，此時拉筋帶所提供的作用力對于邊坡抗滑的貢獻最小，改變 拉筋帶在土體中的長度，拉筋帶末端橫坐標從38減小到32,使得部分拉筋帶落在滑動面內(nèi) 部，發(fā)揮不出拉筋帶的作用；按照本發(fā)明中的分析方法對安全系數(shù)進行計算，如圖18所示， 力平衡曲線與力矩平衡曲線交點的坐標為（〇· 8082,1. 951)，即邊坡的安全系數(shù)F = 1. 951。
[0125] 邊坡計算模型二：高33. 59米的邊坡，其中邊坡的幾何尺寸，包括邊坡坡面傾角 為7Γ，坡頂傾角為0°，坡頂坐標（24. 005, 17. 310)，邊坡和滑動面的幾何模型示意圖如 圖9所示，拉筋帶抗滑力安全系數(shù)匕為1. 3,拉筋帶摩擦系數(shù)k取0. 6 ;邊坡為均值土邊坡， 邊坡土體參數(shù)，包括邊坡坡面填土容重γ = 18kN/m3,填土粘聚力c = 20kN/m2,內(nèi)摩擦角 ([)0 0
[0126] -、邊坡滑動面為圓弧形；如圖9(a)所示，滑動面方程為：
[0127] (x-9. 94)z+(y-22. 0)2= 36. 698 2
[0128] 實施例10 :按照本發(fā)明中的分析方法對未加筋邊坡的安全系數(shù)進行計算，如圖19 所示，力平衡曲線與力矩平衡曲線交點的坐標為（〇. 8662,1. 317)，即邊坡的安全系數(shù)F = 1. 317。
[0129] 實施例11 :在邊坡中設置拉筋帶，拉筋帶抗拉強度設計值為30kN/m，拉筋帶變形 時與水平方向的夾角η為0°，此時拉筋帶所提供的作用力對于邊坡抗滑的貢獻最小，拉 筋帶末端橫坐標為48,按照本發(fā)明中的分析方法對安全系數(shù)進行計算，如圖20所示，力平 衡曲線與力矩平衡曲線交點的坐標為（〇. 8729,1. 399)，即邊坡的安全系數(shù)F = 1. 399。
[0130] 從實施例10和11可以得出，當邊坡高度達到33. 59米后，拉筋帶的抗拉強度設計 值為30kN/m時，拉筋帶所起的效果并不明顯。
[0131] 實施例12 :在邊坡中設置拉筋帶，拉筋帶抗拉強度設計值為50kN/m，拉筋帶變形 時與水平方向的夾角η為〇°，此時拉筋帶所提供的作用力對于邊坡抗滑的貢獻最小，拉 筋帶末端橫坐標為48,按照本發(fā)明中的分析方法對安全系數(shù)進行計算，如圖21所示，力平 衡曲線與力矩平衡曲線交點的坐標為（〇. 8826,1. 462)，即邊坡的安全系數(shù)F = 1. 462。
[0132] 從實施例12可以得出，當邊坡高度達到33. 59米后，拉筋帶的抗拉強度設計值為 50kN/m時，拉筋帶的抗拉強度與土條重力在一個數(shù)量級，此時拉筋帶所起的效果比較明顯。
[0133] 二、邊坡滑動面為折線形，如圖9(b)所示；
[0134] 實施例13 :按照本發(fā)明中的分析方法對未加筋邊坡的安全系數(shù)進行計算，如圖22 所示，力平衡曲線與力矩平衡曲線交點的坐標為（1. 557,0· 7683)，即邊坡的安全系數(shù)F = 0.7683。
[0135] 實施例14 :在邊坡中設置拉筋帶，拉筋帶抗拉強度設計值為50kN/m，拉筋帶錯動 變形時與水平方向的夾角η取α/2,拉筋帶末端橫坐標為32,按照本發(fā)明中的分析方法 對安全系數(shù)進行計算，如圖23所示，力平衡曲線與力矩平衡曲線交點的坐標為（1.651， 0. 9758)，即邊坡的安全系數(shù)F = 0. 9758。
[0136] 從實施例14可以得出，采用抗拉強度設計值為50kN/m的拉筋帶，該邊坡仍為不穩(wěn) 定邊坡，需要進一步采取加固措施。
[0137] 實施例15 :在邊坡中設置拉筋帶，拉筋帶抗拉強度設計值為70kN/m，拉筋帶錯動 變形時與水平方向的夾角η取α/2,拉筋帶末端橫坐標為32,按照本發(fā)明中的分析方法 對安全系數(shù)進行計算，如圖24所示，力平衡曲線與力矩平衡曲線交點的坐標為（1.677， 1. 11)，即邊坡的安全系數(shù)F = 1. 11。
[0138] 從實施例13和15可以得出，采用抗拉強度設計值為70kN/m的拉筋帶后，邊坡的 安全系數(shù)從0.7683增加到1.11，成為了穩(wěn)定邊坡。同時，當λ =59. 2時，最終計算才收 斂，因此對于加筋邊坡，應加大λ的取值范圍。
【主權項】
1. 一種加筋邊坡穩(wěn)定性分析方法，所述邊坡中設置有多個拉筋帶，其特征在于，包括以 下步驟： 1) 確定邊坡的幾何尺寸和邊坡的滑動面，用方程表示邊坡的滑動面；確定邊坡土體參 數(shù)包括土的粘聚力C和內(nèi)摩擦角#1 2) 將邊坡離散為η個垂直土條，在劃分土條時以拉筋帶與滑動面的交點作為土條底線 的中點，然后向兩側依次劃分土條，并自動將各拉筋帶與滑動面的交點作為各土條底邊的 中占. I ν、、、， 3) 確定土條底邊拉筋帶對土條所提供的抗滑力Τ，其中拉筋帶提供的安全抗滑力為 拉筋帶的抗拉強度為Ta;當t "< T a時，T = t "，當T a時，T = T a; 其中，；:k為和拉筋帶與土體接觸面上摩擦力有關的系數(shù)；為填土容重，&為拉筋帶埋入穩(wěn)定土體內(nèi)部上覆土柱的平均高度，P為 邊坡坡面的上覆荷載，為拉筋帶在穩(wěn)定土體中的長度；tan%, =tan^>//·〕.，F(xiàn)g為拉筋帶抗 滑力安全系數(shù)； 4) 以拉筋帶提供的抗滑力為基礎，建立土條的力平衡方程、力矩平衡方程及約束條 件； 土條的力平衡方程：其中，i = 1，. . . n Z Rl分別為第i個土條左側和右側的條間力；ludP h Rl分別為 1和Z Rl的作用點的位置;W i為第i個土條的重力；1 i為第i個土條底邊的長度；T i為第i 個土條底邊拉筋帶提供的抗滑力；h為第i個土條的高度；b i為第i個土條的寬度；η 第i個土條底邊拉筋帶發(fā)揮的抗滑力與水平方向的夾角；β i為第i個土條頂面與水平面的 夾角；Θ Θ Ri分別為第i個土條左側條間力和右側條間力與水平方向的夾角；a i為第 i個土條底邊與水平面的夾角； 建立與條間力傾角Θ相關的約束條件： θ = λ f (x) (3) 5) 根據(jù)加筋邊坡的不平衡推力傳遞法確定迭代初值和λ值，根據(jù)分別對式（1)、（2)和（3)進行迭代求解，得到分別滿足力平衡方程和力矩平衡方程的 力平衡點（λ，F(xiàn)f)和力矩平衡點（λ，F(xiàn)J ;其中：τ "為第i個土條底邊發(fā)揮的抗剪力；\為 第i個土條底邊的法向力；Ff為力平衡對應的安全系數(shù)；F"為力矩平衡對應的安全系數(shù)； 6)在滿足θ = λ?·(χ) <90的條件下，取不同的λ值，按步驟5)分別求解，得到一系 列力平衡點（λ，F(xiàn)f)和力矩平衡點（λ，F(xiàn)J，繪制力平衡曲線和力矩平衡曲線，力平衡曲線 與力矩平衡曲線交點的縱坐標即為邊坡的安全系數(shù)。2. 根據(jù)權利要求1所述的加筋邊坡穩(wěn)定性分析方法，其特征在于：式（3)中f(x)取正 弦函數(shù)形式：，X為條間力水平坐標，a為邊坡坡腳水平坐標，b為邊坡 坡頂水平坐標。3. 根據(jù)權利要求1或2所述的加筋邊坡穩(wěn)定性分析方法，其特征在于：所述步驟5)，確 定迭代初值和λ值， a) i = 1時，即最左側土條所對應的Zu= 0，ZU的作用點位置hu= 0,根據(jù)式（1)、（2) 和（3)，取λ值計算出其所對應的ZR1和hR1，由于ZRl= 2^，1^=1^1+1，以此遞推，得出最 右端土條的ZRn和h Rn; b) 根據(jù)平衡條件，最右側土條所對應的ZRn和h Rn應分別滿足Z Rn= 0, h Rn= 0,調整式 (4)中的F值，按式（1)遞推求解，直到ZRn= 0,此時的F值即為所取λ值對應的Ff;調整 式⑷中的F值，按式⑵遞推求解，直到hRn= 0,此時的F值即為所取λ值對應的F^。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種加筋邊坡穩(wěn)定性分析方法，在土條受力分析中加入拉筋帶提供的抗滑力，并考慮拉筋帶抗滑力的大小和方向對土條受力的影響，與現(xiàn)有加筋邊坡穩(wěn)定分析方法相比，本發(fā)明在土條受力分析方面更加全面，使其同時滿足力與力矩的平衡方程，從而對邊坡的穩(wěn)定性分析更加精確，并可同時適用于圓弧形和折線形任意滑動面。
【IPC分類】E02D17/20
【公開號】CN105332381
【申請?zhí)枴緾N201510764511
【發(fā)明人】宋飛, 孟亞會, 馬立秋, 張魯渝, 張建華, 陳如意, 曹更任, 王凱
【申請人】長安大學, 貴州電力工程建設監(jiān)理公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年11月10日