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复杂双面边坡整体稳定性分析

潘池 李飒

潘池,李飒. 复杂双面边坡整体稳定性分析[J]. 水利水运工程学报,2020(5):1-8 doi:  10.12170/20190730001
引用本文: 潘池,李飒. 复杂双面边坡整体稳定性分析[J]. 水利水运工程学报,2020(5):1-8 doi:  10.12170/20190730001
(PAN Chi, LI Sa. Stability analysis of complex double-sided slope[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(5): 1-8. (in Chinese)) doi:  10.12170/20190730001
Citation: (PAN Chi, LI Sa. Stability analysis of complex double-sided slope[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(5): 1-8. (in Chinese)) doi:  10.12170/20190730001

复杂双面边坡整体稳定性分析

doi: 10.12170/20190730001
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51478313)
详细信息
    作者简介:

    潘 池(1994—),女,湖北武汉人,硕士研究生,主要从事边坡稳定性研究。E-mail:15102717228@163.com

    通讯作者:

    李 飒(E-mail:lisa@tju.edu.cn

  • 中图分类号: TU457

Stability analysis of complex double-sided slope

  • 摘要: 实际工程中边坡常呈现出复杂的几何结构,利用有限元强度折减法讨论了3种边界条件下凹凸坡结构和不同坡度组合情况双面边坡的安全系数和破坏特性,并与单面平直边坡进行对比分析。研究发现:在本次计算条件下,双面边坡垂直放坡时,单面平直边坡的安全系数大于凸坡;对于凸坡其他情况,全约束边界条件下安全系数最大,与平直边坡相比提高了约3%。所有形式的凹坡的安全系数均大于平直边坡,其中,全曲面凹坡在全约束边界条件下安全系数提高了近10%,约为其余样式凹坡的2倍。当双面边坡横纵坡度不等时,边坡沿危险坡面产生滑移,决定边坡整体稳定性的因素为较陡的坡度;坡度相等时,边界条件对双面边坡破坏模式的影响较为明显,不同边界条件将导致边坡不同的破坏形态,在半约束条件下,双面边坡只沿法向约束一侧产生滑移破坏,而另外两种约束条件下,其破坏区域均为对称形状。
  • 图  1  单面平直边坡结构示意

    Figure  1.  Schematic of the single-sided straight slope

    图  2  4种双面边坡结构示意(单位:m)

    Figure  2.  Schematic of four double-sided slopes (unit: m)

    图  3  样式1边坡在3种边界条件下的安全系数

    Figure  3.  Safety factors of the 1st slope under three boundary conditions

    图  4  样式2,3和4边坡在3种边界条件下的安全系数

    Figure  4.  Safety factors of the 2nd, 3rd and 4th slopes under three boundary conditions

    图  5  凸边坡与单面平直边坡安全系数关系

    Figure  5.  Relationship between the safety factors of the convex and single-sided straight slopes

    图  6  凹边坡与单面平直边坡安全系数关系

    Figure  6.  Relationship between the safety factors of the concave and single-sided straight slopes

    图  7  全约束边界条件下4种样式边坡的等效塑性应变和位移云图

    Figure  7.  Plastic strain and displacement zone of four slopes under rough-rough boundary condition

    图  8  全约束边界条件下5种工况边坡的等效位移云图

    Figure  8.  Displacement zone of five conditions under rough-rough boundary condition

    图  9  纵向坡度与边坡安全系数的关系曲线

    Figure  9.  Relationship between longitudinal gradient and safety factor

    图  10  纵向坡度与$\left(F_{\rm S R / R R}-F_{\rm S S}\right) / F_{\rm S S} \times 100 \%$的关系曲线

    Figure  10.  Relationship between $\left(F_{\rm S R / R R}-F_{\rm S S}\right) / F_{\rm S S} \times 100 \%$ 100% and longitudinal gradient

    图  11  纵向坡度与$ \left(F_{\rm S R / R R}-F_{\rm S S}\right) / F_{\rm S S} \times 100 \% $的关系曲线

    Figure  11.  Relationship between $ \left(F_{\rm S R / R R}-F_{\rm S S}\right) / F_{\rm S S} \times 100 \% $ and longitudinal gradient

    图  12  不同约束条件下边坡的位移云图

    Figure  12.  Displacement zone of slopes under different boundary conditions

    表  1  边坡体边界类型对应的约束情况

    Table  1.   Boundary conditions of slopes

    平面SSSR(凸)SR(凹)RR(凸)RR(凹)
    X=0法向约束法向约束法向约束法向约束固定约束
    X=W1+S+W2法向约束固定约束法向约束固定约束法向约束
    Y=0法向约束法向约束固定约束法向约束固定约束
    Y= W1+S+W2法向约束法向约束法向约束固定约束法向约束
    Z=0固定约束固定约束固定约束固定约束固定约束
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-07-30
  • 网络出版日期:  2020-09-09

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