系數(shù)傳遞法在某邊坡穩(wěn)定性計(jì)算中的應(yīng)用

張文華，趙林長

(黑龍江省冶金設(shè)計(jì)規(guī)劃院，哈爾濱150040)

1 傳遞系數(shù)法

傳遞系數(shù)法:剩余推力法假定條塊間作用力的方向，其重要前提就是假設(shè)當(dāng)前條塊在分界面處對(duì)下一塊體的推力的方向平行于當(dāng)前條塊的底滑面，然后根據(jù)平行于底滑面和垂直于底滑面兩個(gè)方向的合力為零以及最前緣一塊的剩余推力為零進(jìn)行迭代求解。將整個(gè)滑體進(jìn)行求解后，取其中的第i號(hào)條塊，假定第i－1號(hào)條塊傳來的力的方向平行于第i－1號(hào)條塊的底滑面，而第i號(hào)條塊傳給第i+1號(hào)條塊的力的方向平行于第i號(hào)條塊的底滑面。

對(duì)N個(gè)塊體進(jìn)行上述計(jì)算，最后得到第N塊體的剩余下滑力FN，經(jīng)多次迭代至FN=0，這時(shí)的K值即為所求的穩(wěn)定性系數(shù)。

2 某水庫邊坡潛在不穩(wěn)定體的形態(tài)及規(guī)模

某水庫邊坡潛在不穩(wěn)定體其有如下特點(diǎn):(1)平面上分區(qū)、剖面上分層;(2)次級(jí)蠕滑體發(fā)育;(3)各級(jí)蠕滑體的變形速率存在明顯差異。

水庫邊坡蠕滑體主要沿玄武巖風(fēng)化軟弱帶和構(gòu)造破碎帶發(fā)育，深部變形體主要受梁山組黏土巖控制(見圖1)。

圖1 水庫邊坡工程地質(zhì)剖面圖

蠕滑體發(fā)育于強(qiáng)～弱風(fēng)化玄武巖體內(nèi)，厚20～55m，巖體松弛、拉裂，夾泥(巖屑)裂隙發(fā)育頻率高，架空現(xiàn)象突出。

水庫邊坡的蠕滑體具有分層蠕滑的特點(diǎn)。按變形速率分為如下三類:

(1)強(qiáng)蠕滑體，蓄水前己明顯顯現(xiàn)出滑動(dòng)跡象且主要沿強(qiáng)風(fēng)化軟弱帶及巖脈接觸破碎帶、構(gòu)造破碎帶發(fā)生滑動(dòng)，深度25～35m。

(2)弱蠕滑體，在水庫蓄水前未滑動(dòng)或滑動(dòng)不明顯，沿原有地變形體，質(zhì)界面(弱風(fēng)化軟弱帶及構(gòu)造破碎帶)存在變形，發(fā)育深度在強(qiáng)蠕滑體以下，約30～55m。

(3)深部主要沿深部梁山組黏土巖發(fā)生極緩慢的變形，控制性滑移面(梁山組黏土巖)埋深30～150m。

3 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算

3.1 計(jì)算模型及計(jì)算參數(shù)的選取

邊坡蠕滑體失穩(wěn)的潛在滑移面有兩個(gè)，一個(gè)是強(qiáng)蠕滑面，另一個(gè)是弱蠕滑面。蠕滑面總體為前緩(略后翹)后陡，圖2為水庫山坡蠕滑體穩(wěn)定性計(jì)算剖面圖。穩(wěn)定性計(jì)算采用圖2的剖面圖作為計(jì)算模型。

圖2 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算剖面圖

合理地選取滑面的物理力學(xué)參數(shù)是計(jì)算成果可靠性的基礎(chǔ)，在計(jì)算中采用的參數(shù)見表1。

3.2 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

采用傳遞系數(shù)法對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，計(jì)算得出，天然狀態(tài)水庫邊坡穩(wěn)定性系數(shù)為1.24，邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，蓄水、泄水后，水庫邊坡穩(wěn)定性系數(shù)分別降低為0.86、0.87，處于失穩(wěn)狀態(tài)。

表1 蠕滑體穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)取值表

4 結(jié)語

通過傳遞系數(shù)法對(duì)某水庫邊坡天然、蓄水、泄水狀態(tài)的分析及計(jì)算，我們有理由斷定，在未來水庫運(yùn)行中，庫水位頻繁漲落勢必對(duì)其穩(wěn)定性十分不利，下一步我們可以利用實(shí)際邊坡的數(shù)值模擬及計(jì)算分析來預(yù)測及指導(dǎo)邊坡實(shí)際工程中邊坡災(zāi)害的預(yù)防及治理工作。

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