浸水路基边坡最小势能稳定性分析方法

发布时间：2018-12-07 11:45

【摘要】：为丰富浸水路基边坡稳定性分析方法,针对任意形状的滑裂面,视滑体为一个刚体,不划分条块,分别计算浸润线上下的弹性压缩势能与剪切势能,并考虑动水压力对系统势能的影响,得到滑体系统的总势能;然后基于最小势能原理求得滑体虚位移,通过力与位移的关系求出滑裂面上的法向力和极限抗滑力,计算浸水路基边坡潜在滑动方向上抗滑力与下滑力的代数和之比得到安全系数,提出了动水压力作用下的浸水路基边坡最小势能稳定性分析方法,并开发了相应的浸水路基边坡稳定性分析程序。通过算例对比验证及参数影响分析,结果表明:路基边坡在浸水以后,安全系数减小,稳定性降低;在考虑滑裂面处的剪切势能以及动水压力的作用后,最小势能法的计算结果与极限平衡法的计算结果相差在5%以内,并且随着土体的黏聚力或内摩擦角变化,其安全系数的变化趋势与极限平衡法及工程实际相吻合;在临坡水位下降的过程中,路基边坡的安全系数先减小,并在临坡水位下降到1/2坡高附近时达到最小值,之后又有一定的增大。该方法无需划分条块,计算过程简单,不需要迭代,便于工程应用,对完善浸水路基稳定性分析理论及其应用具有重要的意义。
[Abstract]:In order to enrich the stability analysis method of embankment slope, the sliding body is regarded as a rigid body, and the elastic compression potential energy and shear potential energy above and below the infiltrating line are calculated respectively for the sliding surface of arbitrary shape, and the slide body is regarded as a rigid body, which is not divided into strips. Considering the influence of hydrodynamic pressure on the potential energy of the system, the total potential energy of the sliding body system is obtained. Then, based on the principle of minimum potential energy, the virtual displacement of sliding body is obtained, and the normal force and ultimate anti-slip force on the slip surface are obtained by the relation between force and displacement. The safety coefficient is obtained by calculating the algebraic ratio of the slip resistance to the sliding force in the potential sliding direction of the subgrade slope, and a method for the analysis of the minimum potential energy stability of the embankment slope under dynamic pressure is proposed. A program for stability analysis of embankment slope is developed. The results show that the safety factor decreases and the stability decreases after subgrade slope is immersed in water. After considering the shear potential energy at the slip surface and the effect of the hydrodynamic pressure, the result of the minimum potential energy method is less than 5% different from that of the limit equilibrium method, and it varies with the cohesive force or the internal friction angle of the soil. The change trend of safety factor is consistent with the limit equilibrium method and engineering practice. The safety factor of the embankment slope decreases first and reaches the minimum value when the water level drops to 1 / 2 of the slope height, and then increases to a certain extent. This method does not need to be divided into strips, the calculation process is simple, and the iteration is not needed, so it is convenient for engineering application. It is of great significance to improve the stability analysis theory and its application of subgrade immersed in water.
【作者单位】： 江西理工大学建筑与测绘工程学院;江西省环境岩土与工程灾害控制重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金项目(51304084) 江西省自然科学基金项目(20151BAB206026) 江西省交通运输厅科技项目(2016C0006) 江西理工大学青年英才支持计划项目(3203304667)
【分类号】：U416.15

【参考文献】

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