高 瑋，馮 威，王家超，董俊全，楊 鑫，滕文馨，廖 慧

(河海大學(xué) 土木與交通學(xué)院， 江蘇 南京 210098)

一種基于滑動(dòng)帶的土坡穩(wěn)定分析方法研究

高 瑋，馮 威，王家超，董俊全，楊 鑫，滕文馨，廖 慧

(河海大學(xué) 土木與交通學(xué)院， 江蘇 南京 210098)

實(shí)際土坡發(fā)生失穩(wěn)破壞時(shí)通常沿滑動(dòng)帶(剪切帶)進(jìn)行，而目前進(jìn)行土坡穩(wěn)定分析的方法幾乎均僅考慮滑動(dòng)面，這與實(shí)際有一定差別。為更符合滑坡的實(shí)際特點(diǎn)，提出了一種基于滑動(dòng)帶的土坡穩(wěn)定分析新方法。該方法以黏性土坡為研究對(duì)象，基于土坡穩(wěn)定分析的極限平衡條分法，認(rèn)為土體沿滑動(dòng)帶發(fā)生的失穩(wěn)破壞是以最危險(xiǎn)滑動(dòng)面為基礎(chǔ)，多個(gè)非最危險(xiǎn)滑動(dòng)面共同作用的結(jié)果，通過(guò)模擬滑動(dòng)帶并篩選滿(mǎn)足特定要求的滑動(dòng)面，對(duì)其安全系數(shù)進(jìn)行加權(quán)處理，計(jì)算最終安全系數(shù)。通過(guò)幾個(gè)算例對(duì)新方法進(jìn)行了驗(yàn)證，研究表明：新方法的計(jì)算結(jié)果較基于滑動(dòng)面的Morgenstern-Price法結(jié)果、基于滑動(dòng)面的Bishop法結(jié)果及有限元法結(jié)果偏小，偏于保守，新方法有一定合理性，可為以后的研究提供參考。

土坡；穩(wěn)定分析；滑動(dòng)帶；滑動(dòng)面；極限平衡條分法

目前，土坡穩(wěn)定分析方法包括定性分析法、極限平衡法、極限分析法、數(shù)值分析法、非確定性分析法等[1-3]，這些方法大多認(rèn)為土坡基于最危險(xiǎn)滑動(dòng)面失穩(wěn)，而實(shí)際土坡發(fā)生失穩(wěn)破壞通常沿滑動(dòng)帶(剪切帶)進(jìn)行[4-6]，因此，基于滑動(dòng)帶的土坡穩(wěn)定分析方法更符合工程實(shí)際。

滑動(dòng)帶(剪切帶)是指土坡發(fā)生失穩(wěn)破壞時(shí)，由于土體材料的應(yīng)變軟化、土體的不均勻性、土體滑動(dòng)時(shí)的擾動(dòng)、拖曳、褶皺等因素，在坡體中形成的具有一定厚度的發(fā)生集中剪切變形的帶狀區(qū)域[5,7-8]。

目前，基于滑動(dòng)帶的土坡穩(wěn)定分析方法尚無(wú)系統(tǒng)研究，相關(guān)研究主要集中在滑動(dòng)帶的形式、破壞機(jī)制及滑帶土的物理力學(xué)性質(zhì)等方面。Terzaghi K[9]最早闡述了邊坡破壞的機(jī)理，揭示了滑動(dòng)帶產(chǎn)生的力學(xué)原理。陳明曉等[6,10]認(rèn)為采用有限元法求解土坡穩(wěn)定性時(shí)，以“某一幅值的等效塑性破壞區(qū)貫通”作為失穩(wěn)判據(jù)，物理概念明確，且據(jù)此求得的塑性區(qū)可近似模擬滑動(dòng)帶[6]。Callari C等[11]針對(duì)滑動(dòng)帶形成過(guò)程中應(yīng)變局部化問(wèn)題做了相關(guān)研究。王寶亮等[4]對(duì)滑動(dòng)帶的破壞機(jī)制進(jìn)行了相關(guān)研究。吳順川等[12]采用數(shù)值分析方法，建立含軟弱夾層的土坡分析模型，對(duì)滑動(dòng)帶的作用機(jī)制進(jìn)行了研究。劉動(dòng)[13]建立了一種土體應(yīng)變局部化模型，運(yùn)用數(shù)值分析手段對(duì)邊坡沿滑動(dòng)帶的破壞過(guò)程進(jìn)行了研究。Skempton A W[14]通過(guò)試驗(yàn)分析了土體抗剪強(qiáng)度在大剪切位移條件下的衰減規(guī)律，認(rèn)為自然條件下滑動(dòng)帶土體能提供的抗剪強(qiáng)度接近其殘余強(qiáng)度。陳祖煜等[2]考慮滑帶土的強(qiáng)度衰減特性，指出運(yùn)用條分法進(jìn)行土坡穩(wěn)定分析時(shí)，應(yīng)根據(jù)相關(guān)原則采用殘余強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。

由于對(duì)基于滑動(dòng)帶的土坡穩(wěn)定分析方法缺少相關(guān)研究，本文以黏性土坡為研究對(duì)象，基于極限平衡條分法，建立滑動(dòng)帶與滑動(dòng)面間的聯(lián)系，進(jìn)行相關(guān)研究并提出了一種基于滑動(dòng)帶的土坡穩(wěn)定分析新方法。

1 基于滑動(dòng)帶的土坡穩(wěn)定分析方法

1.1 相關(guān)定義

為便于描述，首先對(duì)相關(guān)概念進(jìn)行定義：

(1) “較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面：采用條分法得到的安全系數(shù)較小的若干滑動(dòng)面。土坡沿這類(lèi)滑動(dòng)面發(fā)生失穩(wěn)破壞的概率相對(duì)較高；“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面的具體數(shù)量視計(jì)算精度而定，其中必包括最危險(xiǎn)滑動(dòng)面。

(2) 合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面：“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面中滑面全部位于滑動(dòng)帶內(nèi)的滑動(dòng)面?；瑒?dòng)帶有一定的分布區(qū)域，并非所有“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面均完全位于該區(qū)域內(nèi)，如圖1所示(其中粗實(shí)線為滑動(dòng)帶分布邊界)；實(shí)際土坡發(fā)生失穩(wěn)破壞在滑動(dòng)帶中發(fā)生，因此稱(chēng)這類(lèi)滑動(dòng)面為合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面。

(3) “親近”距離：衡量某一合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面與最危險(xiǎn)滑動(dòng)面間的相對(duì)接近程度。本文認(rèn)為“親近”距離越小的滑動(dòng)面與最危險(xiǎn)滑動(dòng)面越接近，在土坡失穩(wěn)破壞中產(chǎn)生的影響越大，如圖2所示(其中滑面1比滑面2更接近最危險(xiǎn)滑面)。

1.2 研究思路及方法

本文認(rèn)為，滑坡時(shí)土體沿滑動(dòng)帶發(fā)生失穩(wěn)破壞的過(guò)程以最危險(xiǎn)滑動(dòng)面為基礎(chǔ)。土體沿最危險(xiǎn)滑動(dòng)面滑動(dòng)時(shí)，由于應(yīng)變軟化、擾動(dòng)、拖曳等因素，使其可能選擇在局部沿其他接近最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面滑動(dòng)，且越接近最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的滑動(dòng)面被選中的概率越大。

圖1合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面示意圖

圖2 “親近”距離示意圖

基于上述思路，具體研究方法如下：

對(duì)于一定坡形的土坡，首先確定滑動(dòng)帶的范圍，由于文獻(xiàn)[6]相關(guān)研究已經(jīng)證明數(shù)值計(jì)算得到的“等效塑性破壞區(qū)”與實(shí)際滑動(dòng)帶比較接近，本次研究采用類(lèi)似方法確定滑動(dòng)帶大致范圍；然后根據(jù)條分法(本文研究了Janbu法、Morgenstern-Price法、Bishop法、Ordinary法)確定土坡若干“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面；根據(jù)“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面是否位于滑動(dòng)帶內(nèi)篩選出合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面；最后，將篩選出的滑動(dòng)面按“親近”距離由小到大排序，并按正序選擇合適數(shù)量(根據(jù)本文思路，排序靠后的滑動(dòng)面對(duì)滑坡產(chǎn)生的影響相對(duì)較小，加權(quán)時(shí)可不作考慮)的合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面，對(duì)其安全系數(shù)加權(quán)處理得到最終安全系數(shù)。

1.3 合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面的篩選

圖3所示土坡，粗實(shí)線表示滑動(dòng)帶的分布邊界，坡形方程為

(1)

式中：x1、y1為坡腳橫、縱坐標(biāo)；x2、y2為坡肩橫、縱坐標(biāo)。

滑動(dòng)帶的分布邊界和滑動(dòng)面均假設(shè)為圓弧?；瑒?dòng)帶的左側(cè)和右側(cè)邊界對(duì)應(yīng)方程分別為

Obnd1：(x-xbnd1)2+(y-ybnd1)2=Rbnd12

(2)

Obnd2：(x-xbnd2)2+(y-ybnd2)2=Rbnd22

(3)

式中：xbnd1、ybnd1為滑動(dòng)帶左側(cè)邊界圓弧的圓心橫、縱坐標(biāo)；Rbnd1為滑動(dòng)帶左側(cè)邊界圓弧的半徑；xbnd2、ybnd2為滑動(dòng)帶右側(cè)邊界圓弧的圓心橫、縱坐標(biāo)；Rbnd2為滑動(dòng)帶右側(cè)邊界圓弧的半徑。

圖3合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面的篩選示意圖

設(shè)某個(gè)“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面對(duì)應(yīng)的方程為

Odgr：(x-xdgr)2+(y-ydgr)2=Rdgr2

(4)

式中：xdgr、ydgr為“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面的圓心橫、縱坐標(biāo)；Rdgr為“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面的半徑。

滿(mǎn)足合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面的條件為：“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面上任意一點(diǎn)到圓心Obnd1的距離恒大于等于Rbnd1，到圓心Obnd2的距離恒小于等于Rbnd2。實(shí)際處理時(shí)，采用編程搜索的方法進(jìn)行篩選，當(dāng)滑動(dòng)面上足夠多的點(diǎn)滿(mǎn)足要求時(shí)，即可確定為合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面。

將式(1)代入式(4)，可確定“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面的滑入點(diǎn)橫坐標(biāo)

(5)

同理，滑出點(diǎn)橫坐標(biāo)為

(6)

或

(7)

(滑出點(diǎn)位于坡腳情況)

設(shè)搜索點(diǎn)的數(shù)目為n，則該“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面上任意一點(diǎn) 的橫坐標(biāo)為

(8)

將式(8)代入式(4)，得到對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)(此為滑面圓心縱坐標(biāo)高于坡肩縱坐標(biāo)的情況)為

1≤i≤n

(9)

i點(diǎn)到圓心Obnd1及Obnd2的距離分別為

1≤i≤n

(10)

1≤i≤n

(11)

若該“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面上任意一點(diǎn)i均滿(mǎn)足d1(i)≥Rbnd1且d2(i)≤Rbnd1(0≤i≤n)，則其為合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面，當(dāng)劃分精度n較大時(shí)，判別是準(zhǔn)確的。這里記合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面為

(12)

式中：xr、yr為合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面的圓心橫、縱坐標(biāo)；Rr為合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面的半徑。

1.4 “親近”距離的確定

在最危險(xiǎn)滑動(dòng)面上，以滑入點(diǎn)為起點(diǎn)，滑出點(diǎn)為終點(diǎn)，將圓弧等分為n份，則等分點(diǎn)為n+1個(gè)，依次記為A1，A2，……,Ak，……An+1,對(duì)應(yīng)坐標(biāo)為

經(jīng)試算，當(dāng)n≥6時(shí)，n的取值對(duì)最終排序的結(jié)果影響不大，因此本文取n=8，如圖4。最危險(xiǎn)滑動(dòng)面對(duì)應(yīng)方程為

Om:(x-xm)2+(y-ym)2=Rm2

(13)

式中：xm、ym為最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的圓心橫、縱坐標(biāo)；Rm為最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的半徑。

|A1B1|，|A9B9|，|A5B5|的求法類(lèi)似，以|A1B1|為例，直線OmA1與圓Or相交，可得

(14)

yB1=m1×χB1+b1

(15)

可得

(16)

圖4 “親近”距離確定示意圖

需要指出，由于不同土坡最危險(xiǎn)滑動(dòng)面位置不同，對(duì)于滑出點(diǎn)A9，其計(jì)算可能與式(14)及式(15)不符：若m9≤0，計(jì)算采用式(14)、式(15)；若m9≥0，需取直線OmA1與圓Or相交的橫坐標(biāo)較小值點(diǎn)；若m9為無(wú)窮，則xB9=xm。yB9視不同情況根據(jù)幾何關(guān)系計(jì)算。

|A2B2|，|A3B3|，|A4B4|，|A6B6|，|A7B7|，|A8B8|求法類(lèi)似，以|A3B3|為例，由于無(wú)法直接獲得A3(xB3，yB3)，要確定OmA3直線方程，需先確定連線A1A5的中點(diǎn)

根據(jù)直線OmA3與圓Om及Or相交，采用式(14)及式(15)，可得出xA3，yA3，xB3，yB3，可得

(17)

需要指出，對(duì)于A8、B8，須采用與A9相同的方法進(jìn)行判別，而對(duì)于其他點(diǎn)，一般情況下均可按式(14)及式(15)計(jì)算。

“親近”距離為

(18)

1.5 權(quán)重的確定

本文將標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布概率密度函數(shù)和λ=1的指數(shù)分布概率密度函數(shù)作為安全系數(shù)的權(quán)重分配函數(shù)，認(rèn)為“親近”距離越小的滑動(dòng)面產(chǎn)生的影響越大，故權(quán)重的具體確定方法為：

(1) 標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布概率密度函數(shù)：設(shè)需對(duì)h(h>0)個(gè)合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)進(jìn)行加權(quán)，見(jiàn)圖5，該密度函數(shù)是關(guān)于y軸對(duì)稱(chēng)的函數(shù)，且當(dāng)x≈3.1時(shí)，對(duì)應(yīng)的函數(shù)值y≈0；將區(qū)間[0，3.1]劃分成h個(gè)小區(qū)間，每個(gè)小區(qū)間長(zhǎng)度s=3.1/h，將之前按“親近”距離排序的安全系數(shù)以從小到大依次對(duì)應(yīng)到劃分的小區(qū)間(安全系數(shù)依次記為Fs1，F(xiàn)s2，…，F(xiàn)sj，…，F(xiàn)sh)，如排序第1的安全系數(shù)Fs1對(duì)應(yīng)區(qū)間(0,s]，排序第j的安全系數(shù)Fsj對(duì)應(yīng)區(qū)間(j-1)s，js]則安全系數(shù)Fsj的權(quán)重βzj為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布概率密度函數(shù)在第j個(gè)小區(qū)間上的積分的兩倍，為

(19)

(2)λ=1的指數(shù)分布概率密度函數(shù)如圖6所示，處理思路與標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布情況類(lèi)似，該密度函數(shù)只在x軸正半軸有意義，且當(dāng)x≈10.1時(shí)，對(duì)應(yīng)的函數(shù)值y≈0，則每個(gè)小區(qū)間長(zhǎng)度s=10.1/h，安全系數(shù)Fsj的權(quán)重βej為該概率密度函數(shù)在第j個(gè)小區(qū)間上的積分，為

(20)

圖5標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布概率密度函數(shù)

圖6的指數(shù)分布概率密度函數(shù)

2 案例分析

該案例摘自文獻(xiàn)[15]，土坡參數(shù)為：坡高H=20 m，坡率m=1，黏聚力c=28.6 kPa，內(nèi)摩擦角φ=20°，土重度γ=19.62 kN/m3；有限元法計(jì)算得到的安全系數(shù)為1.145，相應(yīng)“等效塑性破壞區(qū)”如圖7所示。

圖7案例1“等效塑性破壞區(qū)”

土坡計(jì)算模型如圖8(粗實(shí)線為滑動(dòng)帶邊界)，模擬的滑動(dòng)帶左側(cè)及右側(cè)邊界對(duì)應(yīng)方程分別為

(x-20.9524)2+(y-55.8814)2=30.31082

(21)

(x-21.5744)2+(y-45.1899)2=29.13622

(22)

圖8案例1坡形及滑動(dòng)帶邊界示意圖

首先采用Janbu法求解該土坡，共得到115個(gè)“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面，按安全系數(shù)由小到大排序，并進(jìn)行合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面篩選，其中76個(gè)滑動(dòng)面為合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面，39個(gè)滑動(dòng)面不是合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面，部分滑動(dòng)面信息見(jiàn)表1。在表1中，前9個(gè)滑動(dòng)面均為合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面，其位置見(jiàn)圖9。37號(hào)和42號(hào)滑動(dòng)面不是合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面，位置見(jiàn)圖10。

將得到的76個(gè)合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面按“親近”距離由小到大進(jìn)行排序，其中部分結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 案例1部分滑動(dòng)面信息

圖9 案例1中1號(hào)到10號(hào)滑面示意圖

圖10案例1中37號(hào)和42號(hào)滑面示意圖

對(duì)排序好的安全系數(shù)分配權(quán)重并進(jìn)行加權(quán)，為了研究具體對(duì)多少個(gè)滑動(dòng)面進(jìn)行加權(quán)能得到合理結(jié)果，本文分別選擇前34個(gè)滑動(dòng)面、前50個(gè)滑動(dòng)面、前62個(gè)滑動(dòng)面和全部76個(gè)滑動(dòng)面加權(quán)進(jìn)行研究，對(duì)前34個(gè)滑動(dòng)面進(jìn)行加權(quán)的權(quán)重分配部分結(jié)果見(jiàn)表3，加權(quán)得出最終結(jié)果見(jiàn)表4。

采用Morgenstern-Price法、Bishop法、Ordinary法的計(jì)算過(guò)程與Janbu法相同，最終結(jié)果見(jiàn)圖11。

表2 案例1“親近”距離排序部分結(jié)果

綜合分析案例1的結(jié)果，可得如下結(jié)論：

(1) 當(dāng)加權(quán)函數(shù)和加權(quán)滑動(dòng)面數(shù)一定時(shí)，采用Janbu法處理得到的結(jié)果最小。如：采用指數(shù)分布概率密度函數(shù)對(duì)34個(gè)合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面進(jìn)行加權(quán)，Janbu法、Morgenstern-Price法、Bishop法、Ordinary法處理的結(jié)果依次為1.0711、1.1025、1.1051、1.0782。

表3 案例1前34個(gè)滑動(dòng)面權(quán)重分配部分結(jié)果

表4 案例1Janbu法加權(quán)計(jì)算結(jié)果

注：1.表中第一行“原結(jié)果”表示未經(jīng)本文方法處理的基于滑動(dòng)面的條分法計(jì)算結(jié)果，下同；2.表中第一行數(shù)字表示加權(quán)的滑面?zhèn)€數(shù)，如“正態(tài)34”表示按標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布概率密度函數(shù)對(duì)排序后的前34個(gè)滑面進(jìn)行加權(quán)，“指數(shù)34”表示按λ=1的指數(shù)分布概率密度函數(shù)對(duì)排序后的前34個(gè)滑面進(jìn)行加權(quán)，下同。

圖11案例1各方法結(jié)果折線圖

(2) 當(dāng)條分法和加權(quán)滑動(dòng)面數(shù)一定時(shí)，采用指數(shù)分布概率密度函數(shù)處理的結(jié)果小于標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布概率密度函數(shù)的結(jié)果。這是由于指數(shù)分布概率密度函數(shù)圖像較陡，給排序靠前的滑面分配了較大的權(quán)重。如：采用Janbu法對(duì)34個(gè)合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面進(jìn)行加權(quán)，指數(shù)分布概率密度函數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布概率密度函數(shù)處理的結(jié)果分別為1.0711、1.0952。

(3) 當(dāng)條分法和加權(quán)函數(shù)一定時(shí)，計(jì)算結(jié)果隨加權(quán)滑面數(shù)增加而增大。如：采用Janbu法按指數(shù)分布概率密度函數(shù)處理，加權(quán)滑面數(shù)為34、50、62、76的結(jié)果依次為1.0711、1.0783、1.0834、1.0890。

(4) 采用Janbu法按指數(shù)分布概率密度函數(shù)對(duì)34個(gè)合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面進(jìn)行加權(quán)的結(jié)果較基于滑動(dòng)面的Morgenstern-Price法結(jié)果、基于滑動(dòng)面的Bishop法結(jié)果和有限元法結(jié)果仍偏小，偏于保守。如：采用Janbu法的加權(quán)結(jié)果為1.0711(指數(shù)34)，較Morgenstern-Price法結(jié)果1.0900、Bishop法結(jié)果1.0930和有限元法結(jié)果1.145偏小。

綜上，考慮到采用偏低的安全系數(shù)偏于保守，因此，采用Janbu法按指數(shù)分布概率密度函數(shù)對(duì)30個(gè)左右的合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面進(jìn)行加權(quán)的結(jié)果更合理，該結(jié)果較基于滑動(dòng)面的Morgenstern-Price法結(jié)果、基于滑動(dòng)面的Bishop法結(jié)果和有限元法結(jié)果偏小，亦能說(shuō)明結(jié)果的可靠性；由于Janbu法對(duì)土條的受力分析較為嚴(yán)謹(jǐn)，采用30個(gè)左右的滑動(dòng)面進(jìn)行加權(quán)也較充分地考慮了滑動(dòng)帶內(nèi)多個(gè)合理“較危險(xiǎn)”滑面的作用，新方法有一定的合理性。

3 結(jié) 論

(1) 本文考慮土坡滑坡時(shí)沿滑動(dòng)帶進(jìn)行這一實(shí)際情況，認(rèn)為土體沿滑動(dòng)帶發(fā)生的失穩(wěn)破壞是以最危險(xiǎn)滑動(dòng)面為基礎(chǔ)，多個(gè)非最危險(xiǎn)滑動(dòng)面共同作用的結(jié)果；通過(guò)模擬滑動(dòng)帶，篩選合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面，按“親近”距離排序并加權(quán)得出土坡的安全系數(shù)。

(2) 采用Janbu法按指數(shù)分布概率密度函數(shù)對(duì)按“親近”距離排序的前30個(gè)左右數(shù)量的合理“較危險(xiǎn)”滑動(dòng)面進(jìn)行加權(quán)以得到最終安全系數(shù)，其結(jié)果較基于滑動(dòng)面的Morgenstern-Price法結(jié)果、基于滑動(dòng)面的Bishop法結(jié)果和有限元法結(jié)果偏小，偏于保守。

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StabilityAnalysisMethodofSoilSlopeBasedonSlidingZone

GAO Wei, FENG Wei, WANG Jiachao, DONG Junquan, YANG Xin, TENG Wenxin, LIAO Hui

(CollegeofCivilAndTransportationEngineering,HohaiUniversity,Nanjing,Jiangsu210098,China)

The failure of a soil slope usually occurs along the sliding zone (shearing zone), but most of the slope stability analysis methods are based on the sliding surface, which is different from the actual situation. In order to accord with the actual characteristics of landslide, a new method is proposed to analyze the stability of soil slope based on sliding zone. Using the clay soil slope based on the traditional limit equilibrium methods, this paper considered that the failure of a soil slope along the sliding zone is based on the most dangerous sliding surface and influenced by a plurality of non-most dangerous sliding surfaces. Then by simulating the sliding zone and selecting the sliding surfaces which satisfy the specific requirements, the final factor of safety is calculated by weighting the factors of safety of the selected sliding surfaces. The new method is verified by several examples. The results show that the value from new method is smaller than that of the Morgenstern-Price method and the Bishop method based on the sliding surface, and also smaller than that of the finite element method, so the result is more conservative. Therefore the new method is reasonable and can provide a reference for future research.

soilslope;stabilityanalysis;slidingzone;slidingsurface;limitequilibriumslicemethod

10.3969/j.issn.1672-1144.2017.06.001

2017-06-21

2017-07-17

高 瑋(1971—)，男，陜西富平人，博士后，教授，主要從事地質(zhì)災(zāi)害防治、巖土力學(xué)與工程方面的工作。 E-mail:wgaowh@163.com

TU43

A

1672—1144(2017)06—0001—06