi><mo>)</mo></mrow><msub><mi>A</mi><mi>s</mi></msub><mo>-</mo><mi>tan</mi><msub><mi>β</mi><mi>sr</mi></msub><mo>+</mo><msub><mrow><mi>tan</mi><mi>β</mi></mrow><mi>br</mi></msub></mrow></mfrac></mtd><mtd><mrow><mo>(</mo><mi>i</mi><mo>≥</mo><mi>m</mi><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr></mtable></mfenced></mrow>b、邊坡巖塊失穩(wěn)模式判別系數(shù)計(jì)算邊坡巖塊從第一塊傾倒巖塊開始從上而下發(fā)生傾倒破壞時，邊坡下部巖塊底部的下滑力將大于或等于其抗滑力，此時該巖塊及其下巖塊出現(xiàn)整體滑動失穩(wěn)，失穩(wěn)模式判別系數(shù)按下式計(jì)算<mrow><msub><mi>f</mi><mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>W</mi><mi>i</mi></msub><mi>sin</mi><msub><mi>β</mi><mi>b</mi></msub><mo>-</mo><mo>[</mo><msubsup><mi>W</mi><mi>i</mi><mo>′</mo></msubsup><mo>+</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>ψ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><msub><mi>N</mi><mrow><mi>i</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>]</mo><mrow><mo>(</mo><mi>cos</mi><msub><mi>β</mi><mi>br</mi></msub><mo>+</mo><mi>tan</mi><msub><mi>φ</mi><mi>d</mi></msub><mi>sin</mi><msub><mi>β</mi><mi>br</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow><mrow><mo>{</mo><msub><mi>W</mi><mi>i</mi></msub><mi>cos</mi><msub><mi>β</mi><mi>b</mi></msub><mo>-</mo><mo>[</mo><msubsup><mi>W</mi><mi>i</mi><mo>′</mo></msubsup><mo>+</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mi>ψ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><msub><mi>N</mi><mrow><mi>i</mi><mo>-</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>]</mo><mrow><mo>(</mo><msub><mrow><mi>tan</mi><mi>φ</mi></mrow><mi>d</mi></msub><mi>cos</mi><msub><mi>β</mi><mi>br</mi></msub><mo>-</mo><msub><mrow><mi>sin</mi><mi>β</mi></mrow><mi>br</mi></msub><mo>)</mo></mrow><mo>}</mo><mi>tan</mi><msub><mi>φ</mi><mi>b</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>c、邊坡傾倒破壞極限平衡所需的支護(hù)力計(jì)算在實(shí)施步驟(c)時，巖塊的失穩(wěn)模式判別系數(shù)的絕對值大于或等于1，其下巖塊所組成的楔形體作整體滑動分析，維持邊坡傾倒破壞極限平衡的支護(hù)力按下式計(jì)算P＝NI-1(cosβbr+sinβbrtanφb+sinβbrtanφd-cosβbrtanφdtanφb)+WT(sinβb-cosβbtanφb)其中，I為失穩(wěn)模式轉(zhuǎn)換處巖塊編號；NI-1為滑動楔形體上傾倒巖塊作用的法向力；WT為楔形體重量，第六步反傾邊坡穩(wěn)定性評價(S6)時，P≤0，邊坡穩(wěn)定，否則邊坡發(fā)生滑動失穩(wěn)破壞；時，P≤0，邊坡穩(wěn)定，否則邊坡發(fā)生傾倒失穩(wěn)破壞；評價不同安全系數(shù)下邊坡的穩(wěn)定性時，只要在參數(shù)模塊中重新輸入安全系數(shù)并重復(fù)上述步驟。F2009100615414C0000013.tif,F2009100615414C0000014.tif,F2009100615414C0000015.tif,F2009100615414C0000016.tif,F2009100615414C0000031.tif,F2009100615414C0000032.tif,F2009100615414C0000033.tif全文摘要本發(fā)明公開了一種反傾邊坡穩(wěn)定性評價的方法，屬于巖土工程
技術(shù)領(lǐng)域：
，其特征是，基于邊坡幾何力學(xué)邊界條件，確定反傾邊坡潛在破壞模式；建立僅依賴于邊坡巖塊編號的邊坡巖塊物理量如等效傾倒重量、傳遞系數(shù)等的統(tǒng)一表達(dá)式，繼而建立了反傾邊坡傾倒破壞穩(wěn)定性分析模型，使邊坡傾倒穩(wěn)定性分析公式化、程序化；該方法適用于兩組結(jié)構(gòu)面斜交的情況，拓展了邊坡傾倒穩(wěn)定性分析的應(yīng)用范圍；同時，該方法易于編制成基于為廣為工程技術(shù)人員所熟悉的Excel的穩(wěn)定性分析程序，實(shí)現(xiàn)反傾邊坡穩(wěn)定性的快速程序化分析。本發(fā)明適用于礦山、水利水電以及道橋等領(lǐng)域的反傾邊坡穩(wěn)定性評價工作，具有很好的工程實(shí)用價值。文檔編號G01M99/00GK101858829SQ20091006154公開日2010年10月13日申請日期2009年4月10日優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日發(fā)明者劉才華,陳從新申請人:中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所