【摘要】：Taylor摩擦圓法是經(jīng)典的土坡穩(wěn)定性計(jì)算方法,該方法假定條件少,不需要條分,具有嚴(yán)格的解析結(jié)果,適用于均質(zhì)簡單土坡。本文將該法加以拓展,應(yīng)用于浸水邊坡的穩(wěn)定性計(jì)算。研究的主要內(nèi)容和成果如下:(1)通過疊加三個(gè)適當(dāng)重度的獨(dú)立邊坡,按照Taylor摩擦圓法的原理,同時(shí)折減粘聚力和內(nèi)摩擦角,推導(dǎo)出水位下降時(shí)浸水邊坡穩(wěn)定系數(shù)的一般式,簡化該式可以得到水位突降、水位緩降、不浸水及完全浸水等特定工況的穩(wěn)定系數(shù)解析式。(2)在理論成果的基礎(chǔ)上,根據(jù)已推導(dǎo)的穩(wěn)定系數(shù)式,編寫VB程序,給定水位參數(shù),計(jì)算三種特定工況下邊坡的最小穩(wěn)定系數(shù),同時(shí)搜索相應(yīng)的臨界滑動面。這三種工況分別為:邊坡不浸水(Taylor模型)、水位緩降以及水位突降。將穩(wěn)定系數(shù)結(jié)果繪制成圖表,總結(jié)水對邊坡穩(wěn)定性的影響。(3)邊坡不浸水時(shí),進(jìn)一步推導(dǎo)表明:穩(wěn)定系數(shù)是c/?H1(粘聚力/重度/坡高)的線性函數(shù)。因此,選取c/?H1的兩組值0.1和0.2,繪制穩(wěn)定系數(shù)與坡角、內(nèi)摩擦角的關(guān)系圖表,c/?H1取任意值時(shí),可以利用這兩張圖表線性插值得到相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)。簡化了利用Taylor穩(wěn)定數(shù)圖表求解穩(wěn)定系數(shù)時(shí)反復(fù)查表、類似迭代的過程。(4)坡外水位下降速度非常慢、土體透水性好時(shí),可以忽略臨界滑動面上的孔隙水壓力。利用程序計(jì)算各個(gè)水位下邊坡的穩(wěn)定系數(shù),選取6組邊坡案例,繪制穩(wěn)定系數(shù)與水位位置的關(guān)系,總結(jié)水位緩慢下降對邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律:當(dāng)斜坡陡時(shí)(一般坡角大于60°),穩(wěn)定系數(shù)隨水位下降單調(diào)減小;當(dāng)斜坡緩時(shí),穩(wěn)定系數(shù)隨水位下降先減小后增大,并且使穩(wěn)定系數(shù)最小的水位在坡腳以上坡高的1/5~1/3處。(5)坡外水位突降、土體滲透性差時(shí),水位突降范圍內(nèi)、滑面上的孔隙水壓力來不及消散,對邊坡穩(wěn)定性的影響不可忽略。利用程序計(jì)算2組邊坡案例,繪制水位突降程度與穩(wěn)定系數(shù)的關(guān)系,并將邊坡在水位突降與水位緩降時(shí)的穩(wěn)定系數(shù)相比較,總結(jié)水位突降對邊坡穩(wěn)定性的影響:水位突降情況下,邊坡的穩(wěn)定系數(shù)明顯小于水位緩降時(shí)的穩(wěn)定系數(shù),并且水位突降幅度越大,穩(wěn)定系數(shù)越小。將Taylor拓展法的結(jié)果與Morgenstern-Price法、Bishop法進(jìn)行比較,結(jié)果表明三種方法的所計(jì)算的穩(wěn)定系數(shù)結(jié)果和臨界滑動面形態(tài)相近。
【圖文】：

第一章 緒論計(jì)算時(shí)取滲透力和浮重度與取飽和重度和周邊水壓力等效，以及其在實(shí)際計(jì)算中的實(shí)用性展開了多次討論，從理論上證明了這一等效性在浸水邊坡穩(wěn)定性計(jì)算中的可行性。李同錄等（2009）[29]根據(jù)這一等效性，取水下土體的浮重度，忽略滲透力，利用Morgenstern-Price 法計(jì)算了三峽庫區(qū)馬家溝邊坡在不同水位下的穩(wěn)定系數(shù)。得出結(jié)論：邊坡穩(wěn)定性隨著水位降低呈現(xiàn)由大→小→大的規(guī)律。Morgenstern-Price 法是一種常用的條分法，并且條分法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于浸水邊坡穩(wěn)定性的計(jì)算。Cojean, R.，F(xiàn)leurisson, J.A.(1990)[8]利用條分法計(jì)算浸水邊坡的穩(wěn)定系數(shù)，以圖表的形式表示水位下降不同程度時(shí)的穩(wěn)定系數(shù)。邊坡模型和穩(wěn)定數(shù)圖表，，見圖 1.1由圖 1.1 容易得出結(jié)論：水位緩慢下降時(shí)，坡體內(nèi)外水位一致（即 Hw1=Hw2），邊坡穩(wěn)定系數(shù)隨著水位降低由大→小→大；水位突降時(shí)，坡內(nèi)外水位不一致，水位差越大，即水位突降幅度越大，邊坡穩(wěn)定系數(shù)越小。

圖 2.1 Taylor 模型圖 2.1(a)中，均質(zhì)土坡 ABC 的坡高為 H、滑坡深度為 DH；坡度為 ，滑面圓弧 AB的圓心角為 2 ，弦 AB 的傾角為 λ；n 為坡腳至剪出口的距離與坡高之比。當(dāng)滑動面過坡腳時(shí)，n=0。摩擦圓半徑 r=Rsinφ。根據(jù)圖 2.1(a)的幾何關(guān)系，滑動面圓弧的半徑 R 為csc csc 2HR (2.1)在 Taylor 摩擦圓法中，坡體在三個(gè)力的共同作用下達(dá)到極限平衡，見圖 2.1(b)。這三個(gè)力分別為：(1) 重力 W：大小可求，方向豎直向下。(2) 坡體的粘聚力 C：由于粘聚力的單元力可以分解為平行和垂直于弦 AB 兩部分，可以證明，垂直于弦 AB 的部分相互抵消為零，故坡體的粘聚力 C 的方向是平行于弦 AB的。
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P642.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 李同錄,鄧宏科,李萍,趙劍麗,鄧小鵬;搜索簡單土坡潛在滑動面的一種新方法[J];長安大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版);2003年03期

2 毛昶熙,陳平,李祖貽,李定方;滲流作用下的壩坡穩(wěn)定有限單元分析[J];巖土工程學(xué)報(bào);1982年03期

3 毛昶熙,陳平,李祖貽;關(guān)于“滲流作用下壩坡穩(wěn)定有限元分析”一文的終結(jié)討論[J];巖土工程學(xué)報(bào);1984年05期

4 劉才華,陳從新,馮夏庭,肖國峰;地下水對庫岸邊坡穩(wěn)定性的影響[J];巖土力學(xué);2005年03期

本文編號：2559750