一种加筋边坡稳定性分析方法

摘要

本发明公开了一种加筋边坡稳定性分析方法，在土条受力分析中加入拉筋带提供的抗滑力，并考虑拉筋带抗滑力的大小和方向对土条受力的影响，与现有加筋边坡稳定分析方法相比，本发明在土条受力分析方面更加全面，使其同时满足力与力矩的平衡方程，从而对边坡的稳定性分析更加精确，并可同时适用于圆弧形和折线形任意滑动面。

主权项

一种加筋边坡稳定性分析方法，所述边坡中设置有多个拉筋带，其特征在于，包括以下步骤：1)确定边坡的几何尺寸和边坡的滑动面，用方程表示边坡的滑动面；确定边坡土体参数包括土的粘聚力c和内摩擦角2)将边坡离散为n个垂直土条，在划分土条时以拉筋带与滑动面的交点作为土条底线的中点，然后向两侧依次划分土条，并自动将各拉筋带与滑动面的交点作为各土条底边的中点；3)确定土条底边拉筋带对土条所提供的抗滑力T，其中拉筋带提供的安全抗滑力为t_m；拉筋带的抗拉强度为T_a；当t_m＜T_a时，T＝t_m，当t_m＞T_a时，T＝T_a；其中，k为和拉筋带与土体接触面上摩擦力有关的系数；γ为填土容重，为拉筋带埋入稳定土体内部上覆土柱的平均高度，p为边坡坡面的上覆荷载，l_e为拉筋带在稳定土体中的长度；F_g为拉筋带抗滑力安全系数；4)以拉筋带提供的抗滑力为基础，建立土条的力平衡方程、力矩平衡方程及约束条件；土条的力平衡方程：式(1)中：土条的力矩平衡方程：$\begin{array}{c}{h}_{Ri}=\frac{Z_{Li}}{Z_{Ri}{\mathrm{cos\theta }}_{Ri}}\left[h_{Li}{\mathrm{cos\theta }}_{Li}-\frac{b_i}{2}\left({\mathrm{cos\theta }}_{Li}{\mathrm{tan\alpha }}_i-{\mathrm{sin\theta }}_{Li}\right)\right]+\frac{b_i}{2}\left({\mathrm{tan\theta }}_{Ri}-{\mathrm{tan\alpha }}_i\right)\\ +\frac{{\mathrm{pl}}_i{h}_i\cos \left({\alpha }_i-{\beta }_i\right){\mathrm{cos\alpha }}_i\left[{\mathrm{tan\alpha }}_i-\tan \left({\alpha }_i-{\beta }_i\right)\right]}{Z_{Ri}{\mathrm{cos\theta }}_{Ri}}\end{array}---\left(2\right)$其中,i＝1,...n；Z_Li和Z_Ri分别为第i个土条左侧和右侧的条间力；h_Li和h_Ri分别为Z_Li和Z_Ri的作用点的位置；W_i为第i个土条的重力；l_i为第i个土条底边的长度；T_i为第i个土条底边拉筋带提供的抗滑力；h_i为第i个土条的高度；b_i为第i个土条的宽度；η_i为第i个土条底边拉筋带发挥的抗滑力与水平方向的夹角；β_i为第i个土条顶面与水平面的夹角；θ_Li和θ_Ri分别为第i个土条左侧条间力和右侧条间力与水平方向的夹角；α_i为第i个土条底边与水平面的夹角；建立与条间力倾角θ相关的约束条件：θ＝λf(x)       (3)5)根据加筋边坡的不平衡推力传递法确定迭代初值和λ值，根据分别对式(1)、(2)和(3)进行迭代求解，得到分别满足力平衡方程和力矩平衡方程的力平衡点(λ，F_f)和力矩平衡点(λ，F_m)；其中：τ_mi为第i个土条底边发挥的抗剪力；N_i为第i个土条底边的法向力；F_f为力平衡对应的安全系数；F_m为力矩平衡对应的安全系数；6)在满足θ＝λf(x)＜90的条件下，取不同的λ值，按步骤5)分别求解，得到一系列力平衡点(λ，F_f)和力矩平衡点(λ，F_m)，绘制力平衡曲线和力矩平衡曲线，力平衡曲线与力矩平衡曲线交点的纵坐标即为边坡的安全系数。