基于平动加转动运动场的边坡稳定极限分析法

【摘要】：边坡工程是工程中最常见的工程形式,边坡工程中遇到的滑坡问题是全球三大地质灾害之一,严重危害人类的生命财产安全。随着我国经济建设的高速发展,边坡失稳问题日益突出,对边坡稳定问题的研究具有重要意义。 本文首先对目前常用的边坡稳定安全系数的分析方法:极限平衡法、有限元强度折减法、极限分析方法进行了简单的归纳和总结,详细分析了分别基于纯转动(Chen,1975)和纯平动(Michalowski,1995)运动场的边坡稳定安全系数的塑性极限分析上限解法。在此基础上提出了满足塑性流动法则,平动加转动的运动场及相应的边坡稳定安全系数计算方法。纯平动和纯转动运动场是本文提出的运动模式的二个特例。 本文分别假设滑动面为圆弧、对数螺旋线和任意形状滑动面,采用改进的蒙特卡洛法(李育超等,2005)搜索最危险的滑动面,并编制了相应的分析程序。通过大量的数值分析得到如下结论:(1) 对于给定的滑动面,转动速度分量对条间能量耗散有很大的影响,不同的转动速度对应不同的安全系数,最可能的转动速度使得该滑动面对应的稳定安全系数最小。(2) 与纯平动运动场相比,对于给定滑动面,本文提出的平动加转动的运动场能给出更小、更接近真值的安全系数上限解,两者的相对差别甚至可以高达20%。(3) 对于均质边坡,最危险的滑动面并非总是如Chen提出的对数螺旋线,特别是当土体的粘聚力较小时。(4) 基于相关联流动法则,采用土体内摩擦角计算出的安全系数比基于非相关联流动法则,采用剪胀角计算出的安全系数要偏大。 最后,本文对七子山垃圾填埋场扩建工程进行了稳定分析,指出当垃圾填埋体沿基底或者衬垫滑动时主要是发生平动破坏。