浸水边坡稳定性分析方法对比研究

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边坡稳定性评价结果的正确与否直接关系到边坡工程的关键,正确评价边坡的稳定性,对于减少滑坡灾害的发生、确保生产建设和人民生命财产安全都具有十分重要的意义。特别是对于浸水边坡,部分滑体浸没在水下,水位变化引起坡体内孔隙水压力变化,边坡在这种坡体内外水压力作用下的稳定性变化规律比较复杂,本文采用Spencer法,不平衡推力法和有限元强度折减法三种边坡稳定性分析方法,对浸水边坡进行了稳定性比较分析。  不平衡推力法在考虑水的作用时,通常考虑的是坡体内水的作用,而忽略了坡体外水的压力作用。通常不平衡推力法考虑了水位线低于滑块底面,水位线相交于滑块,两种工况,而把水位线高于滑块顶面的工况归类于前两种工况进行计算,实质上用前两种工况的计算式来计算滑块浸没于水下的工况是没有考虑滑块顶面水压力的,因此是不精确的。本文中对这种情况加以修正,推导出浸没于水下的滑坡的不平衡推力法的计算公式。  文中采用三种边坡稳定性分析方法计算了均质土坡在不同工况下的稳定性,对其计算结果进行比较分析,认为:在计算边坡的稳定性安全系数时,用不平衡推力法所计算的结果整体都大于有限元强度折减法计算的结果。同时在考虑非饱和渗流的工况下,非饱和渗流参数的设置对计算结果影响较大;简单工况下(如自重工况下),采用不平衡推力法是较合理的选择,既能简单快捷得到计算结果,也能符合工程实际要求,而有限元强度折减法则过于保守,在实际工程中不够经济。本文还模拟了《Performance of a large-scale slope model subjected to rising and lowering water levels》文中试验模型边坡,三种稳定性分析方法计算在水位升降期间边坡的稳定性变化,并与实验检测结果比较,得出:极限平衡条分法计算边坡的稳定系数,得到的边坡的稳定系数在水位上升期间,随水位的上升而呈递减趋势;在水位下降期间,边坡的稳定系数随水位的骤降呈减小趋势;在考虑水位变动的工况下,修正不平衡推力法能够较好反映坡体内外水压力,计算的安全系数可用于工程设计。比较三种方法在计算边坡蓄水过程中边坡的稳定安全系数,不平衡推力法计算得到的边坡稳定安全系数与Spencer法求得的安全系数相比偏大;有限元强度折减法求得的边坡稳定安全系数稍小于 Spencer法求得的安全系数。有限元强度折减法能够准确反映边坡的应力应变随水位变动的关系。在数值模型中,坡体内水位变化速率都小于实验模型中坡体内水位变化的速率。
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