本发明专利技术实施例公开了一种叠加裂隙水压力作用的顺层开挖边坡潜在失稳范围的计算方法及系统，假定坡体为欠稳定区后缘裂隙水作用下的平面理想坡体，进行受力分析得到欠稳定区潜在滑动面长度；假定开挖前滑动面处的剪应力均布，欠稳定区潜在滑动面长度通过滑动面上的极限平衡计算得到开挖前滑动面处的剪应力；开挖后的块体在滑动面处的剪应力重分布，在开挖前的剪应力的基础上增加剪应力增量计算此时的增加剪应力及各点的剪应力，同时相应计算出滑动面处的峰值抗剪强度和残余抗剪强度；滑面处各点的剪应力等于峰值抗剪强度确定坡体破坏范围。为边坡的稳定性分析和治理提供借鉴，具有重要参考意义。
1、在工程建设过程中形成了大量的人工开挖边坡，此类工程边坡违背自然地质演化规律而短时间形成。由于顺层边坡坡体结构的特殊性，开挖后通常会引发边坡变形，甚至是产生沿坡体内软弱结构面滑移等灾害，一旦发生造成的后果惨重，严重阻碍工程建设并威胁人民生命财产安全。因此，对顺层开挖边坡的失稳破坏模式、边坡稳定性以及失稳范围等研究具有重大的理论意义和工程应用价值。
2、顺层开挖边坡潜在失稳范围是防护加固的基本依据，如何将影响边坡稳定性的重要因素——坡体后部裂隙水压力加入到稳定性分析中至关重要，影响开挖的设计方案。因此，叠加裂隙水压力作用的顺层开挖边坡的变形失稳范围如何确定受到工程界的重视。通过对考虑基岩裂隙水的顺层开挖边坡失稳破坏模式深入研究，确定边坡潜在失稳范围计算方法，为该类边坡的稳定性分析评价和治理提供借鉴，将具有重要参考意义。
1、本公开实施例提供了一种叠加裂隙水压力作用的顺层开挖边坡潜在失稳范围的计算方法及系统，解决了叠加裂隙水压力作用的顺层开挖边坡潜在失稳范围的确定方法问题，解决了现有的边坡稳定性分析和加固支挡结构设计中未能准确计算开挖边坡潜在失稳范围的问题。通过判断边坡滑面剪应力与阈值大小对叠加裂隙水压力作用的边坡潜在失稳范围的确定进行深入研究，确定支护范围，便于工程应用，为该类边坡的稳定性分析评价和治理提供借鉴，将具有重要参考意义。
>2、本专利技术提供一种叠加裂隙水压力作用的顺层开挖边坡潜在失稳范围的计算方法及系统，包括：假定坡体为欠稳定区后缘裂隙水作用下的平面理想坡体，坡体欠稳定区处于极限平衡状态，进行受力分析得到欠稳定区潜在滑动面长度；假定开挖前滑动面处的剪应力均布，欠稳定区潜在滑动面长度通过滑动面上的极限平衡计算得到开挖前滑动面处的剪应力；当坡体开挖后，开挖后的块体在滑动面处的剪应力重分布，在开挖前的剪应力的基础上增加剪应力增量计算出此时的增加剪应力及滑面处各点的剪应力，同时相应计算出滑动面处的峰值抗剪强度和残余抗剪强度；当坡体开挖后，滑面处各点的剪应力等于滑动面处的峰值抗剪强度确定坡体破坏范围。3、在一个实施例中，所述假定坡体为欠稳定区后缘裂隙水作用下的平面理想坡体，包括：
4、假定坡体为欠稳定区后缘裂隙水作用下的平面理想坡体，具体假定如下：
5、欠稳定区范围由坡面、潜在滑动面和后缘破裂面组成，潜在滑动面长度为l，潜在滑体竖向深度为h；
6、潜在滑动面平行于坡面且存在于同一均质软弱面滑带中；
7、软弱面深度为h；
8、欠稳定区后缘存在坡面处为0并随坡体深度增大而增大的裂隙水压力，呈三角形分布，高度为kh。
9、在一个实施例中，坡体欠稳定区处于极限平衡状态，进行受力分析得到欠稳定区潜在滑动面长度，包括：
10、坡体欠稳定区处于极限平衡状态，进行受力分析
11、块体重量为
12、w＝hcosα[le/2+(l-le)]·γ (3-1)
13、滑动面上土的抗剪强度
14、
15、水平和竖向的静力平衡条件为
16、
17、
18、由滑动面上的极限平衡条件t＝τf·l，联立公式(3-2)～(3-4)可得
19、
20、将公式(3-1)代入至公式(3-5)
21、
22、即可求解l
23、
24、式中：l为欠稳定区潜在滑动面长度，h为潜在滑体竖向深度，α为滑面倾角，le为开挖区滑动面长度，γ为岩体的天然重度，γw为水的重度，c为滑带黏聚力，φ为滑带内摩擦角，w为块体重量，τf为滑动面上土的抗剪强度。
25、在一个实施例中，假定开挖前滑动面处的剪应力均布，欠稳定区潜在滑动面长度通过滑动面上的极限平衡计算得到开挖前滑动面处的剪应力，包括：
26、假定开挖前滑动面处的剪应力均布；
27、欠稳定区潜在滑动面长度通过滑动面上的极限平衡t＝τ0·l计算得到开挖前滑动面处的剪应力τ0
28、
29、τres<τ0<τpic
30、式中：τ0为初始剪应力，τpic为峰值抗剪强度，τres为残余抗剪强度。
31、在一个实施例中，当坡体开挖后，开挖后的块体在滑动面处的剪应力重分布，在开挖前的剪应力的基础上增加剪应力增量计算出此时的增加剪应力及滑面处各点的剪应力，同时相应计算出滑动面处的峰值抗剪强度和残余抗剪强度，包括：
32、当坡体开挖后，开挖后的块体进行受力分析得到此时块体的块体重量w'、正压力n'和剪力t'
33、
34、
35、w'＝hcosα(l-le)·γ (3-10)
36、开挖后的块体在滑动面处的剪应力重分布，在开挖前的剪应力τ0的基础上增加剪应力增量δτ；
37、假定滑动面bc上的剪应力增量δτ由b至c呈三角形分布，b点剪应力增量为δτmax，c点剪应力增量为0，计算出此时的剪应力增量δτmax及滑面处各点的剪应力τ0+δτ，δτmax由公式(3-11)计算得到
38、δτmax＝2·(t'-τ0·(l-le)) (3-11)
39、同时相应计算出滑动面处的峰值抗剪强度和残余抗剪强度。
40、在一个实施例中，计算出滑动面处的峰值抗剪强度和残余抗剪强度，包括：
41、
42、
43、式中：cpic为滑带峰值黏聚力，φpic为滑带峰值内摩擦角，cres为滑带残余黏聚力，φres为滑带残余内摩擦角，τpic为峰值抗剪强度，τres为残余抗剪强度。
44、在一个实施例中，当坡体开挖后，滑面处各点的剪应力等于滑动面处的峰值抗剪强度确定坡体破坏范围，包括：
45、当坡体开挖后，当τ0+δτmax＝τpic时，表明b点剪应力刚好达到峰值抗剪强度，潜在滑动面上的其他点均小于峰值抗剪强度；
46、坡体开挖后，开挖后的块体区域整体处于极限平衡状态，此时坡体破坏范围为开挖后的块体区域。
47、本专利技术还提供一种叠加裂隙水压力作用的顺层开挖边坡潜在失稳范围的计算系统，包括：滑动面长度单元，假定坡体为欠稳定区后缘裂隙水作用下的平面理想坡体，坡体欠稳定区处于极限平衡状态，进行受力分析得到欠稳定区潜在滑动面长度；剪应力单元，假定开挖前滑动面处的剪应力均布，欠稳定区潜在滑动面长度通过滑动面上的极限平衡计算得到开挖前滑动面处的剪应力；计算单元，当坡体开挖后，开挖后的块体在滑动面处的剪应力重分布，在开挖前的剪应力的基础上增加剪应力增量计算出此时的增加剪应力及滑面处各点的剪应力，同时相应计算出滑动面处的峰值抗剪强度和残余抗剪强度；范围确定单元，当坡体开挖后，滑面处各点本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种叠加裂隙水压力作用的顺层开挖边坡潜在失稳范围的计算方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述假定坡体为欠稳定区后缘裂隙水作用下的平面理想坡体，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述坡体欠稳定区处于极限平衡状态，进行受力分析得到欠稳定区潜在滑动面长度，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述假定开挖前滑动面处的剪应力均布，欠稳定区潜在滑动面长度通过滑动面上的极限平衡计算得到开挖前滑动面处的剪应力，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述当坡体开挖后，开挖后的块体在滑动面处的剪应力重分布，在开挖前的剪应力的基础上增加剪应力增量计算出此时的增加剪应力及滑面处各点的剪应力，同时相应计算出滑动面处的峰值抗剪强度和残余抗剪强度，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算出滑动面处的峰值抗剪强度和残余抗剪强度，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述当坡体开挖后，滑面处各点的剪应力等于滑动面处的峰值抗剪强度确定坡体破坏范围，包括：
8.一种顺层岩质边坡破坏区范围计算系统，其特征在于，所述系统包括：
9.电子设备，包括：包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一所述的方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的方法。
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【技术特征摘要】
1.一种叠加裂隙水压力作用的顺层开挖边坡潜在失稳范围的计算方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述假定坡体为欠稳定区后缘裂隙水作用下的平面理想坡体，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述坡体欠稳定区处于极限平衡状态，进行受力分析得到欠稳定区潜在滑动面长度，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述假定开挖前滑动面处的剪应力均布，欠稳定区潜在滑动面长度通过滑动面上的极限平衡计算得到开挖前滑动面处的剪应力，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述当坡体开挖后，开挖后的块体在滑动面处的剪应力重分布，在开挖前的剪应力的基础上增加剪应力增量计算出此时的增加剪应力及滑面处各点的剪应力，同时相...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘天翔，杜兆萌，程强，雷航，
申请(专利权)人：四川省公路规划勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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