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边坡抗滑稳定分析一直都是岩土力学与工程中的重要研究方向之一,研究成果丰富。根据不同的假设条件提出了各类不同的分析方法,现有抗滑分析方法大多采用抗滑力代数和与下滑力代数和之比或采用强度折减系数定义安全系数,在工程中简单实用。由于力是具有矢量特性的力学量,在边坡稳定性分析中,开展基于矢量和法的边坡抗滑稳定分析可以为稳定性研究提供一条新的思路。鉴于此,本文在此方面做了一些探索性的工作。主要研究内容如下:
(1)简述了目前边坡抗滑分析中使用的安全系数的研究进展与存在的不足。在现有的安全系数定义式中,沿滑动面对力进行简单的代数相加的力学意义不太明确;强度折减法通常对岩土体的两个强度参数按同一比例进行折减,与岩土体实际强度的弱化特性相左;超载法得到的安全系数只是考虑了在某一(些)方向增大荷载,而且,超载法和强度折减法计算安全系数所依赖的应力状态是在虚拟条件下得到的,不是真实荷载或力学条件下的应力分布。因此,上述安全系数的定义及其相应的边坡抗滑加固设计有需要完善与丰富之处。本文提出的基于矢量和法的边坡下滑推力计算方法可以说是现有方法的一个有效拓展。
(2)回顾了目前常用的三类边坡抗滑稳定分析方法(极限平衡法、极限分析法、有限元法),详细介绍了边坡矢量和法分析原理。
(3)根据边坡抗滑稳定矢量和分析方法原理,提出了能用于边坡加固设计的边坡下滑推力(即边坡矢量和法下滑推力)计算方法,推导了二维及三维情况下的矢量和法下滑推力表达式。通过算例分析及其与规范中剩余下滑推力计算结果对比,表明了边坡矢量和法下滑推力计算方法的合理性。
(4)运用边坡矢量和法下滑推力计算方法分析了西藏樟木镇帮村东滑坡不同工况下的下滑推力,并与剩余下滑推力方法计算结果做了对比,说明了采用矢量和法下滑推力的计算结果是可以接受的。