基于Sarma法的岩质边坡稳定性研究

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我国正处在经济建设高速发展的历史时期,人民不断扩大的物质需要和精神需求给我们的基础设施保障提出了更为严格的要求。岩土工程作为人类改造自然、利用自然的排头兵,解决了许多实际问题,也面临着层出不穷的新挑战。岩质边坡的稳定性评价就是长期困扰广大设计工作者的课题之一。针对上述情况,本文通过对水力作用的分析,运用matlab软件在Sarma法的基础上进行了一定程度的优化,探索了地震作用角、耗散能对安全系数的影响,提出了顺层赋水边坡裂隙发展的一种破坏模式,并对相关的影响因素进行了排序。具体的工作分为以下几部分:  (1)详细介绍了边坡稳定性分析的发展史,阐述了工程上常用的两类方法:极限平衡法和数值仿真法,指出了现有研究存在的主要问题,包括脱离地质倾向、安全系数定义不明确等。  (2)就岩质边坡的破坏模式及影响因素,进行了系统的总结,分析了边坡的滑移—拉裂—剪断三段式破坏,并从地形地貌、地层岩性、坡体构造、水的作用、地震效应和人为影响六个方面论述了评价工作的重点。  (3)对于赋水边坡,水体的存在往往会大幅降低坡体的安全储备,从力学机制的角度,根据介质渗水性质的不同,可以分为透水介质和不透水介质两种情况,前者应考虑浮力和动水压力,后者则主要以浮托力和静水压力为研究对象。在此基础上,将渗流问题进行了一维的简化,推导了水位线的计算公式。  (4)针对顺层水趋型岩质边坡,推导了层板由底面向上层弯曲破坏临界长度Lcr的表达式,说明当存在地震、爆破等瞬时作用时,由于局部水压力的骤然升高,会使Lcr显著减小,加剧了边坡的变形破坏。  (5)运用matlab基于Sarma法进行了编程改进,考虑了水位线、地震角、排水模式和加固力四种因素,对相关的参数设置进行了敏感性分析,通过均匀设计得出了因素影响权重的排序为:地震系数>滑面粘聚力>滑面摩擦角>地震作用角>条间粘聚力>岩体重度>条间摩擦角。  (6)从Sarma法考虑条间抗力的基本思路出发,假定抵抗力同时发挥,分四种方案,就单位虚位移所形成的耗散能对安全系数的影响作了定性的分析,指出耗散能随条分角的增大而增大,但安全系数只在一定情况下存在相同的变化趋势,这与我们一般的惯性思维耗散能越大,坡体越不安全相悖。
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