Bishop法自动搜索均质边坡最危险滑动面
万方数据
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Bishop法自动搜索均质边坡最危险滑动面
作者：李增亮， 姚勇， 曹兰柱， LI Zeng-liang， YAO Yong， CAO Lan-zhu
作者单位：李增亮,LI Zeng-liang(辽宁省第四地质大队,辽宁 阜新,123000)， 姚勇,曹兰柱,YAO Yong,CAO Lan-zhu(辽宁工程技术大学资源与环境工程学院,辽宁 阜新,123000)
刊名：
露天采矿技术
英文刊名：OPENCAST MINING TECHNOLOGY
年，卷(期)：2009，(1)
引用次数：0次
参考文献(5条)
1.刘志斌.王志宏圆弧滑坡最危险滑弧圆心位置的求解方法 1997
2.刘志斌.郭增涛用变尺度法求解圆弧滑坡的最危险滑面 1988(4)
3.韩永春.高谦.钱洪涛毕肖普法和有限差分法应用于边坡稳定性分析[期刊论文]-山西建筑 2007(1)
4.祝方才.刘杰.肖宏彬边坡稳定Bishop法的实施新方法[期刊论文]-株洲工学院学报 2005(4)
5.罗勇清.周云毕肖普法确定填石路堤高边坡稳定安全系数[期刊论文]-公路与汽运 2007(3)
相似文献(10条)
1.学位论文成长青边坡稳定有限元分析及程序设计2007
极限平衡法虽然已经在工程实践中得到了大量的应用，但是它不能很好地考虑土体的应力应变关系，对土条条间力作了各种假定，因此计算的结果并不精确，而且不能给出土体的应变信息。有限元方法可以考虑土体的真实应力场，可以区分填筑和开挖边坡，因而应用会更广泛。本文主要做了一下几方面的工作。 第一，完善了非圆弧滑面应力有限元程序。边坡稳定的有限元方法，是定义了安全系数并给定一系列初始滑裂面，然后利用有限元软件比如Geo-slope和ANSYS计算得到的应力场，求解安全系数。在确定滑面上计算点的应力张量的时候，本文采用了面积判别法，即首先对每一个四边形单元(本文全部采用四边形单元求解计算)确定其横坐标和纵坐标的范围，如果计算点在这个范围之外，就跳出对下一个单元进行判断，如果在范围内，那么计算这个点和四边形单元四个节点形成的四个三角形的面积以及四边形单元的面积，并进行求差比较。一个点可能属于不同的单元的大范围之内，那么最后对这几个差值比较，最小的即为计算点所属的单元，然后利用这个单元四个节点的应力值，构造插值函数求出计算点的应力值。针对非圆弧初始滑裂面不容易给定的问题，将本文的非圆弧滑面应力法和瑞典圆弧法相结合。瑞典圆弧法虽然计算安全系数偏低，但是大量的算例证明其搜索得到的最危险滑面和Bishop法以及其他的极限平衡法非常接近。这里首先用比较简单的瑞典圆弧法确定最危险滑面，然后以最危险滑面以及其附近的一系列圆弧为初始滑面，将这些圆弧离散运用HOOKE JEEVES方法进行优化搜索，最后将得到的安全系数比较得出最危险滑裂面。 第二，推导了如何在ANSYS中使用比较准确的平面应变条件下的基于关联流动的Mohr-Coulomb匹配圆DP准则。目前，通用的有限元软件使用的土体本构模型通常都是
：DPl，即Mohr-Coulomb准则外角点外接圆，但是这样会高估了土体的承载能力。参考郑颖人等人的研究成果，实现了各种DP模型之间的转化。 第三，比较了滑面应力有限元方法和Bishop法，有限元强度折减法。不仅仅比较了三种方法的滑裂面位置，安全系数，还对滑裂面上的应力分布进行了研究。结果发现，滑面应力有限元方法在滑出区域和滑入区域部分会出现剪应力反转，即逆着滑动方向的剪应力，这是因为滑面应力有限元方法使用的是实际受力状态下的应力场，但是这样安全系数的定义就出现了问题，剪应力不再是完全意义上的滑动力，它的作用就存在了“二义性”，同样的
，Bishop方法也存在这样的问题。本文采用了分段法对之加以判断。
2.期刊论文戴自航.沈蒲生土坡稳定分析简化Bishop法的数值解-岩土力学2002,23(6)
建立了适于边坡稳定分析简单的平面直角坐标系,得到了该坐标系下的边坡稳定分析瑞典圆弧法的积分表达式,与张天宝法进行了验证和对比;提出了基于边坡稳定分析简化Bishop法原理的积分法,推导了其安全系数Fs积分表达式,编制了数值积分计算和图形处理程序,并进行了工程应用,实践证明该方法的正确性.
3.学位论文毛益佳汝阳寺沟尾矿坝快速堆积可行性研究2009
随着国家对矿产资源的巨大需求，矿业生产必然要提高产量新建尾矿库扩容，而新建尾矿库的设计、施工需要较长周期，也要占用更多的土地资源，工程投资相对巨大。相比之下，提高尾矿库堆积速度是一个既快速又经济的方法。但是，由此对尾矿坝的安全稳定性就产生了影响。所以，有必要对提高尾矿堆积速度的可行性进行充分的研究和论证。 本文以汝阳寺沟尾矿坝为例，采用现场测试、室内试验、理论分析、数值计算等研究方法
，对尾矿的物理力学特性、沉积规律以及不同工况下渗流场进行了模拟，并且用极限平衡法对尾矿坝的稳定性进行了计算。本文所完成的主要工作和取得的成果如下： (1)通过对大量室内外试验成果的分析总结，得出了尾矿坝堆积的基本规律及堆积尾矿的各项物理力学指标特征，以及尾矿堆积在水平方向与垂直方向的分布规律和相互关系。由坝外至坝内将尾矿坝分为四个工程地质层，依次为尾细砂夹尾中砂层、尾细砂夹尾粉砂层、尾粉砂层和尾粉土层，为尾矿坝的稳定性计算评价打下了基础； (2)通过对坝体内地下水水质及尾矿砂化学成分分析结果显示：尾矿水属SO4-CO3-Ca2+型水，PH值为8.4，呈弱碱性：尾矿砂含有较高的Fe离子及Ca离子。尾矿砂中较高的Fe离子含量及弱碱性水等条件在非饱和状态下易在土工布的纤维上产生化学淤堵。在初期坝坝顶通过物探方法测得地下水位埋深6.3～11.0m，坝体下游浸润线偏高，这也反映初期坝迎水面的土工布已发生淤堵现象，从而导致尾矿坝坝体及初期坝内的地下水水位较高。 (3)利用有限元软件GeoStudio中的SEEP/W模块对尾矿坝不同堆积高度稳定和非稳定渗流场进行模拟计算，同时在不同堆积高程的坝体内上、中、下设置3个历史记录点，记录孔隙水压力随渗流时间的变化。 结果显示： ①对于稳定渗流场，正常运行和洪水位运行的差别主要在坝体的上部，在坝体的中下部，由于初期坝的淤堵，导致其水位主要由初期坝迎水面的壅水高度决定。 ②对于动态渗流场，坝体从开始堆积到目前698m高程位置，渗流稳定时间为68天；从目前698m高程堆积到730m高程，渗流稳定时间为48天；从730m高程堆积到780m高程，渗流稳定时间为200天。 ③坝体堆积速度的提高对坝体内渗流场的稳定有一定影响，堆高速度越快，渗流场稳定的时间越长。但对该坝体其堆积速度无论是15m/a还是33.87m/a都能够维持渗流场处于稳定状态，由此论证了快速堆积是可行的。 (4)本文分别分析用瑞典圆弧法和渗流场耦合两种方法对坝体的稳定性进行了计算。 ①利用规范建议的瑞典圆弧法进行稳定性计算，验算结果显示：现状尾矿坝在于滩长度为50m及干滩长度为30m的状态下，坝体斜坡的稳定系数分别为2.322和2.234，满足规范不小于1.20和1.10的要求。尾矿坝堆高至标高730m、750m以及780m时，在两种工况下的稳定系数均满足要求。 ②渗流场的耦合，利用GeoStudio软件中的SLOPE/W模块在前面渗流计算的基础之上进行稳定性计算。 计算时以Morgenstern-Price法为主，综合参考Bishop法、Janbu法计算不同工况下坝体的稳定安全系数。用Morgenstern-Price法计算得现状尾矿坝在两种工况下的稳定系数分别为2.672和2.433，尾矿坝堆高至标高730m以及780m时，在两种工况下的稳定系数也均满足要求。因此，坝体处于稳定状态。
(5)最后总结本文的主要研究成果，对提高坝体堆积速度提出相应建议以及进一步研究的展望。
4.期刊论文刘英.华永.张继芳.LIU Ying.HUA Yong.ZHANG Ji-fang龙潭水库大坝结构安全性分析-东北水利水电
2009,27(4)
采用Bishop法和瑞典圆弧法对龙潭水库大坝结构稳定进行计算分析,并结合大坝变形稳定分析对整个大坝的结构安全作出定性评价.龙潭水库大坝上游坡整体上是稳定的;下游坡存在潜在的不稳定滑裂面.大坝结构稳定性为C级,大坝变形安全性为B级,龙潭水库大坝结构安全性为C级.
5.期刊论文临桂县4座水库渗漏分析及处理建议-广西大学学报（自然科学版）2009,34(5)
通过对临桂县4座水库大坝坝身、坝基进行钻探、取样与现场试验,进行相关的室内试验以及现场安全检查,采用二维渗流有限元计算方法、简化Bishop法以及瑞典圆弧法等定量分析方法.利用ANSYS和MATLAB计算软件,求解渗流水头并计算渗漏流量,对4座水库大坝的渗漏安全性进行对比分析与评价,4座大坝坝体填土渗透系数值在2×10~(-4)～5×10~(-4)cm/s之间远大于安全值1×10~(-4)cm/s,压实度在90.4%～94.4%之间,远低于安全要求的
95%～97%,坝体的最大渗透比降为低于或基本处于允许坡降值.存在比较严重的渗漏安全隐患,并结合野外与室内试验可评定4座水库大坝均为三类坝,需进行坝体、涵管、溢洪道等进行综合加固处理.
6.期刊论文李家平.赖允瑾.李永盛.周生华.LI https://www.360docs.net/doc/e88441549.html,I Yun-jin.LI Yong-sheng.ZHOU Sheng-hua利用抗滑
桩加固临水岸坡的边坡稳定性分析-水利水运工程学报2005(2)
介绍了一种基于瑞典法和简化Bishop法分析抗滑桩加固边坡的极限平衡法.通过试算,可以确定边坡达到稳定要求时,需要桩提供的最小抗滑力及边坡潜在滑动面的位置,进而对抗滑桩的桩位进行优化.结合某闸室岸坡工程的算例表明,抗滑桩能有效提高边坡的稳定性;抗滑桩设在通过边坡潜在危险滑动面最低点时效果最好;设抗滑桩会改变边坡潜在危险滑动面位置.
7.期刊论文吕远强.林杜军.姜海波.LU Yuan-qiang.LIN Du-jun.JIANG Hai-bo水帘洞煤矿工业场地黄土高边坡稳
定性分析评价-煤炭工程2007(12)
水帘洞煤矿工业场地黄土高边坡为老滑坡的后壁,在边坡的脚下有老滑坡体残留物.论文在分析边坡失稳因素的基础上,根据反算法、类比法、室内试验结果、结合地区实际经验确定计算参数.运用圆弧法(瑞典条分法和简化Bishop法)和有限单元法(采用MSC.marc软件)对边坡的天然状态和优化设计后的稳定性进行计算、模拟评价.结果表明,天然边坡处于不稳定状态,经优化设计后的边坡安全系数达到设计要求.
8.学位论文宋月光爆炸排淤填石堤坝稳定性分析2006
本文在分析爆炸排淤填石堤坝作用机理的基础上，利用极限平衡理论，从两个角度出发，提出了两种分析处于深厚淤泥中、断面形状复杂的爆炸排淤填石堤坝稳定性的方法。通过这些工作，得到以下结论： 1.在爆炸排淤填石法中，爆炸的主要作用在于挤淤，完成泥石置换，而对土体本身并无挤密、加固作用；爆炸对于淤泥及堆石的强度影响较小； 2.在爆炸排淤填石堤坝中，堆石体即是堤身材料又是地基材料，同时也利用淤泥软土强度随深度增加较快的特性，使堤坝的稳定性得到较大提高； 3.对同一工程实例分别用本文提出的两种方法、四种常用的稳定性分析方法(瑞典圆弧法、Bishop法、Janbu法、Morgenstern-Price法)及有限元法进行了分析，从计算结果看，在分析处于深厚淤泥中、断面形状复杂的爆炸排淤填石堤坝稳定性时，本文提出的两种方法比四种常用的稳定性分析方法更具优势。 4.从本文的两种分析方法及四种常用的稳定性分析方法计算的滑动面位置看，堤坝发生破坏时一般沿堤坝底部滑动。
9.期刊论文殷宗泽.吕擎峰.YIN Zong-ze.LV Qing-fen圆弧滑动有限元土坡稳定分析-岩土力学2005,26(10)
提出一种基于有限元应力变形计算的边坡稳定分析方法,仍假定滑动面形状为圆弧形,有限元网格由一组同心圆作为纬线,一组竖向线为经线构成.对两相邻圆弧线所夹的弧形带分析滑动力和抗滑力,建立平衡方程,确定安全系数,其中小值安全系数对应的弧形带为可能的滑动带.变化圆心位置用优选方法寻找最小安全系数对应的圆心,从而得出真正的滑动面.算例分析表明,该方法计算所得安全系数与Bishop法接近,是合理的,其突出优点是由有限元计算直接得出滑面上的应力,而不须作近似的插值处理,因而应力更准确.该方法可以考虑土的非线性变形特性,也更符合土的实际情况.此外,用有限元计算得出位移,亦可将稳定分析和变形联系起来,为现场通过位移监测来估计边坡的稳定性提供了可能性,同时也为膨胀土边坡的稳定分析中考虑膨胀性的影响提供了可能性.
10.学位论文张文杰堤坝渗流滑坡破坏研究2003
洪涝灾害占全世界自然灾害的45％.以中国为例,约有1/2的人口和70％的资产集中在7大江河的洪水区内,一旦洪水破堤泛滥,损失必然十分严重.堤坝是河流防洪体系的重要组成部分,对保障防洪安全起着极其重要的作用.堤坝的稳定性研究越来越受到人们的重视.在已知的堤坝破坏中,渗流滑坡破坏又占很大的比例,是堤坝稳定性研究的重要组成部分.该文系统地介绍了堤坝渗流滑坡的各种理论和它们之间对比分析及计算精度问题,主要有传统的瑞典圆弧法、bishop法、Janbu法、Spencer法、不平衡推力法等以及考虑渗透力的有限元法和考虑渗透力的条分法等.并分别对黄河大堤东明某段在长期洪水水位的背水坡和水位骤降下的迎水坡两种危险的水力条件进行了稳定性分析.在该文中,作者采用正交试验对影响堤坝渗流滑坡的因素进行了显著性分析.也对考虑降雨因素的堤坝非饱和土的滑坡稳定性作了初步的研究,并提出了具体的计算方法.采用模糊数学方法建立了堤坝的稳定性模糊评判分析模型,并运用到实例中进行了验证.
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基坑整体稳定性确定最危险滑动面的程序设计
基坑整体稳定性确定最危险滑动面的程序设计 收稿日期:2005209222 作者简介:梁大伟(19802),男,太原理工大学建筑与土木工程学院硕士研究生,山西太原 030024 梁仁旺(19622),男,教授,太原理工大学建筑与土木工程学院,山西太原 030024白晓红(19592),女,教授,太原理工大学建筑与土木工程学院,山西太原 030024 梁大伟 梁仁旺 白晓红 摘 要:用计算机验算基坑整体稳定性,通过改变基坑滑动面顶端和底端的位置,运用计算机程序进行逐级两向搜索,通 过选择和比较确定出最危险滑动面,不局限于经验方法,程序使用简便,计算快捷、准确。关键词:基坑整体稳定性,最危险滑动面,程序,搜索中图分类号:TU463文献标识码:A 1 概述 基坑整体稳定性分析是对具有支挡结构的直立土坡的分析, 目的在于对基坑侧壁支护结构在给定的条件下设计出合理的嵌固深度或验算已拟定的支护结构是否稳定和合理。当基坑所受剪应力超过土体的抗剪强度时,基坑就丧失稳定性发生滑动。粘性土坡发生滑动时,滑动土体将沿滑动面整块滑动,滑动面为一曲面,由于土体性能复杂,通常为计算方便,认为滑动面为一个圆弧,基于这样的假定一般都能够保证工程的安全。费伦纽斯等人认为最危险滑动面通过坡脚及桩的最底端,大量的计算分析也证明了这一点,因此在选定可能的滑动面时,一般只考虑通过桩底端的滑动面,因此本程序假定基坑最危险滑动面为一个通过桩最底端的圆弧滑动面[1]。 传统的基坑整体稳定性验算中,最危险滑动面的确定通常基于经验方法,根据工程经验制定与土坡坡角相关的表格,由坡顶和坡脚作相应的直线,假定圆心在直线上,通过在直线上取多个不同的点进行试算,比较确定最小的安全系数,该方法一般都能够满足工程要求,但只将滑动圆弧的圆心局限在直线或其附近区域上,考虑不是很全面,有一定局限性。本程序充分利用计算机强大的计算功能,通过改变破坏面端点的位置,使滑动圆弧的圆心在指定区域内实现全面逐点的搜索计算,最后通过选择比较得出结果。 首先选定破坏面顶端和底端的两端点a i 和b j (见图1),以点a i ,b j 及桩端点c 三点可确定一个圆弧,程序根据几何、三角数学知识计算出该圆弧的半径r i ,j 和圆心的位置点O i ,j ,判别其是否为可能发生的滑动面,并计算其安全系数K i ,j 值,然后以桩端点c 为不动点,逐级改变点a i 和点b i 的位置,全部搜索由基坑底面和地面不同位置的点构成的圆弧滑动面,通过判断得出其中的K i ,j 最小值,最后计算机输出最危险滑动面的K 值,滑动圆弧圆心的位置O 和半径r ,以及点a 和点b 的位置 。 2 滑动圆弧圆心范围的限定 验算基坑整体稳定时,首先必须确定滑动圆弧的圆心和半 径。根据费伦纽斯和泰勒的理论,滑动圆心的位置由与坡角相关的角β1和β2确定,即由直线ec ′和dd ′的交点O 确定[1],根据其理论及相关表格可知角β1和β2必为锐角(如图2所示),因此以点e 和d 为转动中心,由直线ec ′和dd ′转动成锐角的范围可知,滑动圆弧的圆心一定出现在区域D ,而不可能出现在区域A ,B ,C ,因此在搜索过程中,分别通过改变a i 和b j 位置,搜索由点a i ,b j 及点c 构成的所有的圆弧,但只计算和比较圆心在区域D 内的滑动圆弧的安全系数,从而确定基坑最危险滑动面的安全系数 。 3 程序设计及计算 程序设计时一方面需要有强大的计算功能,另一方面要有良好的用户界面,这里选择matlab 语言进行编译,主要设计思路是通过二次嵌套循环,每一个循环代表一个方向,各方向上取不同的点进行相互交叉计算,最后通过选择判别语句得出结果。下面进行具体分析 : 程序设计时,首先选定基坑底面一点a i (见图3),由几何学知 识可知,由a i 点、b j 点(从地面b 1点到b m 点)、以及桩端点c 三点可确定一个圆弧,则基坑底面一个点,分别对应地面m 个点,确定m 个滑动圆弧如图3所示,设b 1点到d 点的距离为b 0,a 1点到e 点的距离为a 0,由于有前述圆心位置的限制,故b 0和a 0的值可根据工程要求设置为足够小,最远点b m 和a n ,可设置为足够大。水平方向的增量Δ大小的确定可根据工程的要求自行设定,一般在0.1m ～1m 之间都能满足工程精度要求。程序计算
讨论滑坡体滑动面的鉴定方法
讨论滑坡体滑动面的鉴定方法 1 引言 滑坡体是一种常见的地质现象，多出现在地形陡峻的山区。滑坡体在公路、铁路、水利水电工程建设中，对工程的建设和运行极为不利。为了对滑坡体采取合理有效的处理方法，必段对滑坡体的大小及范围有一个完整的认识，对滑坡体的地质勘察工作，主要是确定滑坡体滑动面、滑坡体堆体物的主要成分，滑坡体含水程度，滑坡体稳定变形情况等。对于大型滑坡体，确定滑动面是研究滑坡的主要任务。滑坡体成因一般是因为岩层中存在断层、大裂隙等不良地质构造，岩层倾向与滑坡方向一致的岩层中存在软岩夹层，软岩面在地下水侵蚀作用下和山体底部受河流、人为因素冲蚀破坏应力不平衡等原因所致。滑坡在形成过程中，滑坡体与稳定山体（岩体）相互产生摩擦作所用形成。膨胀土是一种特殊的粘土，具有吸水软化以及失水开裂的特性。 在长期的季节性干湿风化作用、循环作用以及剥蚀作用相下，使膨胀土层中的裂隙非常发育。另外，膨胀土层中存在各种形式的软弱结构面，例如贯通裂隙面、风化软弱面以及层间裂隙面等。所以，在膨胀土地区修建的公路、渠道、大坝等工程常会遇到施工时边坡不稳定的情况。例如：在云南华坪县务坪水库的引水渠和坝基在开挖过程中就发生过10处以上大小滑坡，不仅严重影响了坝基边坡和渠道的正常施工的正常运行，同时耗费了大量的治理资金。在滑坡体处置中，滑动面位置的确定是滑坡调查、分析中的一项非常重要的任务。对于已经发生的边坡，要先弄清滑动面位置，才能正确分析和评价边坡的稳定性状并深入了解边坡的失稳原因。对于存在隐患的滑坡，如果弄清了滑动面位置，就能合理预测滑坡的发展趋势，同时实施有效治理。我国目前常用确定滑动面的方法主要有三种： （1）观察法，例如通过对滑坡的形态特征及其相关要素的观察情况来确定滑动面位置。 （2）地质勘探技术法，例如采用勘探平硐和钻孔取样等手段确定滑动面。 （3）理论法，极限分析法、利用极限平衡法或有限元模拟法来搜索确定最危险滑动面的位置。大家知道，理论分析的精度经常依赖于土层剖面和各土层抗剪强度参数的合理性选取；目前常用的滑动面搜索程序只能搜索圆弧内的滑动面，然而，因为受软弱结构面的控制，膨胀土中的滑动面经常是复合型的。因此，对于复杂土层条件或非圆弧滑动面，理论分析方法往往无能为力。与理论分析法相比，观察法比较客观一些，但是由于其主要根据是滑坡的外表形态，所以 很难正确描绘滑动面的内部形状及深度。地质勘探法是最为客观、准确，但是要完全探明整个滑动面位置，往往需要大量的勘探工作，花费大量的资金，特别对于不规则滑动面。因此，许多工程师在寻找更为经济且有效的滑动面确定方法。本文根据膨胀土滑动面的特征，提出一种简易的确定方法，即利用手摇麻花
确定边坡滑动面圆心的方法汇总
边坡稳定计算补充资料 路基边坡稳定性验算方法及步骤 （1）路基边坡稳定性验算步骤： ①根据路基土质和可能出现的滑动面形状，选择分析计算方法； ②考虑坡体的工作条件，选取滑动面上的抗剪强度指标，求算安全系数； ③将各种荷载组合下求得的最危险滑动面安全系数与容许值比较，判断路基是否稳定。（2）荷载组合。通常考虑主要组合、附加组合和地震组合三种荷载组合情况： ①主要组合，滑动坡体的重力、汽车荷载，浸水路基常水位时的浮力。 ②附加组合，将主要组合中的汽车荷载改用平板挂车或履带车，或者考虑在最不利时的浮力和渗流力。 ③地震组合：包括滑动坡体的重力和地震力及常水位条件下的浮力。 各种荷载组合均应根据路基工作条件依次验算，各种组合满足要求时路基才是稳定的。 （3）滑动圆弧的形状和位置。大量观测研究表明．路基失稳时滑动面的形状和位置，同路基外形、岩土性质和地层情况等有关。 粘性差的土构成的坡体，滑坍时破坏面多接近平面，常采用直线滑动面法验算。有一定粘性的土坡，其破坏面为曲面，常假设为圆弧滑动面，采用圆弧法进行分析；坡体失稳时的滑动面，必然在剪应力大而抗剪强度低的最薄弱处发生。土质较为均匀的路基边坡破坏时，滑动面常通过坡脚或坡面上的变坡点。常假设几个可能滑动面，所求安全系数值最小的滑动面即为最危险滑动面。该滑动圆弧的圆心，可由以下确定辅助线的方法求得（图4-8）。 方法1： 1)由坡脚E向下引高度为H（H = 填土高+换算土柱高）的竖线，得F点； 2)由F点向右引水平线，在其上截取4.5H，得M点； 3)连接坡脚E与顶点S，求出SE的坡率1：m； 4)根据1：m的值查表4-2得β1和β2； 5)由E点引与SE成β1角的直线，由顶点S引与水平面成β2角的直线，交于I点； 6)接连MI，该直线即为滑动圆弧圆心辅助线。 7)如果路堤填料仅具有粘聚力，则圆心即为I点，如果路堤填料除粘聚力外尚具有摩擦力，则滑动圆弧的圆心将随内摩擦角的增大而向外移（离开路堤）。 方法2 方法2与方法1的做法相似，但H不包括换算土柱高，SE的坡率1：m直接由坡
瑞典圆弧滑动面条分法
基本原理: 瑞典圆弧滑动面条分法，是将假定滑动面以上的土体分成n个垂直土条，对作用于各土条上的力进行力和力矩平衡分析，求出在极限平衡状态下土体稳定的安全系数。该法由于忽略土条之间的相互作用力的影响，因此是条分法中最简单的一种方法。 这里，首先要确定最危险滑动圆弧的形状，即首先要找出最危险滑动圆弧的滑动圆心O，然后找坡角圆即可画出最危险滑动圆弧。欲找出K值最小的最危险滑动圆弧，可根据不同的土质采用不同的方法： ①.内摩擦角0 = ?的高塑性粘土 这种土的最危险滑动圆弧为坡脚圆，可按下述步骤求其最危险滑动圆弧的滑动圆心。 a.由下表3-2，根据坡角查出坡底角 和坡顶角 。 表3-2 坡底角和坡顶角 续表 3-2 b 在坡底和坡顶分别画出坡底角和坡顶角，两线的交点O，即最危险滑动圆弧的滑动圆心。 ②．内摩擦角0 > ?的土 这类土的最危险滑动圆弧的滑动圆心的确定，如下图所示，按下述步骤进行：
图3-2 最危险滑动圆弧的确定图 a.按上述步骤求出O 点； b.由A 点垂直向下量一高度，该高度等于边坡的高度H ，得C 点，由C 点水平向右量一距离，使其等于4.5倍H 而得D 点，连接DO ； c.在DO 延长线上找若干点，作为滑动圆心，画出坡脚圆，试算K 值，找出K 值较小的E 点； d.于E 点画DO 延长线的垂线，再于此垂线上找若干点作为滑动圆心，试算K 值，直至找出K 值最小的O ′点，则O ′点即最危险滑动圆弧的滑动圆心。 用上述方法计算，需要经过多次试算才能达到目的。目前，已可用电子计算机迅速地找出滑动圆心。 确定出圆心O 点以及K 值大小后利用《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)中所规定确定h 0方法： 0sin )(tan cos )(00 ≥+-++ ∑∑∑i i i k ik i i i i ik w b q w b q l c θγφθ （3-5） 其中： ik c 、ik φ——最危险滑动面上第i 土条滑动面上土的固结不排水快剪粘聚力内摩 擦角标准值。 i l ——第i 土条的弧长。 i b ——第i 土条的宽度。 k γ——整体稳定分项系数，应根据经验确定当无经验时可取1.3。 i w ——作用于滑裂面上第土条的重量，按上覆土层的天然土重计算。
瑞典圆弧法滑动面的确定
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①假设圆弧滑动 面确定圆心和半径 ②把滑动土体分成若干条（条分法） ③建立土条的静力平衡方程求解(取单位厚度计算） （2）瑞典圆弧滑动法平衡公式 假设（静定化条件）各土条间的合力Si ，Si+1平行于滑动面，并且相等（Si=Si+1）。 ； ； 建立土条垂直于滑动面的静力平衡方程： ； （3）瑞典圆弧滑动法原理-顶面有开裂 粘性土土坡滑动前，坡顶常常出现竖向裂缝,深度近似采用土压力临界深度, ；裂缝的出现将使滑弧长度由 AC 减小到 ，如果裂缝中积水，还要考虑静 水压力对土坡稳定的不利影响。 5、瑞典圆弧滑动条分法——圆心确定 （1）4.5H 法 计算之前需要先用圆心辅助线法确定滑动圆弧的圆心位置。
（ 2）其他辅助方法 -36°线法 （3）最危险滑动面圆心的确定 确定最危险滑动面圆心位置 ①当土的内摩擦角=0时，最危险圆 弧滑动面为一通过坡脚的圆弧，其圆心为D 点。 ②当土的内摩擦角 >0时，最危险圆 弧 滑动面也为一通过坡脚的圆弧， 其圆心在ED 的延长线上。
土质边坡最危险滑动面的随机搜索
土质边坡最危险滑动面的随机搜索 摘要：本文基于瑞典条分法，应用MATLAB，对边坡最危险滑动面的进行搜索，该方法可以同时搜索出边坡的最小安全系数和与之相应的临界滑动面的位置。可以应用到任意边坡几何形状，不同土质分层，伴随空隙水压力以及有外载荷的情况。 关键词：MATLAB；边坡稳定；安全系数；条分法；网格法；滑动面； Abstract: this paper, based on the Swedish slice method, the application of the MATLAB, the most dangerous of the slip plane of the slope to search for, this method can also search the minimum safety factor of the slope and the corresponding critical sliding the position. Can be applied to any slope geometric shapes, different soil layer, along with water pressure and the gap is the load. Keywords: MATLAB; The slope stability; Safety coefficient; Slice method; The grid method; Sliding surface; 1概述 在工程建设中常会遇到土坡稳定性问题，土坡包括天然土坡和人工土坡，天然土坡是指自然形成的山坡和江河湖海的岸坡，人工土坡则是指人工开挖基坑、基槽、路堑或填筑路堤、土坝形成的边坡。土坡塌滑是一种常见的工程现象，土坡由于丧失稳定性而滑动，通常称为“滑坡”。本文的目的在于使用瑞典条分法的情况下，应用软件MATLAB对最小安全系数的临界滑动面进行随机搜索，改进土坡最小安全系数搜索方法,以便比较容易的得到土坡的最小安全系数。 2边坡稳定计算的力学模型 极限平衡分析法的理论基础是极限平衡理论，其基本要点是当坡体的抗剪参数降低K倍以后，坡体内存在一达到极限平衡状态的滑面，滑体处于临界失稳状态。其中，K为坡体的安全系数，处于极限平衡状态的滑面满足摩尔—库仑准则，即： τ=c+σntgυ(1) 图1 边坡的基本力学分析
Bishop法自动搜索均质边坡最危险滑动面
万方数据
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Bishop法自动搜索均质边坡最危险滑动面 作者：李增亮， 姚勇， 曹兰柱， LI Zeng-liang， YAO Yong， CAO Lan-zhu 作者单位：李增亮,LI Zeng-liang(辽宁省第四地质大队,辽宁 阜新,123000)， 姚勇,曹兰柱,YAO Yong,CAO Lan-zhu(辽宁工程技术大学资源与环境工程学院,辽宁 阜新,123000) 刊名： 露天采矿技术 英文刊名：OPENCAST MINING TECHNOLOGY 年，卷(期)：2009，(1) 引用次数：0次 参考文献(5条) 1.刘志斌.王志宏圆弧滑坡最危险滑弧圆心位置的求解方法 1997 2.刘志斌.郭增涛用变尺度法求解圆弧滑坡的最危险滑面 1988(4) 3.韩永春.高谦.钱洪涛毕肖普法和有限差分法应用于边坡稳定性分析[期刊论文]-山西建筑 2007(1) 4.祝方才.刘杰.肖宏彬边坡稳定Bishop法的实施新方法[期刊论文]-株洲工学院学报 2005(4) 5.罗勇清.周云毕肖普法确定填石路堤高边坡稳定安全系数[期刊论文]-公路与汽运 2007(3) 相似文献(10条) 1.学位论文成长青边坡稳定有限元分析及程序设计2007 极限平衡法虽然已经在工程实践中得到了大量的应用，但是它不能很好地考虑土体的应力应变关系，对土条条间力作了各种假定，因此计算的结果并不精确，而且不能给出土体的应变信息。有限元方法可以考虑土体的真实应力场，可以区分填筑和开挖边坡，因而应用会更广泛。本文主要做了一下几方面的工作。 第一，完善了非圆弧滑面应力有限元程序。边坡稳定的有限元方法，是定义了安全系数并给定一系列初始滑裂面，然后利用有限元软件比如Geo-slope和ANSYS计算得到的应力场，求解安全系数。在确定滑面上计算点的应力张量的时候，本文采用了面积判别法，即首先对每一个四边形单元(本文全部采用四边形单元求解计算)确定其横坐标和纵坐标的范围，如果计算点在这个范围之外，就跳出对下一个单元进行判断，如果在范围内，那么计算这个点和四边形单元四个节点形成的四个三角形的面积以及四边形单元的面积，并进行求差比较。一个点可能属于不同的单元的大范围之内，那么最后对这几个差值比较，最小的即为计算点所属的单元，然后利用这个单元四个节点的应力值，构造插值函数求出计算点的应力值。针对非圆弧初始滑裂面不容易给定的问题，将本文的非圆弧滑面应力法和瑞典圆弧法相结合。瑞典圆弧法虽然计算安全系数偏低，但是大量的算例证明其搜索得到的最危险滑面和Bishop法以及其他的极限平衡法非常接近。这里首先用比较简单的瑞典圆弧法确定最危险滑面，然后以最危险滑面以及其附近的一系列圆弧为初始滑面，将这些圆弧离散运用HOOKE JEEVES方法进行优化搜索，最后将得到的安全系数比较得出最危险滑裂面。 第二，推导了如何在ANSYS中使用比较准确的平面应变条件下的基于关联流动的Mohr-Coulomb匹配圆DP准则。目前，通用的有限元软件使用的土体本构模型通常都是 ：DPl，即Mohr-Coulomb准则外角点外接圆，但是这样会高估了土体的承载能力。参考郑颖人等人的研究成果，实现了各种DP模型之间的转化。 第三，比较了滑面应力有限元方法和Bishop法，有限元强度折减法。不仅仅比较了三种方法的滑裂面位置，安全系数，还对滑裂面上的应力分布进行了研究。结果发现，滑面应力有限元方法在滑出区域和滑入区域部分会出现剪应力反转，即逆着滑动方向的剪应力，这是因为滑面应力有限元方法使用的是实际受力状态下的应力场，但是这样安全系数的定义就出现了问题，剪应力不再是完全意义上的滑动力，它的作用就存在了“二义性”，同样的 ，Bishop方法也存在这样的问题。本文采用了分段法对之加以判断。 2.期刊论文戴自航.沈蒲生土坡稳定分析简化Bishop法的数值解-岩土力学2002,23(6) 建立了适于边坡稳定分析简单的平面直角坐标系,得到了该坐标系下的边坡稳定分析瑞典圆弧法的积分表达式,与张天宝法进行了验证和对比;提出了基于边坡稳定分析简化Bishop法原理的积分法,推导了其安全系数Fs积分表达式,编制了数值积分计算和图形处理程序,并进行了工程应用,实践证明该方法的正确性. 3.学位论文毛益佳汝阳寺沟尾矿坝快速堆积可行性研究2009 随着国家对矿产资源的巨大需求，矿业生产必然要提高产量新建尾矿库扩容，而新建尾矿库的设计、施工需要较长周期，也要占用更多的土地资源，工程投资相对巨大。相比之下，提高尾矿库堆积速度是一个既快速又经济的方法。但是，由此对尾矿坝的安全稳定性就产生了影响。所以，有必要对提高尾矿堆积速度的可行性进行充分的研究和论证。 本文以汝阳寺沟尾矿坝为例，采用现场测试、室内试验、理论分析、数值计算等研究方法 ，对尾矿的物理力学特性、沉积规律以及不同工况下渗流场进行了模拟，并且用极限平衡法对尾矿坝的稳定性进行了计算。本文所完成的主要工作和取得的成果如下： (1)通过对大量室内外试验成果的分析总结，得出了尾矿坝堆积的基本规律及堆积尾矿的各项物理力学指标特征，以及尾矿堆积在水平方向与垂直方向的分布规律和相互关系。由坝外至坝内将尾矿坝分为四个工程地质层，依次为尾细砂夹尾中砂层、尾细砂夹尾粉砂层、尾粉砂层和尾粉土层，为尾矿坝的稳定性计算评价打下了基础； (2)通过对坝体内地下水水质及尾矿砂化学成分分析结果显示：尾矿水属SO4-CO3-Ca2+型水，PH值为8.4，呈弱碱性：尾矿砂含有较高的Fe离子及Ca离子。尾矿砂中较高的Fe离子含量及弱碱性水等条件在非饱和状态下易在土工布的纤维上产生化学淤堵。在初期坝坝顶通过物探方法测得地下水位埋深6.3～11.0m，坝体下游浸润线偏高，这也反映初期坝迎水面的土工布已发生淤堵现象，从而导致尾矿坝坝体及初期坝内的地下水水位较高。 (3)利用有限元软件GeoStudio中的SEEP/W模块对尾矿坝不同堆积高度稳定和非稳定渗流场进行模拟计算，同时在不同堆积高程的坝体内上、中、下设置3个历史记录点，记录孔隙水压力随渗流时间的变化。 结果显示： ①对于稳定渗流场，正常运行和洪水位运行的差别主要在坝体的上部，在坝体的中下部，由于初期坝的淤堵，导致其水位主要由初期坝迎水面的壅水高度决定。 ②对于动态渗流场，坝体从开始堆积到目前698m高程位置，渗流稳定时间为68天；从目前698m高程堆积到730m高程，渗流稳定时间为48天；从730m高程堆积到780m高程，渗流稳定时间为200天。 ③坝体堆积速度的提高对坝体内渗流场的稳定有一定影响，堆高速度越快，渗流场稳定的时间越长。但对该坝体其堆积速度无论是15m/a还是33.87m/a都能够维持渗流场处于稳定状态，由此论证了快速堆积是可行的。 (4)本文分别分析用瑞典圆弧法和渗流场耦合两种方法对坝体的稳定性进行了计算。 ①利用规范建议的瑞典圆弧法进行稳定性计算，验算结果显示：现状尾矿坝在于滩长度为50m及干滩长度为30m的状态下，坝体斜坡的稳定系数分别为2.322和2.234，满足规范不小于1.20和1.10的要求。尾矿坝堆高至标高730m、750m以及780m时，在两种工况下的稳定系数均满足要求。 ②渗流场的耦合，利用GeoStudio软件中的SLOPE/W模块在前面渗流计算的基础之上进行稳定性计算。 计算时以Morgenstern-Price法为主，综合参考Bishop法、Janbu法计算不同工况下坝体的稳定安全系数。用Morgenstern-Price法计算得现状尾矿坝在两种工况下的稳定系数分别为2.672和2.433，尾矿坝堆高至标高730m以及780m时，在两种工况下的稳定系数也均满足要求。因此，坝体处于稳定状态。 (5)最后总结本文的主要研究成果，对提高坝体堆积速度提出相应建议以及进一步研究的展望。 4.期刊论文刘英.华永.张继芳.LIU Ying.HUA Yong.ZHANG Ji-fang龙潭水库大坝结构安全性分析-东北水利水电
圆弧滑动面条分法.doc
1．圆弧滑动面条分法 条分法常用于基坑边坡土方整体滑动的稳定验算。 (1) 基本原理 瑞典圆弧滑动面条分法，是将假定滑动面以上的土体分成n个垂直土条，对作用于各土条上的力进行力和力矩平衡分析，求出在极限平衡状态下土体稳定的安全系数。该法由于忽略土条之间的相互作用力的影响，因此是条分法中最简单的一种方法。 边坡破坏时，土坡滑动面的形状取决于土质，对于粘土，多为圆柱面或碗形；对于砂土，则近似平面。阻止滑动的抗滑力矩与促使滑动的滑动力矩之比，即为边坡稳定安全系数K，可得： 式中：——滑动圆弧的长度； ——滑动面上的平均抗剪强度； R——以滑动圆心O为圆心的滑动圆弧的半径； W——滑动土体的重量；
d——W作用线对滑动圆心O的距离； A——滑动面积。 如K>1.0表示边坡稳定；K=1.0边坡处于极限平衡状态；K<1.0则边坡不稳定。 按上述原理进行计算，首先要确定最危险滑动圆弧的形状，即首先要找出最危险滑动圆弧的滑动圆心O，然后找坡角圆即可画出最危险滑动圆弧。欲找出K值最小的最危险滑动圆弧，可根据不同的土质采用不同的方法： a.内摩擦角的高塑性粘土 这种土的最危险滑动圆弧为坡脚圆，可按下述步骤求其最危险滑动圆弧的滑动圆心。 (a) 由此表，根据坡角查出坡底角和坡顶角。 (b) 在坡底和坡顶分别画出坡底角和坡顶角，两线的交点O，即最危险滑动圆弧的滑动圆心。 b．内摩擦角的土 这类土的最危险滑动圆弧的滑动圆心的确定，如下图所示，按下述步骤进行： (a)按上述步骤求出O点；
(b)由A点垂直向下量一高度，该高度等于边坡的高度H，得C点，由C点水平向右量一距离，使其等于4.5倍H而得D点，连接DO； (c)在DO延长线上找若干点，作为滑动圆心，画出坡脚圆，试算K值，找出K 值较小的E点； (d)于E点画DO延长线的垂线，再于此垂线上找若干点作为滑动圆心，试算K 值，直至找出K值最小的O′点，则O′点即最危险滑动圆弧的滑动圆心。 用上述方法计算，需要经过多次试算才能达到目的。目前，已可用电子计算机迅速地找出滑动圆心。 (2) 圆弧滑动面条分法计算方法 当边坡由成层土组成时，则土的重力密度γ和抗剪强度τ都不同，需分别进行计算。 按条分法计算时，先找出滑动圆心O画出滑动圆弧，然后将滑动圆弧分成若干 条，每条的宽度，R为滑动半径。任一分条的自重Wi，可分解为平行圆弧方向的切力Ti，和垂直圆弧的法向力Ni。同时，在滑动圆弧面上还存在土的内聚力c。Ti即滑动力，Ti与滑动半径R的乘积，即滑动力矩。内聚力c 和摩阻力（为土的内摩擦角）即抗滑力，c和与滑动半径R的乘积cR和R即抗滑力矩。因此，边坡稳定安全系数可按下式计算：
浅谈滑坡勘查过程中滑动面(带)的确定
浅谈滑坡勘查过程中滑动面（带）的确定 [摘要]滑坡广泛发生在山地、高原及丘陵地区，直接危害山区人民的生命和财产安全。滑坡防治工程是否达到预期目的，关键在于设置的抗滑建筑物（如挡土墙、抗滑桩）是否穿过滑动面（带）深入于滑床，因此，能否准确地确定滑坡滑动面（带）是滑坡勘查的关键。 [关键词]滑坡勘查滑动面（带）确定 1概述 滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。滑坡广泛发生在山地、高原及丘陵地区，是阻碍山区社会经济发展的主要地质灾害，直接危害主要包括：毁坏城镇、村庄、铁路、公路、航道、房屋、矿山企业等，造成人员伤亡和财产损失。 我国防治滑坡的工程措施很多，归纳起来分为二类：一是被动防护（如消除或减轻水的危害）；二是主动防护（包括改变滑坡体外形、设置抗滑建筑物、改善滑动带土石性质），其中设置抗滑建筑物是常用的主动防护手段之一。滑坡防治工程是否达到预期目的，关键在于设置的抗滑建筑物（如挡土墙、抗滑桩）是否穿过滑动面（带）深入于滑床。 滑动面（带）是滑坡形态结构中重要的组成部分，滑动面（带）的形状、视滑坡体物质组成和结构不同而存在差异。在松散土层或人工碎石土中，滑动面（带）一般呈圆弧形；在沉积岩层中夹有软弱夹层时，滑动面（带）一般呈斜线型；在土岩结合的地层中，滑动面（带）一般为土岩结合面，往往呈折线形。需要说明的是，在土岩结合组成的斜坡中，当岩层中夹有软弱夹层时，往往会产生两个滑动面（带），一个是土岩结合面，一个由软弱夹层构成，两者在滑坡发育中具有同等重要的作用，并可导致不同物质类型的斜坡产生不同的滑坡方式。岩层中的滑动面（带）一般由破碎岩、岩屑、岩粉、泥质物组成，性质相对软弱，厚度相对较小，如果丢失或者误判，将会产生严重的后果，从而危害人民的生命和财产安全。所以能否准确地确定滑坡滑动面（带）是滑坡勘查的关键。 2典型实例 2008年四川5.12地震之后，我单位对都江堰市大观镇某滑坡进行了应急勘查。 根据野外调查以及地层岩性组合、斜坡体上的变形迹象等，将该滑坡分为：1#斜坡变形体、2#斜坡变形体、3#斜坡变形体，具体特征为： 1#斜坡变形体：总体坡向73°，长约200m，宽约186m，平均厚度约5.5m，