自学geoslope2004   翻译操作教程 [复制链接]

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β,R,x,f,d,ω＝几何参数 w"A.*8Iu  
α=土条倾角 MBeubS  
（安全系数方程还有附加项，但这些在讨论极限平衡原理的时候并不需要，完整的方程在理论章节。） AQx:}PO  
两个方程中的关键变量是N，土条的法向力，该方程是从垂直力的求和中得到，因此垂直力平衡是满足的。法向力的定义如下： z(00"ei  
N＝ E79'<;K,zs  
当N在瞬时平衡安全系数方程中， F是Fm，当N在力平衡安全系数方程中， F是Ff。当在边坡稳定分析的文章中，该方程的分母写作ma. "s$$M\)T  
非常重要的一点是土条间的法向力依据土条的左右两侧的剪力，并且各种方法的土条间的法向力也是不同的，依据是每种方法对土条间剪力的处理方式。 G+?Z=A:T8  
GLE方法计算的安全系数Fm和Ff的λ值有个范围，图2-3图示了这些计算结果。

页14 })V^t3  
表2-1和表2-2列示了简化Bishop方法忽略了土条间的剪力，仅仅满足瞬时平衡。在GLE中，忽略了土条间的剪力，λ＝0，结果，简化Bishop的安全系数在图2-3中落入瞬时平衡线λ＝0，同时，它也忽略土条间的剪力，仅仅满足力平衡。简化Janbu的安全系数在图2-3中在力平衡曲线中λ＝0，Spencer和Morgenstern－Price（M－P）安全系数在图2-3中，处于两条线的交叉点，在该点，他们同时满足瞬时平衡和力平衡。哪一交叉点会是Spencer和Morgenstern－Price（M－P）取决于土条间的力平衡函数。Spencer认为土条间的X/E为恒定比例，GLE公式中，土条间水平力是一个恒定函数。M-P方法可运用任何普通函数。Corps of Engineers和Low-Karafiath安全系数如图2-3所示的曲线。力曲线的位置凭借土条的倾角程序来确定。

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在Spencer方法中，当f（x）是恒定值1.0时，土条的倾角等于arctan（λ）。 d
-rqZn}  
GLE方法对于解释各种方法的不同以及确定土条间力的函数的如何影响安全系数时，都是非常有用的，以下具体讨论。 TJO?BX_9  
两个安全系数方程有一个共同点，就是基本的法向力函数有一个意义深远的结果。整个边坡仅有一个安全系数，在瞬时平衡和力平衡同时满足时，Fm和Ff是相同的。函数中，法向力是相同的。表示每个土条的安全系数相同。下面我们将看到，这对计算的滑动体的应力分布有显著的影响， hI$IBf>  
另一个重要特点关于GLE方法的是边坡的形状并不严格限制。简化Bishop最初是圆弧滑面。但是这种方法的假定也可用于非圆弧滑面。事实上，如表2-1所示的所有的方法都可以允许任何动态的滑坡表面。 aVE/qXB  
2.5 内力函数 VUneCt%  
内力如何处理以及计算是表2-1中各种方法的基本点。举例来说，Spencer方法是常函数，即剪力和法向力的比例是个常量，不必选择函数。软件使用过程中，当选择Spencer方法时，软件自动采用恒定函数。 }wIF$v?M  
仅当选择Morgenstern－Price和GLE方法时，用户才可以自定义函数。可用的函数为常量、半sin、截尾的sin，梯形的以及确定的数据点。通常用的函数是常量和半sin。当Morgenstern－Price和GLE采用常量的时候，和Spencer是一样的。 K Y=$RO  
SLOPE/W中，对于Morgenstern－Price和GLE缺省的是半sin函数，半sin函数往往是将土条的剪力集中在滑动体的中间，忽略了坡顶和坡脚的剪力。缺省的半sin函数是基于经验和直觉，并不是基于任何理论方面的考虑。如果需要，也可以选择其他函数。

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Sarma方法处理土条的剪力和法向力的关系时是不同的。大多数方法运用一个确定的函数或者一个确定的方向来定义这两者之间的关系。Sarma运用剪力方程如表2-2。相对于其他的方法，该方法也没有显著的优越性。本章我们将讲述原因。最后，这仅仅是依据法力计算剪力的另一种方法。包括基本的完善和适应用户定义。 H#+2l?D:"  
下一节将讨论土条力的影响和重要性。 B<Zm'hdX  
2.6滑坡形状 JeXA*U#  
内力函数的重要性很大程度上依靠潜在滑动体的扭曲性。当函数能显著影响其他类型滑动的安全系数时，函数对另一些就没有重要影响。下面的例子解释这种敏感性。 Bo4MoSF}  
圆弧滑面 u[<ij  
图2-4表示一个简单的圆弧滑面的Fs和λ。本例中，瞬时平衡完全不依靠土条的剪力，如水平瞬时力平衡曲线所示，然而，力平衡又依靠剪力。 HOr.(gL!  
瞬时平衡不受剪力影响，因为滑动体是个自由体能旋转且其内部土条间没有相对滑动。然而，内部相对滑动又是滑动体必要的，结论就是，水平力平衡对于内部剪力是敏感的。 riu_^!"Z_  
由于瞬时平衡完全不依靠内部剪力，因此，任何剪力函数的假定都是没关系的。剪力也可以被假定为0，简化Bishop仍然可以得出一个能接受的安全系数，提供一个方法满足瞬时平衡，当然，仅仅满足水平力平衡的方法是不真实的，比如，简化Janbu，当仅仅满足水平力平衡的时候，忽略了内部剪力，此时安全系数显然是不同于当同时满足力平衡和瞬时平衡的安全系数。

页17 dsG:DS`q  
瞬时平衡曲线不总是水平的，图2-4所示的圆弧滑面的瞬时平衡曲线，它有轻微的倾斜，然而，通常边坡的瞬时平衡曲线接近水平，这就是为什么Bishop和Morgenstern－Price的安全系数总是和圆弧滑面相似的原因。 k+
+
"  
平面滑面 $lAQcG&Q  
图2-5为一个平面滑面，瞬时平衡和力平衡曲线是相反的位置，此时，力平衡完全不依靠剪力，而瞬时平衡对剪力相当敏感。平面滑面中，楔形土可以自由移动且土条间没有相对滑动，然而，适当的相对滑动对于土体的滑动是必要的。

页18 w?JM;'<AYQ  
混和滑面 ):st-I!o  
混和滑面是部分滑面是圆弧，部分滑面是平面，如图2-6所示，平面的部分在地层相对弱的土层中。本例中，瞬时平衡和力平衡同时受剪力的影响，当剪力增大时（λ增大），力平衡安全系数增大，瞬时平衡安全系数减小。

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图2-6表明，从安全方面考虑，简化Bishop不总是错误的。更精确的公式，比如Morgenstern－Price和Spencer得出比简化Bishop更低的安全系数，当然，不是所有的混和滑面都满足，一部分混和滑面，精确安全系数高于简化Bishop，不能推断简化安全系数是正确或者错误。  , D}  
土条间的滑面需要克服瞬时平衡或者力平衡，因此，内部剪力对这两种平衡是很重要的。 GDwijZw  
块状滑面 
5gZ*  
图2-7所示一个块状滑面。对于先前的混和滑面，瞬时平衡和力平衡同时受内部剪力的影响。相对于瞬时平衡来说，力平衡对于剪力更敏感，如图2-7渐变曲线所示。很直观地看到，无论是土条间水平转换或者旋转，都增加了剪力的重要性。

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挡墙 =d1i<iw?-  
图2-8为一个深层挡墙稳定检验的例子。滑面在板桩坡脚的下面。该例为加拿大卡尔加里市中心的深基坑开挖。本例Fs vs λ图中瞬时平衡和力平衡曲线是相似的。都对土条间的剪力非常敏感，忽略土条间剪力将导致安全系数降低。不考虑土条间剪力，安全系数将小于1，表示不稳定状态。考虑土条间剪力后，安全系数将达到1.22。这其中的差别是由于潜在滑动体的变形不得不承担旋转或者移动。 LO;Z3Q>#0  
本例表明土条间力的函数与潜在滑弧相关的重要性，和潜在滑动体需要旋转或移动的变形量有关。 K
v#TJn  
当采用的内力函数变成稳定分析的关键时，极限平衡法近似于使用范围的极限，也需要替代方法（见下页）。

页21 ^*+-0b;[G  
2.7 应力分布 Czt>?8x`  
极限平衡公式中首要未知的是土条间的法向力，滑面应力分布图为边坡应力分布的指导。然而，计算的应力不总是表示真实的地表应力。 h&6t.2<e  
图2-9为一个简单的通过坡脚的45度角的边坡，图2-10为通过坡脚下的深层滑动的边坡。对比极限平衡Morgenstern－Price分析方法的滑面法向应力分布的连续的内力函数和线弹性有限元应力分析的法向应力分布，对于坡脚出露的滑面，法向应力有很大不同，尤其在坡脚区域。对于坡脚下的深层滑动，法向应力是相似的，但仍然有一定比例的不同。

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图2-11为一个加固例子。加固的荷载运用在边坡上，和线性作用交叉，极限平衡法向应力和有限元应力有明显不同。尤其对土条间包含线性力。有限元应力会由于土钉而引起法向力的增加，但不如极限平衡应力那么明显。 bF{14F$  
这些例子表明，极限平衡分析和有限元计算的应力会有很大不同，有限元应力更现实，更接近于地表实际应力条件。极限平衡计算的应力不符合实际的应力条件。 'CC;=@J  
滑动体内部应力也不必然表示实际应力条件，图2-12为一个有两排锚索支护挡墙，锚索力可运用于含锚索的边坡表面。