極限平衡條分法中條塊個數的影響分析

劉 勛 徐順暢

邊坡穩定分析是土力學中的經典和熱點問題，在土木工程中，邊坡穩定分析是十分重要的問題，例如各種各樣的天然邊坡，高速公路、鐵路、機場、港口、碼頭和運河等交通設施，露天礦井、廢渣處理、填埋場、土石壩工程等都需要進行穩定分析;另外許多其他的人類活動包括房屋建筑以及各種填方和挖方工程也需要進行穩定分析。

目前進行邊坡穩定性分析主要還是應用極限平衡方法［1-6］，各相關規范均規定了應用簡化畢曉普法進行邊坡穩定分析的設計與校核，在應用簡化畢曉普法進行極限平衡穩定分析時，條塊數目的多少對結果影響需要了解，本文針對這一目的展開探討工作，針對具體的算例分析得到了許多有意義的結論。

1 簡化畢曉普法

簡化畢曉普法適用于圓弧滑動面假定的情況，該法考慮了條塊間水平力的作用，通過考慮失穩時刻的整體力矩平衡條件迭代求解得到滑動土體的抗滑穩定安全系數。

典型土條受力分析示意圖如圖1所示。

其中，Fs為潛在滑動面的抗滑穩定安全系數;Wi為土條i重力;coi為土條底部總凝聚力;Qi為水平向的外荷載;Ni，Ui分別為條底的有效法向力和孔隙水壓力;Si為條底剪切力;Rd為Qi對滑弧圓心的力臂;Ei，Ei-1均為條間力。限于篇幅不再贅述其詳細的迭代求解過程。

2 算例分析

考慮一典型邊坡，其剖面如圖2所示，土層的計算參數如表1所示。考慮條塊數目從5到20變化，利用自編的程序對其最小安全系數進行了計算，得到的變化曲線如圖3所示。

表1 土層計算參數

由圖3可以看出，隨著條塊數目的增加，最小安全系數有變小的趨勢，但是中間略有反復，建議在進行邊坡穩定分析時取條塊數目為20或者更大，但過大的條塊數會影響計算的速度。條塊數為20對應的邊坡臨界滑動面如圖4所示，滑出點經過坡腳。

3 結語

對一典型的邊坡進行了簡化畢曉普法的極限平衡穩定性分析，探討了條塊數目對最小安全系數的影響，建議在對邊坡穩定性分析時，條塊數目取為20或者以上，過小的條塊得到的結果偏大。

［1］ 張愛英，陳 弦，劉均紅.邊坡各種極限平衡條分法對比分析［J］.山西建筑，2009，35(27):116-117.

［2］ 李 亮，路世豹，于廣明，等.基于雙側映射多樣復合形法的土坡穩定分析［J］.人民黃河，2010，32(5):132-133.

［3］ 王全海，陳振偉，黃偉洪，等.和聲退火算法及其在土坡穩定分析中的應用［J］.人民黃河，2009，31(6):106-108.

［4］ 劉金龍，陳陸望，王吉利.邊坡穩定性分析方法簡述［J］.水電能源科學，2008，26(1):133-137.

［5］ Bishop A W.The use of the slip circle in the stability analysis of slopes［J］.Geotechnique，1955，5(1):7-17.

［6］ 羅向奎，付旭輝.基于極限平衡法的楊家壩滑坡穩定性分析［J］.山西建筑，2009，35(6):108-109.