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科技信息○科教前沿○SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2008年第3期

圆弧法在岩质边坡稳定分析中的应用

栾向军连云飞
(宁夏建筑科学研究院宁夏银川750021)

【摘要】影响边坡稳定性的因素主要有内在因素和外部因素两方面,内在因素包括组成边坡的地貌特征、岩土体的性质、地质构造、岩土
体结构、岩体初始应力等。外部因素包括水的作用、地震、岩体风化程度、工程荷载条件及人为因素。内在因素对边坡的稳定性起控制作用,外部
因素起诱发破坏作用。
【关键词】边坡;滑坡;静水压力;动水压力;构造;地震作用

0.引言直岩坡的极限高度,亦即坡顶张裂缝的最大深度,用下式计算:
对于均质的以有及没有断裂面的岩坡,在一定条件下可看作平面2c"
H90=tg45°+(5)
问题,用圆弧法进行稳定分析。圆弧法是最简单的分析方法之一。#%2&
1.圆弧法介绍利用这些曲线可以很快地决定坡高或坡角,其计算步骤如下:
根据岩体的性质指标按式确定
在用圆弧法进行分析时,首先假定滑动面为一圆弧,把滑动岩体1)(c、"、#)(5)H90;
看作为刚体,求滑动面上的滑动力及抗滑力,再求这两个力对滑动圆2)如果已知坡角,需要求坡高,则在横轴上找到已知坡角值的那
点,自该点向上作一垂直线,相交于对应已知内摩擦角的曲线,得一
心的力矩。滑动力矩MS和抗滑力矩MR之比,即为该岩坡的稳定安全"
交点,然后从这一点作一水平线交于纵轴,求得H',将H'乘以H90,即
系数FS:
得所要求的坡高H
抗滑力矩MR
FS==(1)
滑动力矩MSH=H'H90(6)
如果已知坡高需要确定坡角则首先用下式确定
如果FS>1,则沿着这个计算滑动面是稳定的;如果FS≤1,则是不3)H,H'
稳定的如果则说明这个计算滑动面处于极限平衡状态H
;FS=1,。H'=
由于假定计算滑动面上的各点覆盖岩石重量各不相同,因此,由H90
岩石重量引起在滑动面上各点的法向压力也不同。抗滑力中的摩擦力根据这个H',从纵轴上找到相应点,通过该点作一水平线相交于
与法向应力的大小有关,所以应当计算出假定滑动面上各点的法向应对应已知"的曲线,得一交点,然后从该交点作向下的垂直线交于横
力。为此可以把滑弧内的岩石分条,用所谓条分法进行分析。轴,求得坡角。
3.算例分析
把滑体分为n条,其中第i条传给滑动面上的重量为Wi,它可以
算例:已知均质岩坡的=26°,c=400千帕,=25千米/米3,问当岩
分解为二个力:一是垂直于圆弧的法向力Ni,另一是切于圆弧的切向"#
坡高度为300米时,坡角应当采用多少度?
力Ti。
1)根据已知的岩石指标计算H
Ni=Wicos!i90
"(2)2×400
Ti=Wisin!iH=ctg(45°-13°)=512米
9025
Ni力通过圆心,其本身对岩坡滑动不起作用。但是Ni可使岩条滑
2)计算H'
动面上产生摩擦力Nitg"i("i为该弧所在的岩体的内摩擦角),其作用方
H300
向与岩体滑动方向相反,故对岩坡起着抗滑作用。此外,滑动面上的凝H'===5.9
H9051.2
聚力c也是起抗滑作用的,所以第i条岩条滑弧上的抗滑力为:
3)根据"=26°以及H'=5.9,求得$为:
cili+Nitg"i
$=46°30'科
因此第i条产生的抗滑力矩为:(M)=(cl+Ntg)R
Riiii"i●
式中c为第i条滑弧所在岩层的凝聚力;为第i条滑弧所在岩
i"i【参考文献】
层的内摩擦角;l为第i条岩条的滑弧长度。
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同样对每一岩条进行类似分析可以得到总的抗滑力矩为
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nn
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M=cl+NtgR
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11
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R$i
1
将式(3)及式(4)代入安全系数公式,得到假定滑动面上的安全系数作者简介:栾向军(1973—),男,汉族,宁夏固原人,本科学历,现从事土木
为工程检测及鉴定工作。
nn连云飞(1982—),男,汉族,宁夏固原人,2004年毕业于宁夏大学土木工程
cl+Ntg
$ii$i"i专业,获工学学士学位,现从事土木工程检测鉴定工作。
F=11(4