基于矢量法安全系数的边坡与坝基稳定分析.pdf

第26卷第10期岩石力学与工程学报Vol.26No.10
2007年10月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringOct.，2007

基于矢量法安全系数的边坡与坝基稳定分析

刘艳章，葛修润，李春光，王水林
(中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北武汉430071)

摘要：滑动是一个矢量概念，基于矢量法安全系数的边坡与坝基抗滑稳定的矢量分析法，以边坡与坝基的整体抗
滑稳定性为研究对象，根据边坡与坝基的整体滑动趋势方向确定安全系数的计算方向θ，在方向θ上由抗滑力与
滑动力的矢量特征定义矢量法安全系数F(θ)，以F(θ)进行边坡与坝基的抗滑稳定分析。在边坡与坝基的荷载和滑
裂面已知的情况下，运用有限元法计算滑裂面上的真实应力分布，滑裂面上各处静滑动摩擦力合力方向的反方向
就是θ，沿此θ方向F(θ)的求解公式直接根据滑裂面上的真实应力分布情况和莫尔–库仑强度准则导出。矢量法
安全系数F(θ)的定义以力的矢量分析为基础，具有明确的物理和力学意义，求解时不需要引入过多的人为假定，
并以显式格式求解，计算过程简便，便于工程应用。运用矢量分析法法求解ACADS两道标准考题算例的F(θ)，
得到与考题标准答案一致的结果；应用矢量分析法法求解三峡工程3#坝段坝基抗滑稳定问题的F(θ)，计算结果与
已有的有限元强度折减法模拟该坝段坝基渐近破坏的定性分析成果相吻合。通过实例分析表明矢量分析法的可行
性和工程实用性。
关键词：边坡工程；边坡与坝基；稳定分析；矢量分析法；矢量法安全系数
中图分类号：P642.2文献标识码：A文章编号：1000–6915(2007)10–2130–11

STABILITYANALYSISOFSLOPEANDDAMFOUNDATIONBASEDON
VECTORMETHODSAFETYFACTOR

LIUYanzhang，GEXiurun，LIChunguang，WANGShuilin
(StatekeyLaboratoryofGeomechanicsandGeotechnicalEngineering，InstituteofRockandSoilMechanics，
ChineseAcademyofSciences，Wuhan，Hubei430071，China)

Abstract：Slidingisavectorconcept.Thevectoranalysismethod(VAM)ofslopeanddamfoundationstabilityis
putforwardonthebasisofvectormethodsafetyfactor.Itstudiestheoverallstabilityoftheslidingmass，
determinesthecalculatingdirectionθaccordingtothetendencydirectiontowardslidingofthewholesliding
mass，definesthevectormethodsafetyfactorF(θ)intermsofthevectorcharacteristicsofforcesagainstand
drivingslidinginθ，andanalyzesthestabilityofslopeanddamfoundationwithF(θ).Astheloadsandsliding
surfaceofslopeanddamfoundationaregiven，therealstressdistributionoftheslidingsurfacecanbecalculated
byfiniteelementmethod.Theoppositedirectionofthesumofthestaticslidingfractionalforcesalongthesliding
surfaceisθ；andtheformulaofF(θ)isdirectlyderivedfromtherealstressdistributionoftheslidingsurfaceand
theMohr-Coulombcriterion，notrequiringredundantassumptions.ThedefinitionofF(θ)basedontheforcevector
analysisisclearinphysicsandmechanics.BecausetheformulaofF(θ)isanexplicitexpressionandissimpleto
calculate，itisconvenienttoapplyVAMtoe