传递系数与简布法比较
传热学简答分析题总结
简答题总结绪论部分主要包括导热、对流换热、辐射换热的特点及热传递方式辨析。
1、冬天，经过在白天太阳底下晒过的棉被，晚上盖起来感到很暖和，并且经过拍打以后，效果更加明显。
试解释原因。
答：棉被经过晾晒以后，可使棉花的空隙里进人更多的空气。
而空气在狭小的棉絮空间里的热量传递方式主要是导热，由于空气的导热系数较小(20℃，1.01325×105Pa时，空气导热系数为0.0259W/(m·K)，具有良好的保温性能。
而经过拍打的棉被可以让更多的空气进入，因而效果更明显。
2、夏季在维持20℃的室内工作，穿单衣感到舒适，而冬季在保持22℃的室内工作时，却必须穿绒衣才觉得舒服。
试从传热的观点分析原因。
答：首先，冬季和夏季的最大区别是室外温度的不同。
夏季室外温度比室内气温高，因此通过墙壁的热量传递方向是出室外传向室内。
而冬季室外气温比室内低，通过墙壁的热量传递方向是由室内传向室外。
因此冬季和夏季墙壁内表面温度不同，夏季高而冬季低。
因此，尽管冬季室内温度(22℃)比夏季略高(20℃)，但人体在冬季通过辐射与墙壁的散热比夏季高很多。
根据上题人体对冷感的感受主要是散热量的原理，在冬季散热量大，因此要穿厚一些的绒衣。
3、试分析室内暖气片的散热过程，各环节有哪些热量传递方式？以暖气片管内走热水为例。
答：有以下换热环节及热传递方式(1)由热水到暖气片管到内壁，热传递方式是对流换热(强制对流)；(2)由暖气片管道内壁至外壁，热传递方式为导热；(3)由暖气片外壁至室内环境和空气，热传递方式有辐射换热和对流换热。
4、冬季晴朗的夜晚，测得室外空气温度t高于0℃，有人却发现地面上结有—层簿冰，试解释原因(若不考虑水表面的蒸发)。
解：如图所示。
假定地面温度为了Te ，太空温度为Tsky，设过程已达稳态，空气与地面的表面传热系数为h，地球表面近似看成温度为Tc 的黑体，太空可看成温度为Tsky的黑体。
则由热平衡：，由于Ta ＞0℃，而Tsky＜0℃，因此，地球表面温度Te有可能低于0℃，即有可能结冰。
第七章 土坡
二. 滑坡
土 力 学
• 1．滑坡的危害
• •
滑坡是重大自然灾害 我国是滑坡灾害频发的国家
2. 滑坡的形式
土 力 学
二. 滑坡
土
3．造成滑坡的原因
1）振动：地震、爆破 2）土中含水量和水位变化
降雨、蓄水、使岩土软化， 坝背水坡浸润线
力 3）水流冲刷：使坡脚变陡
土 力 学
江西省江新洲 洲头北侧蹋岸
城市中的滑坡问题（香港，重庆）
土 力 学
填 方
挖 方
香港1900年建市，1977年成立土力工程署 港岛1972 Po Shan 滑坡 (~ 20,000 m3)(67 死、20 伤)
土 力 学
土 力 学
如何分析、判断？
无粘性土坡-简单 粘性土坡-复杂
评价方法：
粘性土土坡的滑动面——假定为圆弧面
土 力 学
分析方法——圆弧滑动法（极限平衡法）
土 力 学
一、整体圆弧法（瑞典圆弧法，1915） • 广泛使用的圆弧滑动法最初是由瑞典工程师 提出的。
一、整体圆弧法（瑞典圆弧法）
1．假设条件：
O
土 力 学
• 均质土
R d W
• 二维 • 圆弧滑动面
• 滑动土体呈刚性转动 • 在滑动面上处于极限平衡状态
土 力 学
极限平衡理论（条分法）
步骤：
先确定滑动面，再计算滑坡的稳定性系数， 最后判断滑动的可能性。
第二节 无粘性土土坡的稳定分析
土 力 学
定义：粗粒土所堆筑的土坡称为无粘性土坡
分如下两种情况考虑： 一、均质干坡 二、有渗透水流的均质土坡
一、均质干坡
土质边坡稳定性分析-
hi hi X i
Ti Ni
根据静力平衡条件
i Wi Ni
F F
zi
0，则N i cos i Wi X i Ti sin i H Wi X i Ti sin i H cos i (2)
可得： N i
xi
i
0，则Pi i Ti cos i N i sin i E
再计算滑坡的稳定性系数；
最后判断滑动的可能性。
第一节 概述
边坡稳定性分析的理论基础
摩尔-库伦强度准则
如果滑裂面为一特定的形状（如直线、对数螺 旋线）时，可以通过静力平衡分析唯一确定各 个方向上的受力情况； 如果滑裂面为任意形状，则要将滑体分成若干 个微小条块，分别进行受力分析。
第二节 无粘性土坡的稳定分析
3、简化简布公式
X 假设H i 0，即条块间只存在水 X 平作用力Eii，而不存在切向力H i P
1 m Pc biEWi 0 tgi i n 又有 iEn Pi i n Fs i Wi1 sin i
将Pii代入并 整理得 E 1 X ci bi Witg]Hii tg i mi Fs W H WiisinXii sin i i 式中 mi 1 tg i tg i sec 2 i Fs
n i 1
Wi sin i
n
FS
N
n i 1
i
tan cli cos i
n i
N
i 1
sin i
八、Morgenstern-Price法（M-P法）
• 1965年提出，土条同时满足力矩平衡和力平衡
两个平衡条件；
• 假设条间力法向分量和切向分量之间满足关系：
实验的流体力学复习问题问题详解-北航
实验流体力学期末复习第一章：相似理论和量纲分析①流体力学相似？包括几方面内容？有什么意义？流体力学相似是指原型和模型流动中，对应相同性质的物理量保持一定的比例关系，且对应矢量相互平行。
内容包括：1.几何相似—物体几何形状相似，对应长度成比例；2.动力相似—对应点力多边形相似，同一性质的力对应成比例并相互平行（加惯性力后，力多边形封闭）；3.运动相似—流场相似，对应流线相似，对应点速度、加速度成比例。
②什么是相似参数？举两个例子并说明其物理意义必须掌握的相似参数：Ma ，Re ，St 。
知道在什么流动条件下必须要考虑这些相似参数。
相似参数又称相似准则，是表征流动相似的无量纲特征参数 。
1.两物理过程或系统相似则所有对应的相似参数相等。
例如：假定飞机缩比模型风洞试验可以真正模拟真实飞行，则原型和模型之间所有对应的相似参数都相等，其中包括C L , C D , C M ：S V LC L 221ρ=S VD C D 221ρ=Sb V M C M 221ρ=风洞试验可以测得CL, CD, CM 值，在此基础上，将真实飞行条件带入CL, CD, CM表达式，可以求得真实飞行的升力、阻力和力矩等气动性能参数。
2.所有对应的相似参数相等且单值条件相似则两个物理过程或系统相似。
例如：对于战斗机超音速风洞试验，Ma 和Re 是要求模拟的相似参数，但通常在常规风动中很难做到。
由于对于此问题，Ma 影响更重要，一般的方案是保证Ma 相等，对Re 数影响进行修正。
; Re V p Ma a RT a V L l St V ρρωμ∞∞===== Ma 为惯性力与弹性力之比，在可压缩流动中考虑。
Re 为惯性力与粘性力之比，在粘性流动中考虑。
St 为无量纲频率，在周期性流动中考虑。
另，通常风洞模型试验模拟飞行器试验要满足的主要相似参数：超音速：Ma 和Re （需要同时考虑压缩性和粘性影响）；低速（Ma<0.3 ）：Re （压缩性影响可忽略，只考虑粘性影响）。
边坡稳定性分析报告
斜（边）坡稳定性分析方法综述摘要：斜坡稳定性分析方法目前主要分为定性类方法、定量类方法和非确定性方法。
定性类方法和定量类方法都比较成熟，尤其以定量类方法（刚体极限平衡法和有限单元法等数值计算方法）运用较多；而非确定性方法虽然方法较多，但目前使用相对较少。
本文主要介绍三类分析方法中的一些具体方法及其原理，并对三类方法的特征及优缺点进行简单评价。
关键词：斜坡稳定性分析,定性类方法,定量类方法,非确定性方法ABSTRACT: Nowadays, the methods evaluating slope stability are mainly divided into qualitative methods, quantitative methods and nondeterministic methods. Qualitative methods and quantitative methods are both comparatively mature, and especially quantitative methods (rigid equilibrium limit method and numerical computation methods such as finite element method) are widely employed; while although there are many kinds of nondeterministic methods, they are comparatively less employed. The paper mainly introduces some specific methods and their theories of the three evaluating methods, and short comments are made on the characteristics, merits and demerits of the three evaluating methods.Key Words:slope stability analysis, qualitative methods, quantitative methods, nondeterministic methods1 引言斜坡是指地壳表面一切具有侧向临空面的地质体。
高层建筑结构思考题
1. 高层建筑的定义。
10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑，以及房屋高度大于24m的其他高层民用建筑混凝土结构房屋，称之为高层。
2. 和普通多层建筑相比，高层建筑结构设计有何特点。
水平荷载和地震作用是设计主要因素；结构侧移成为主要控制指标；轴向变形和剪切变形不可忽略；延性成为结构设计的重要指标；结构材料用量明显增加。
3．高层建筑为何对侧移限制要求严格？防止主体结构及填充墙、装修等非结构构件的开裂与损坏，电梯轨道变形；过大的侧向变形会使人有不舒适感，影响正常使用；过大的侧移还会使结构产生较大的附加内力，甚至引起倒塌。
4．高层建筑的主要结构类型和优缺点。
（1）框架结构：优：布置灵活，能获得大空间，也可按需做成小房间；施工方便；较经济；计算理论比较成熟；在一定高度范围内造价较低。
缺：侧向刚度小，侧移大；对支座不均匀沉降敏感。
（2）剪力墙结构：优：承载力和侧向刚度均很大，侧移小；室内墙面平整。
缺：结构自重较大，吸收地震能量大；平面布置局限性大，较难获得大空间；施工较麻烦，造价高。
（3）框架-剪力墙结构：由框架和剪力墙组成的结构体系，具有两种结构的优点，既能形成较大的使用空间，又具有较好的抵抗水平荷载的能力，因而使用广泛。
（4）筒体结构：是空间结构，抵抗水平作用的能力更大，因而特别适合超高层。
5．高层建筑各类结构的受力变形特点。
（1）框架结构：层数不多时，轴力和轴向变形较小；层数多时，轴力和轴向变形较大，轴向变形将使得内力和变形发生改变。
在水平荷载下，会产生较大的水平位移，一部分是框架结构的整体弯曲变形，另一部分是剪切变形。
（2）剪力墙结构：在水平荷载作用下，剪力墙可视为竖向悬臂伸梁，其水平位移由弯曲变形和剪切变形组成。
在高层结构建筑中，框架柱的变形以剪切变形为主，而剪力墙的变形以弯曲变形为主，其位移曲线呈弯曲形，特点是结构层间位移随楼层的增高而增加。
（3）框架-剪力墙结构：在同一层中由于刚性楼板的作用，两者的变形协调一致。
滑坡稳定系数与安全系数的异同
滑坡稳定系数与安全系数的异同黄先光【摘要】针对包括现行规范在内的岩土界将滑坡稳定系数与安全系数混为一谈的现象,以及安全系数规范值有些偏高影响设计的情况,首先说明了稳定系数和安全系数的物理意义都是滑坡的稳定程度,并据此强调了稳定性计算方法和推力计算方法必须一致、安全系数与计算方法必须配套,指出了比较严谨的稳定系数定义是抗滑力与下滑力之比、比较可靠的稳定性和推力计算方法是传递系数法,再从参照物和时间的角度出发阐述了稳定系数与安全系数的异同点,最后分析了安全系数应该考虑滑坡体积、地震烈度、计算方法等因素,为滑坡推力计算时安全系数的合理取值提供了参考.【期刊名称】《兰州交通大学学报》【年(卷),期】2015(034)006【总页数】6页(P32-37)【关键词】滑坡;稳定系数;安全系数;传递系数法【作者】黄先光【作者单位】兰州铁路局建设管理处,甘肃兰州 730000【正文语种】中文【中图分类】P642.22我国现行的多部规范先后出现了“滑坡稳定安全系数”的概念，或将稳定系数和安全系数混为一谈，有的论文和著作甚至直接用安全系数代替稳定系数，在一定程度上既不严谨，也不科学，更不便理解.同时，规范对安全系数的物理意义理解不透、对影响安全系数取值的因素了解不够，存在因安全系数偏高而影响设计的问题.例如，在不考虑地震、暴雨、地下水作用的一般工况，采用简化毕肖普法和传递系数隐式解法的文献[1]的各级安全系数范围为1.25～1.35，采用瑞典法和传递系数法的文献[2]的各级安全系数下限范围为1.15～1.30、上限范围为1.20～1.40，都比较高，导致很多大型滑坡在滑体参数全部准确的情况下，所得的推力仍远大于经验值和估算值，据此设计的抗滑工程庞大甚至无法实施，如果再降低安全系数，则因不符合规范而不能通过评审.特别是文献[1]一般工况和地震工况的安全系数相差0.20，没有考虑到地震烈度的大小引起的差别.与此类似，文献[2]的工况Ⅰ和工况Ⅱ的区别仅在于是否考虑地下水，但并没有考虑地下水位的高低和地下水作用力的大小，安全系数的下限相差0.05～0.10、上限相差0～0.10.又如，文献[3]采用的稳定性计算方法有简化毕肖普法、摩根斯顿-普莱斯法、罗厄法、瑞典法和简化简布法，安全系数以前三者为标准，后两者的安全系数一般为前三者的92%，即约降低0.10，没有考虑滑带土强度指标变化对各种计算方法间误差的影响.例如，内摩擦角越小，瑞典法和简化毕肖普法之间的误差就越小，直至为0.而坡脚边坡较陡时，瑞典法的稳定系数还可能大于简化毕肖普法.另外，由于各种计算方法之间的误差主要取决于条间力(即剩余下滑力)方向的不同假定，所以，该规范要求采用多种方法进行对比是不现实的.实际工作中，在无法改变规范偏高的安全系数下限时，为了得到合理的设计推力、优化抗滑工程结构设计、降低造价，有人就会提高滑带土的强度指标，或修改其它参数，或附加被动土压力来减小设计推力；也有人会想到推力计算方法不合理而研究与稳定性计算公式不一致的推力计算公式[4-5]；文献[6-7]则受“剩余下滑力小于0时不传递”(即“土条间不产生拉力”)[1,8,9]的影响而试图改进传递系数法，但稳定性和实际推力计算时剩余下滑力小于0是必须继续传递的，以得出大于1的整体稳定系数[10]，否则，得到的只是最后一个条块的局部稳定系数，如果最后一个条块的滑面为水平或反翘，稳定系数就为无穷大；而设计推力计算时如果出现剩余下滑力小于0的情况说明稳定系数大于安全系数，不需治理；文献[11]虽强调了稳定系数和安全系数是不同的，也说明了安全系数的取值原则，但仍有欠缺和不妥之处.因此，很有必要阐述稳定系数与安全系数的异同，以及安全系数的考虑因素，为滑坡推力计算时安全系数的合理取值提供参考.稳定系数通常是指滑坡当前的稳定程度，是一个客观分析值；安全系数是指滑坡治理后应该达到的稳定程度，是一个主观目标值.相同点是它们都反映了滑坡的稳定程度，区别在于治理前和治理后.因此，稳定性计算和推力计算是互为逆运算，稳定性计算方法和推力计算方法必须一致.考虑到不同的计算方法间有一定的甚至较大的误差，所以，安全系数与计算方法必须配套.但在稳定性计算和滑带土强度指标反算时，将稳定系数和安全系数两个明显不同的概念相混淆的现象非常普遍，经常引用的毕肖普关于安全系数的定义便是最典型的例子(正确的应是关于稳定系数的定义).而采用的稳定性计算方法与推力计算方法不一致的案例也不少见[4-5]，甚至还出现在个别规范[2]中.毕肖普的稳定系数定义是：稳定系数K=抗剪强度/剪应力.当滑面上剪应力大于抗剪强度时就发生破坏.该定义基于库仑定律，只考虑滑带土的抗剪强度，而不是抗滑力，因而无法把滑面反翘段滑体重力沿滑面的切向分力T′作为抗滑力，也无法把下一条块对上一条块的支持力P(其大小相当于上一条块的剩余下滑力)作为抗滑力，详见文献[12]的多种极限平衡法公式推导和算例.但文献[12]和文献[13]对该定义进行数学变换后得出的相应定义是：滑面上抗剪强度指标黏聚力c和摩擦系数tan φ(φ为内摩擦角)均按同一比例K降低，则土体沿此滑面处处达到极限平衡状态.显然该定义有悖原意，也悖事实，因为能发挥的抗剪强度不是原来的1/K，而当K<1时就更不对了.该定义还简单地认为滑坡失稳的原因是与c、φ相关的抗滑力减小，且该抗滑力只能发挥1/K(实际上是可以全部发挥作用的)，由此推导出的稳定性计算方法都是抗滑力和下滑力不作严格区分的，也就提出了与传递系数法不一致的传递系数隐式解法和显式解法[1]，且都是对传递系数法的误解.另外，因土体的强度存在上限(峰值强度)和下限(残余强度)，c和φ是不可以任意提高和降低的，所以，不能把有限的物理问题变成无限的数学问题.根据传递系数法推力计算原理[14-15]，可归纳出超载法的稳定系数定义是：稳定系数K=抗滑力R/下滑力T.当下滑力大于抗滑力时就发生破坏.显然比毕肖普的定义更严谨.但文献[12]和文献[13]对其数学变换后得出的相应定义是：将滑面上的下滑力增大K倍，则土体沿此滑面处处达到极限平衡状态.该定义也违背了原意，简单地认为滑坡的失稳只是因为下滑力增大.而常被忽视的是，滑面反翘段的下滑力T′是被动性质的抗滑力，应该作为R的一部分，不应与文献[16]一样以负值作为T的一部分，否则，推力计算时乘以K后就放大了T′的作用.同理，也不能与文献[1]一样将剩余下滑力P(即拟建抗滑工程提供的抗滑力)以负值作为T的一部分.所以，不能把复杂的物理问题变成简单的数学问题.值得注意的是，超载法定义的抗滑力是指平行于滑面且与滑动方向相反的所有分力(包括滑面反翘段滑体重力沿滑面的切向分力T′)，是被动力、反作用力，下滑力是指平行于滑面且与滑动方向相同的所有分力，是主动力、作用力，因此，传递系数法不是文献[1]的传递系数隐式解法或其简化法(传递系数显式解法)，文献[17]通过对传递系数法的详细推导、对超载法稳定系数定义的深刻理解、对抗滑力和下滑力的正确界定解释了这一点.而我国规范采用的其它所有极限平衡法都因主动力和被动力不分、作用力和反作用力混淆变得不可靠，这是把物理问题简单地转化为数学问题[18-21]造成的，同时也说明很多软件存在较大的问题，需要慎用.总之，稳定性计算公式中的抗滑力和下滑力是比值关系，在作为分母的下滑力中不该再出现抗滑力.至今仍广为认可的“稳定系数=抗滑力矩/下滑力矩”的定义可能是根据瑞典法计算公式的表现形式得出的，没有考虑到滑坡的最大特点是整体滑动，不可能整体绕某个支点转动或倾倒.这种算法基于杠杆原理的整体力矩平衡，错误地把空气当作各种力的支点(圆弧形滑面的圆心)、把传不了力的部分空气当作力臂(圆弧形滑面的半径)，并得出条块重心越高则地震力的力臂越短而作用越小的错误结果(如果条块的重心高度与圆心一致时，则不管地震烈度多大，都不会影响该条块的稳定性).只是现行规范[1-2,10]不再考虑力臂了.文献[8]认为不考虑力矩平衡的传递系数法、罗厄法等是不够精确的简化法，只有同时考虑了水平力平衡、垂直力平衡和力矩平衡的摩根斯顿—普莱斯法和通用条分法才是精确、严格的方法，说明其把假设的、窄窄的滑体条块看成了真实的、容易倾倒的多米诺骨牌.如果滑体不作条分而按整体考虑，就不会要求满足力矩平衡；如果认可条块只会整体滑动而不会整体倾倒，也就不会力推满足三平衡的摩根斯顿—普莱斯法.事实上，我们对土层的重度和分界线、条间力的方向和作用点、滑体和滑带土的强度指标、滑面线、坡面线、水面线等等都作了一定的、甚至较大的假设和简化，比不考虑力矩平衡或视为自动满足力矩平衡粗略得多.另外，传递系数法是基于折线形滑面推导的，而圆弧形滑面不仅是折线形滑面的特例(此时每段滑面的端点都在同一圆弧上)，还简化为折线形滑面计算，因而传递系数法完全适用于圆弧形滑面，但至今没有任何一部规范将其用于圆弧形滑面，反而采用精度更低、应该淘汰的瑞典法.可见，只有超载法的稳定系数定义是比较严谨的、符合客观实际的，基于该定义的、条间力方向假设完全符合经典力学的、已被越来越多的规范采纳的传递系数法是比较可靠的.下面从参照物和时间的角度出发阐述它们之间的异同.1)稳定系数的参照物是滑坡本身，物理意义是滑坡当前的稳定程度(不考虑地震力)，或一定年限内的稳定程度(不考虑工程措施，但考虑地震力及一定年限内各种可能的不利条件与作用因素的影响)，或滑坡治理后的稳定程度(考虑地震力及工程使用年限内各种可能的不利条件与作用因素的影响).2)安全系数的参照物是滑坡威胁的对象，物理意义是滑坡威胁对象的安全程度，数值上相当于上述的当前的稳定程度，或一定年限内的稳定程度，或滑坡治理后应该达到的稳定程度.如果滑坡滑动不危害任何对象，则所有对象的安全系数与滑坡无关，自然不必去关心滑坡的稳定系数.例如，一辆汽车停在无限宽、坡度为15°的斜坡上，汽车距离坡脚5 m，坡脚处平台无限宽阔.一个人站在汽车直对的坡脚，汽车下滑时必然撞上该人.此时，我们不能说汽车是否安全，因为汽车下滑对车本身没有任何损坏，而应该说汽车是否稳定，即应该考虑刹车是否有效、车轮是否有石头顶着等会影响汽车下滑的客观因素；而对人不能说是否稳定，因为即使他躺下了还是有可能被汽车伤害的，故应该说是否安全，因为他确实受到斜坡上的汽车的威胁.所以，车不稳定，人就不安全.如果车停在绝对水平的粗糙路面上，显然没必要担忧车前站着、坐着或躺着的人的安全.同理，滑坡不稳定，滑坡前缘的人和物就不安全.显然，这里的“安全”和“稳定”是不能互换的，但稳定系数和安全系数是绝对相等的.所以，稳定系数和安全系数虽然因参照物和时间(勘察时、设计中、治理后)不同而概念有别，但数值相同，故稳定性计算方法和推力计算方法必须一致，即这两个计算公式必须一致.可是，文献[2]在计算圆弧形滑面的稳定系数和推力时并没有达到一致.3)滑坡推力计算中的安全系数反映的是对抗滑力和下滑力的了解程度及威胁对象的重要性.对滑坡越了解，考虑因素越齐全、准确，且滑带土强度指标取值偏低，威胁对象不很重要，则滑坡治理后的稳定系数可要求低一些，表现为设计时的安全系数可取小一些；若对滑坡不很了解，考虑因素不齐全、偏危险，难以把握滑带土强度指标的变化或取值偏高，威胁对象很重要，则滑坡治理后的稳定系数应要求高一些，表现为设计时的安全系数应取大一些.当然，治理后实际的稳定系数与设计时的安全系数确实存在一定的差别，如截排水、绿化等措施发挥作用后滑体重量减少、滑带土强度指标提高、支挡工程本身的结构安全系数较大等都会使治理后实际的稳定系数大于设计时的安全系数，相反，如果防治措施不力或不合格，则会导致治理后实际的稳定系数小于设计时的安全系数. 在滑坡推力计算中，由于很难十分准确地选取众多的计算参数，因而总是把一些暂时搞不清的和考虑不到的因素，用加大安全系数和增设工程的方法来弥补.安全系数一般根据对滑坡的认识深度、采用计算指标的准确程度、对外力组合和计算方法的把握程度、工程的重要性、滑坡危害的大小、抗滑工程一旦破坏后修复的难易程度和二次投入以及目前无法列入计算的一些因素等综合考虑后给定的一个数值，对上述因素认识较深、控制较好的，可取1.05～1.10，否则应取1.15～1.25.可见，推力计算中的安全系数，除了考虑工程的重要性和各种工况外，更多地是用于弥补勘察的不足，这是与其它安全系数的最大区别.安全系数与滑坡的体积和其所在地的地震烈度有关，滑体大或地震烈度大，则安全系数相同时所需的抗滑力(设计推力)就大.也就是说，安全系数主要不是针对滑带土的强度指标而言的，强度指标一般是取使用年限内地质条件与环境下可能出现的最小值.滑坡治理工程的设计原则之一是“一次根治，不留后患”，所以需要考虑推力储备.对于小滑坡，安全系数可以大一点，不会增加多少推力，因而也不会增加太多造价.而对于大滑坡，考虑大地震且其它参数可靠时可以取1.00～1.02的安全系数.对于大中型滑坡，如果安全系数较大，推力就较大，如果再考虑地震力的影响，则可能无法按规范要求的最小安全系数设计，此时，采用计算参数和计算方法时一定要慎重，必须接近实际.如果确实推力较大、造价较高，则应根据建筑物的重要性、产生破坏时的后果、最不利因素的组合情况、是否采取截排水措施等来确定是否可以适当降低安全系数.因此，考虑地震力时安全系数取1.02(一般规范的最小值为1.05)的情况时有发生，甚至可取1.00.这是因为：1)附加抗滑力(即设计推力)P采用的是抗滑建筑物的标准强度或设计强度，而不是极限强度，这就有一定的强度储备，因此，设计时给的P应是足够的，不必过分强调安全系数的下限.2)P是用于折减部分T的，R又是取小值，所以，只要R+P≥T，一般滑坡就是稳定的，也说明安全系数可以取小一点.但这只针对地质条件清楚和参数可靠度较大时(如已有相应的工程措施能控制强度指标不至于再低)，否则，规模较大的滑坡不能取较小的安全系数.3)c、φ值与岩土性质、地质环境及其使用年限内变化的可能性有关，如果c、φ采用的是残余强度，则与c和φ相关的抗滑力不存在任何折减，R就有较大的富余，结果就更加安全，根本无需提高安全系数.4)安全系数反映的是对R和T的了解程度(使用年限内可能出现的最小R和最大T，以及两者同时出现的概率)，所以，滑坡设计应是个别设计，不必囿于规范，只要认真勘察、仔细分析、精心设计、优质施工，可以采用较小的安全系数.5)地震时的c、φ值可能不是使用年限内的最小值，且滑坡所处的不是发震地带，而是地震影响地带，否则，地震力不仅有水平力，还有垂直力.另外，不考虑频繁震动使滑带松弛、降低c和φ值，也不考虑震动液化状态，否则需单独设计.6)滑坡治理一般考虑后缘刷方、前缘反压以提高一定的稳定系数，同时考虑排水提高滑带土的强度指标而提高稳定系数，所以，在支挡工程设计时安全系数可以适当取小一点.相反地，如果计算方法不合适、选用参数的可靠度不大或过于粗略，则用较大的安全系数.所以，规模较大的滑坡总是有较多的辅助工程.只有选用参数可靠度较大才可以采用较小的安全系数，才更经济和安全.同时，可通过监测了解各工程措施的作用是否与分析一致，还有一些未实施的工程需根据监测情况确定是否施工和改变尺寸.不同的计算方法表征为不同的稳定系数定义、不同的安全系数含义和不同的力学原理，故应采用不同的安全系数.但规范的安全系数并没有随着推力计算方法的改变而改变.例如，旧规范[22]采用的推力计算方法是传递系数法，而新规范[1]采用的却是传递系数隐式解法，对单条块而言，前者的设计推力是后者的K倍，但该新旧规范的安全系数却并没改变，那么，如果说旧规范[22]的安全系数是可靠的，新规范[1]的安全系数就偏危险了.另外，规范[1]和规范[2]是类似的，但后者采用的是传递系数法，其安全系数上限应该比规范[1]小，但如前所述，事实并非如此.1)稳定系数的定义很多，但正确的应该是抗滑力与下滑力之比值.2)严格意义上的安全系数应该是指滑坡治理后的稳定系数，而不是当前的稳定系数.3)当前的稳定系数和安全系数的参照物不一样，不能混为一谈，因关心的是滑坡，所以用稳定系数是合适的.4)规范的安全系数必须考虑众多影响因素，尤其是滑坡体积、地震烈度和计算方法，特殊情况经必要的论证后可酌情增减.5)安全系数的取值必须与采用的推力计算方法相一致.6)稳定性计算和推力计算是互为逆运算，计算方法必须一致，且多种计算方法相互比较、验证是没有多大实际意义的.建议采用适用于任何滑面形状的传递系数法.7)真正的传递系数法既不是传递系数显式解法，也不是传递系数隐式解法.【相关文献】[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 50330-2013 建筑边坡工程技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.[2] 中华人民共和国国土资源部.DZ/T 0219-2006 滑坡防治工程设计与施工技术规范[S].北京：中国标准出版社，2006.[3] 中华人民共和国水利部.SL274-2001 碾压式土石坝设计规范[S].北京：中国水利水电出版社，2002.[4] 杨宗玠.考虑滑坡稳定系数计算滑坡推力[C]//甘肃省科学院地质自然灾害研究协调中心，铁道部科学研究院西北研究所.滑坡文集(兰州滑坡会议论文选集).北京：中国铁道出版社，1988：394-397.[5] 郑明新.滑坡防治工程效果的后评价方法研究[M].南京：河海大学出版社，2007：41-43.[6] 苏爱军，冯明权.滑坡稳定性传递系数计算法的改进[J].地质灾害与环境保护，2002，13(3)：51-55.[7] 易朋莹，唐红梅.对用传递系数法求滑坡稳定系数的商榷[J].重庆交通学院学报，2004，23(1)：78-80，89.[8] 陈祖煜.土质边坡稳定分析——原理·方法·程序[M].北京：中国水利水电出版社，2003.[9] 中华人民共和国交通部.JTJ D30-2004 公路路基设计规范[S].北京：人民交通出版社，2004.[10] 中华人民共和国铁道部.TB 10027-2012 铁路工程不良地质勘察规程[S].北京：中国铁道出版社，2012：147-149.[11] 刘光代.浅谈滑坡计算中的安全系数和稳定系数[C]//甘肃省科学院地质自然灾害研究协调中心，铁道部科学研究院西北研究所.滑坡文集(兰州滑坡会议论文选集).北京：中国铁道出版社，1988：398-400.[12] 潘家铮.建筑物的抗滑稳定和滑坡分析[M].北京：水利出版社，1980.[13] 郑颖人，赵尚毅.边(滑)坡工程设计中安全系数的讨论[J].岩石力学与工程学报，2006，25(9)：1937-1940.[14] 徐邦栋.滑坡检算[J].土木工程学报，1960(2)：26-35，41.[15] 徐邦栋.滑坡分析与防治[M].北京：中国铁道出版社，2001.[16] 中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 50021-2001岩土工程勘察规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.[17] 沈尧亮，侯殿英.传递系数法的原型与衍生[J].工程勘察，2010(Z1)：477-486.[18] 张鲁渝.一个用于边坡稳定分析的通用条分法[J].岩石力学与工程学报，2005，24(3)：496-501.[19] 林丽，郑颖人，孔亮，等.条分法的统一公式及其分析[J].地下空间，2002，22(3)：252-255.[20] 林丽，杨明成，郑颖人.基于力平衡的安全系数统一求解格式[J].岩石力学，2005，26(Z1)：279-282.[21] 朱禄娟，谷兆祺，郑榕明，等.二维边坡稳定方法的统一计算公式[J].水力发电学报，2002，(3)：21-29.[22] 中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 50330-2002 建筑边坡工程技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.。
《边坡稳定性分析》PPT课件
§2.1概述
2.1.6条分法的应用
条分法种类较多，工程中用极限平衡理论进行 边坡稳定性分析时，常用“瑞典圆弧法、毕肖普 (Bishop)法、简布(Janbu)法和不平衡推力传递系数法” 等方法计算。主要是由于不同的滑动面形式，需要进 行不同的计算简化，也就对应着不同的计算方法。
1.滑面为单一平面。这种滑动形式的稳定性计 算分析方法较为简单，主要应用于砂土类非粘性土质 边坡以及有软弱夹层的岩石类边坡稳定性分析。
边坡防护技术
讲义
第二讲
边坡稳定性分析
§2.1概述
2.1.1边坡稳定判断
要进行边坡防护，首先要进行稳定性分析， 以判断边坡是否稳定以及边坡下滑体的下滑推力。
工程中采用边坡稳定安全系数K来判断其稳定 性。K由公式 K R 计算。
S
§2.1概述
2.1.1边坡稳定判断
《 建 筑 边 坡 工 程 技 术 规 范 》(GB50330-2002) 对边坡安全系数有如下规定：
常用的条分法包括瑞典圆弧法、毕肖普法、不 平衡推力传递系数法等。
§2.1概述
2.1.4刚体极限平衡法
条分法的基本假定为：
把滑动土体竖向分为若干土条，找出土条上 的作用力：土条本身重力，水平作用力，孔隙水压 力，两相邻土条传来的法向条间力和切向条间力。 考虑各个土条或整个滑动体的静力(水平力、竖向力、 力矩)平衡，得到相应的平衡方程。对方程求解，可 对边坡的稳定性和下滑推力进行判断。
表2.1建筑波安全系数规定值
安全系
边坡
数K
安全
等级 一级边坡
二级边坡
三级边坡
计算方法
平面滑动法பைடு நூலகம்折线滑动法
1.35
1.30
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一、传递系数法 剖面 编号 条块 编号 块石土重 度r2（KN/m3) 面积 S1（m2） 自 重 KN/m 滑面长度 m 滑面倾角 α（°） 粘聚力kpa 内 摩擦 角（°）
滑动面为折线形 抗滑力Ri 下滑力Ti 传递系数ψ 累计抗滑力 累计下滑力 稳定系数 安全系数 剩余下
滑力
Ⅰ--Ⅰ' 1 24 129.8 3115.4 23.4 42.4 25.0 19.0 1376.4 2101.6 0.84 1376.4 2101.6 0.655 1.15 1040.4 2 24 188.5 4524.3 13.3 24.1 25.0 19.0 1755.5 1846.0 0.94 2912.9 3613.1 0.806 1.15 1242.1
3 24 163.9 3932.9 21.4 15.8 25.0 19.0 1837.1 1067.5 4574.0 4462.3 1.025 1.15 557.6
二、简布法 计算项目： 复杂土层土坡稳定计算 20 ------------------------------------------------------------------------ [计算简图] [控制参数]: 采用规范: 通用方法 计算目标: 安全系数计算 滑裂面形状: 折线形滑面 不考虑地震
[坡面信息] 坡面线段数 3 坡面线号 水平投影(m) 竖直投影(m) 超载数 1 20.550 21.740 0 2 12.170 4.540 0 3 17.240 0.730 0
[土层信息] 坡面节点数 4 编号 X(m) Y(m) 0 0.000 0.000 -1 20.550 21.740 -2 32.720 26.280 -3 49.960 27.010 附加节点数 6 编号 X(m) Y(m) 1 0.000 -0.750 2 0.000 -1.250 3 0.000 -7.750 4 64.000 -7.750 5 64.000 -1.250 6 64.000 -0.750 不同土性区域数 1 区号 重度 饱和重度 粘聚力 内摩擦角 水下粘聚 水下内摩 十字板 强度增 十字板羲 强度增长系 全孔压 节点编号 (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度) 力(kPa) 擦角(度) (kPa) 长系数 下值(kPa) 数水下值 系数 1 24.000 --- 25.000 19.000 --- --- --- --- --- --- --- ( 0,1,6,-3,-2,-1,) 不考虑水的作用
[计算条件] 稳定计算目标: 指定滑面的安全系数 稳定分析方法: 简化Janbu法 土条宽度(m): 1.000 非线性方程求解容许误差: 0.00001 方程求解允许的最大迭代次数: 50 ------------------------------------------------------------------------ 计算结果: ------------------------------------------------------------------------ 滑动安全系数 = 0.978
滑裂面 线段标号 起始坐标(m,m) 终止坐标(m,m) 1 (0.000,0.000) (20.550,5.800) 2 (20.550,5.800) (32.720,11.240) 3 (32.720,11.240) (49.960,27.010)
滑动安全系数: 0.978
待定常数λ: 0.000
********************滑面信息******************* 土条总数: 52 力矩中心(m): (1.589, 56.772)
********************土条信息******************* 第1个土条: [几何信息] 左上点坐标(m): (0.000, 0.000) 左下点坐标(m): (0.000, 0.000) 右上点坐标(m)： (1.000, 1.058) 右下点坐标(m): (1.000, 0.282) 土条尺寸: 宽度 = 1.000m, 底部长度 = 1.039m 土条面积: 0.388m2 土条底部倾角: 15.761度 [物理信息] 土条底部: C = 25.000kPa, φ = 19.000度 [受力信息] 土条自重: W = (9.308kN, -1.089m) 土条底部: 法向力 = (1.978kN, -16.430m), 切向力 = (27.260kN, 54.206m) 土条左侧: 法向力 = 0.000kN, 切向力 = 0.000kN 土条右侧: 法向力 = 25.698kN, 切向力 = 0.000kN
三、简化毕肖普法 ------------------------------------------------------------------------ 计算项目： 复杂土层土坡稳定计算 20 ------------------------------------------------------------------------ [计算简图] [控制参数]: 采用规范: 通用方法 计算目标: 安全系数计算 滑裂面形状: 折线形滑面 不考虑地震
[坡面信息] 坡面线段数 3 坡面线号 水平投影(m) 竖直投影(m) 超载数 1 20.550 21.740 0 2 12.170 4.540 0 3 17.240 0.730 0
[土层信息] 坡面节点数 4 编号 X(m) Y(m) 0 0.000 0.000 -1 20.550 21.740 -2 32.720 26.280 -3 49.960 27.010 附加节点数 5 编号 X(m) Y(m) 1 0.000 -0.750 2 0.000 -1.250 3 0.000 -7.750 4 64.000 -7.750 5 64.000 -1.250 不同土性区域数 1 区号 重度 饱和重度 粘聚力 内摩擦角 水下粘聚 水下内摩 十字板 强度增 十字板羲 强度增长系 全孔压 节点编号 (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度) 力(kPa) 擦角(度) (kPa) 长系数 下值(kPa) 数水下值 系数 1 24.000 --- 25.000 19.000 --- --- --- --- --- --- --- ( 0,1,6,-3,-2,-1,) 不考虑水的作用
[计算条件] 稳定计算目标: 指定滑面的安全系数 稳定分析方法: 简化Bishop法 土条宽度(m): 1.000 非线性方程求解容许误差: 0.00001 方程求解允许的最大迭代次数: 50
------------------------------------------------------------------------ 计算结果: ------------------------------------------------------------------------ 滑动安全系数 = 1.015
滑裂面 线段标号 起始坐标(m,m) 终止坐标(m,m) 1 (0.000,0.000) (20.550,5.800) 2 (20.550,5.800) (32.720,11.240) 3 (32.720,11.240) (49.960,27.010) 四、摩根斯顿—普赖斯法 计算项目： 复杂土层土坡稳定计算 20 ------------------------------------------------------------------------ [计算简图]
[控制参数]: 采用规范: 通用方法 计算目标: 安全系数计算 滑裂面形状: 折线形滑面 不考虑地震
[坡面信息] 坡面线段数 3 坡面线号 水平投影(m) 竖直投影(m) 超载数 1 20.550 21.740 0 2 12.170 4.540 0 3 17.240 0.730 0 [土层信息] 坡面节点数 4 编号 X(m) Y(m) 0 0.000 0.000 -1 20.550 21.740 -2 32.720 26.280 -3 49.960 27.010 附加节点数 5 编号 X(m) Y(m) 1 0.000 -0.750 2 0.000 -1.250 3 0.000 -7.750 4 64.000 -7.750 5 64.000 -1.250 不同土性区域数 1 区号 重度 饱和重度 粘聚力 内摩擦角 水下粘聚 水下内摩 十字板 强度增 十字板羲 强度增长系 全孔压 节点编号 (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (度) 力(kPa) 擦角(度) (kPa) 长系数 下值(kPa) 数水下值 系数 1 24.000 --- 25.000 19.000 --- --- --- --- --- --- --- ( 0,1,6,-3,-2,-1,) 不考虑水的作用
[计算条件] 稳定计算目标: 指定滑面的安全系数 稳定分析方法: 摩根斯顿—普赖斯法 土条宽度(m): 1.000