考虑岩土体剪胀特性的边坡稳定性分析

发布时间：2021-07-06 06:49

　　为考虑岩土体剪胀特性对边坡稳定性的影响,基于非关联流动法则,利用等效内摩擦角的概念对原抗剪强度参数进行修正,以修正后的等效参数c^*,φ^*探讨剪胀角对岩土体强度的影响,结合传统强度折减法以及基于临界曲线的双系数折减法,求解基于修正后等效参数计算的边坡安全系数,并给出安全系数的取值方法。结果表明:采用等效参数来考虑剪胀角的影响是可行的;随剪胀角的增大安全系数增大,且增长速度变缓,剪胀角在0～25°范围内对安全系数的影响显著,在实际工程计算中需要考虑剪胀角对边坡稳定性的影响;基于临界曲线的双系数折减法可较为直观地体现出剪胀角的影响程度,在研究剪胀角对边坡稳定性的影响时可采用此方法进行分析。 

【文章来源】：中国安全生产科学技术. 2020,16(10)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

塑性应变摩尔圆

根据广义塑性理论[6],关联流动法则是非关联流动法则中的1种特殊情况,其只适用于塑性势面与屈服面相同的材料,塑性势面的法线方向表征材料的流动方向,即速度矢量方向V;而屈服面则是材料应力状态达到屈服状态的面。由Kumar等[7]得出的各参数在破坏面上的关系简化图如图2所示,图2中Mohr-Coulomb屈服曲线与摩尔应力圆相切于A点,塑性势面与屈服面重合,即相关联流动法则,此时塑性速度矢量V与塑性势面垂直且与剪切应变方向Q的夹角即剪胀角ψ,此时ψ=φ。C点的剪应力τ=τmax,AC段塑性速度矢量V与剪切应变方向Q夹角的变化范围为0≤ψ≤φ。剪胀性会影响岩土体的塑性变形,而应力会随着塑性区的变化而重新分布,当岩土体服从非关联流动法则时,塑性区的应力重分布会使其残余强度低于满足关联流动法则时的强度,此时需要对岩土体强度参数进行修正。因此,Davis[8]提出等效摩擦角的概念。目前,较多学者采用Davis所提出的等效摩擦角的概念来考虑剪胀角对边坡稳定性的影响[9-10]。在非关联流动法则条件下,A点的塑性矢量V与破坏面不垂直,将A点的破坏状态移至B点,得到等效摩擦角和岩土体内摩擦角之间的关系,由图2几何关系可知,剪胀角与等效内摩擦角之间的关系式如式(5)～(6)所示:

边坡安全系数即某一滑面所能提供的抗滑力与沿该面实际下滑力的比值。本文简要分析边坡抗滑力变化过程,在给定边坡上,过坡脚做任意圆弧DE,半径为r,假设潜在滑面为DE,滑体为DEF,如图3所示[11]。将自重应力W分解为平行于滑面的Wsinα与垂直于滑面的Wcosα,则抗滑力R如式(7)所示:

【参考文献】：
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本文编号：3267755