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1、土质边坡潜在滑动面确定方法及实例0引言 由凝聚性土类组成的均质或非均质土坡，一般假定它的稳定问题是平面应变 问题。大量研究表明，土质边坡的滑裂面为曲面，其中均质土坡可简化为圆弧面。 用极限平衡理论分析边坡稳定性时，无论用瑞典条分法(CFellenius, Bishop 法，或Janbu法，其关键在于确定潜在滑动面及其对应的最小安全系数。如何较 快地确定潜在滑动面圆心的大概位置，确定潜在滑面的形态和位置，对于土坡的 稳定性评价具有重要意义1作图法1.1理论依据对于均匀土质边坡，坡面开挖后(图1),坡面A点处于单向应力状态，其上 的作用力&为大主应力。当单元体剪应力达到土体抗剪强度时就发生破坏，其
2、c潜在滑面一般通过坡脚。破坏面与大主应力作用方向即坡面夹角为：0 二4502 /卞=45 -啓a d /国F蔽乔而与坡i所主痕罔1.2作图步骤 根据上述理论分析，利用作图法确定滑面(图2)的具体步骤为:(1) 根据式求出0，作直线BB垂直于BC,过B作BC与BB成0夹 角;(2) 在BC上任取点M,作MT与铅垂线成0夹角，交BC于C点；(3) 过A作AK与坡面AB成0角；(4) 在AK与MT上，分别从A点和C点起，以任意等长a取线段AP , PU 和 CL, LQ;(5) 分别过P, U作AB平行线，过L, Q作BC平行线，交E和F点，连 EF交AK于点S;(6) 过点S作MT的平行线交BC于
3、N;(7) 过A作AK的垂线，过点N作sN的垂线，交于0点。以0为圆心， 以OA为半径作圆弧AN交BC于DOAND就是所求的潜在滑动面。2对数螺旋线法对于土质边坡，其潜在滑动面除可为圆弧外能还可能为对数螺旋线(图3)其方程为：r二aek式中a、k为常数；0为螺旋线半径与水平线的夹角。螺旋线上任一点B的切线与过该点的半径r的夹角为甲，与该半径r垂 线的夹角申就是破裂面上的内摩摔角申。显然有：I r 1 炉=肖3式対r求导彳“许匕式代入(4式.则有因过C点的切线与垂线夹角3很小，故取3=3. B是坡脚A点的切线与水平方向的夹角，按经验公式计算：0.5p + 0.201(pa + 0.265a +
4、0.087式中坡角a和摩擦角申单位为弧度。根据图 3. 0 =甲+00 二9Oo +-P .(8)12设坡顶地面高度为a, H和b按下式求得H 二 H + (b - H cos a)tgi (9)00b = (l-cos 咖)1 -九 tgi.(10)eke i cos01 - eko 2 cos0 2Heke 2 sin 0 2 -eke 1 sin 01.(11)3 自动搜索法利用计算机搜索边坡潜在滑动面，为土质边坡的稳定性评价提供了一种简洁快速 的手段。其基木原理如下。3.1 确定可能圆心位置根据土坡稳定性分析的研究结果，土坡圆弧滑动可能的圆心位置是.(12)_ ( 40-申 p-40
5、AI 7050 丿(y _ 0.8 +40-申 A100丿.(13)式中申为土的内摩擦角；H为坡体高度；B为坡体坡角。坡脚为坐标系圆心，y轴向上为正，x轴正方向指向坡体。此圆心位置即可作为土坡潜在滑动面圆心搜索 区. 域的中心。3.2 确定潜在滑动面 在滑动面圆心搜索范围内，按一定规律将这个区域划分成网络，网络上每个 结点都是有待试算的圆心。再对不同半径的滑动圆弧进行稳定计算，求得安全系 数F,最小的圆心位置及半径。为使求解更为精确，再以所求圆心位置为中心在 其更小的范围内划分更细的网络重复上述工作，如此反复逼近真值，使潜在滑面 得以确定。4 实例分析以三峡库区株归县某土质边坡为例，分别利用上
6、述方法进行分析。其坡体形态见图 4,基木参数:H=19m,坡率 m=l:1.2,cx=400,cp=220,c=17 kPa,y=18 kN/m3。利用上述三种方法确定的最危险的滑动面见图5图7.(1阳7 口成擅宙江備上的横动rlii阳单f m对于图5-图7确定的最危险滑动面利用瑞典条分法对土坡进行稳定性计 算，结果见表1:表I 士址梯朮性讣览鏑廉表滑动闻确龙方陡土城稳定性乘数对数螺粧维洙関薪1J04右动推索法E閤丹1.0045结语对于上述三种确定土质边坡最危险滑动面的方法，经过实例计算表明，土坡 的稳定性系数相差不大，其中作图法的稳定性系数最高，自动搜索法的稳定性系 数较低。所以在土坡的稳定性评价时，应采用不同的方法确定其最危险滑面，进 行综合对比分析，方可得到较好效果。
