一种边坡稳定分析方法
【专利摘要】本发明提供了一种边坡稳定分析方法，包括以下步骤：1)输入边坡参数，2)假设边坡的圆心O和半径R，3)对根据假设的圆心O和半径R画的圆弧与半坡相交的部分进行分条并进行编号，4)计算各条的Li、Wi、θi值，5)根据Li、Wi、θi得出安全系数Fs，6)得出多个Fs，7)筛选安全系数Fs的最小值作为边坡的安全系数输出；根据半坡的坡长和坡高假设边坡滑坡的圆心和半径，并根据假设的圆心和半径画出圆弧，对该圆弧与边坡相交的部分进行分条，并计算出边坡的安全系数，同时多次的假设圆心和半径，并多次的进行计算边坡的安全系数，并把计算出的安全系数进行比较，选出最小的值作为边坡的安全系数；此方案计算简单，准确。
【专利说明】一种边坡稳定分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种土木工程领域，特别涉及一种边坡稳定分析方法。
【背景技术】
[0002] 中国西部的黄土高原沟壑纵横，每年7?9月份雨季来临的时候，这些边坡极易发 生滑坡，造成人员伤亡和经济损失。因此，在工程建设选址中正确评价边坡的稳定性尤为重 要。目前，黄土边坡稳定性现场评价主要依靠工程师的经验，经验具有不确定性、受制于经 验的缺点；计算机数值分析技术虽然原理成熟、计算准确，但由于分析过程繁琐，计算机不 适合在深沟荒山的野外环境下运行，因此没有被工程采用。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述问题，本发明提供了一种计算简单能够准确的分析出边坡的安全系 数的边坡稳定分析方法。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，一种边坡稳定分析方法，包括以下步 骤：
[0005] 1)输入边坡参数：坡高H、坡长L、摩擦角（J)、粘聚力C、重度Y、饱和重度Y sat、分 条数n、渗流体积比S ;
[0006] 2)假设边坡的圆心0和半径R ;
[0007] 3)对根据假设的圆心0和半径R画的圆弧与半坡相交的部分进行分条并进行编 号；
[0008] 4)运用以下公式计算各条的Li、Wi、e i值；
[0009] Li = R* ( 0 r 0 ^1) -每条块底部弧的长度；
[0010] 0 i = arcsin[ (Ox-Xi)/R] -第 i 条条底中点 D 的
[0011] 0 0 = arcsin[ (Ox-L)/R] -第 0 条条底中点 D 的倾角；
[0012] Wi = y -第i条条块的重力；
[0013] Hi = Y/ -Yi -第 i 条条块高
[0014] Yi = 0y-R*cos ( 0 D -第i条条块顶中点D'的Y坐标
[0015] Yi' = (-H/L*Xi) -第i条条块顶中点D'的Y坐标
[0016] Ox-圆心0的X坐标，Oy-圆心0的Y坐标，Xi-第i条条底中点D的横坐标，B- 条宽；
[0017] 5)根据上式计算出的Li、Wi、0i，带入方程式即可得出安全系数Fs;
[0018] Fs = { Y *B*tan * E (Hi*cos 0 ) + E (c*Li)} / { Y *B* E (Hjsin 0 J };
[0019] 6)按照网格无穷多次假设圆心0和半径R，并重复步骤3)、4)、5)得出多个Fs ;
[0020] 7)筛选安全系数Fs的最小值作为边坡的安全系数输出。
[0021] 步骤4)计算出的LiJp Si，还可以运用以下公式可以计算出渗透安全系数Fs';
[0022] Fs' = { Y *B*tan * E (Hn*cos 0 ) + ( Y sat_10)*B*tan * E (Hi2*cos 0 J + E (c* Li)}/{ Y *B* E (HJsinQi) +Ysat*B* E (HJsinQiM
[0023] 式中Hil = Hi*(1_S)，Hi2 = Hi*S，Hil-第i条水上商度，Hi2-第i条水下商度。
[0024] 本发明运用上述技术方案，具有以下优点，本发明根据半坡的坡长和坡高假设边 坡滑坡的圆心和半径，并根据假设的圆心和半径画出圆弧，对该圆弧与边坡相交的部分进 行分条，并计算出边坡的安全系数，同时多次的假设圆心和半径，并多次的进行计算边坡的 安全系数，并把计算出的安全系数进行比较，选出最小的值作为边坡的安全系数；此方案计 算简单，准确。
[0025] 以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1是一种边坡稳定分析方法流程图；
[0027] 图2是边坡分条图；
[0028] 图3是每条的受力分析图；
[0029] 图4是边坡稳定分析图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图和实施例进一步对一种边坡稳定分析方法进行详细的说明。
[0031] 如图1所示的一种边坡稳定分析方法，包括以下步骤：
[0032] 1)输入边坡参数：坡高H、坡长L、摩擦角、粘聚力C、重度Y、饱和重度Y sat、分 条数n、渗流体积比S ;
[0033] 2)假设边坡的圆心0和半径R ;
[0034] 3)对根据假设的圆心0和半径R画的圆弧与半坡相交的部分进行分条并进行编 号；
[0035] 4)运用以下公式计算各条的LiJp 0 i值；
[0036] Li = R* ( 0 r 0 ^1) -每条块底部弧的长度；
[0037] 0 i = arcsin[ (Ox-Xi)/R] -第 i 条条底中点 D 的倾角
[0038] 0 Q = arcsin[ (Ox-L)/R] -第 0 条条底中点 D 的倾角；
[0039] Wi = -第i条条块的重力；
[0040] Hi = Y/ -Yi -第 i 条条块高
[0041] Yi = 0y-R*cos ( 0 D -第i条条块顶中点D'的Y坐标
[0042] Yi' = (-H/L*Xi) -第i条条块顶中点D'的Y坐标
[0043] Ox-圆心0的X坐标，Oy-圆心0的Y坐标，Xi-第i条条底中点D的横坐标，B- 条宽；
[0044] 5)根据上式计算出的LpWp 0 i，带入方程式即可得出安全系数Fs ;
[0045] Fs = { Y *B*tan * E (Hi*cos 0 ) + E (c*Li)} / { Y *B* E (Hjsin 0 J }
[0046] 6)按照网格无穷多次假设圆心0和半径R，并重复步骤3)、4)、5)得出多个Fs ;
[0047] 7)筛选安全系数Fs的最小值作为边坡的安全系数输出。
[0048] 步骤2)中假设的圆心0和半径R是在如图4中标识的AGFE的四边形中进行假设， 该四边形是根据工程师，工作人员在日常工作中所总结的区域；
[0049] 在计算过程中，需要了解的参数可参照下表：
[0050] 表一：变量及公式计算参数对照表：
【权利要求】
1. 一种边坡稳定分析方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 输入边坡参数：坡高H、坡长L、摩擦角4>、粘聚力C、重度Y、饱和重度Ysat、分条数 n、渗流体积比S ; 2) 假设边坡的圆心0和半径R; 3) 对根据假设的圆心0和半径R画的圆弧与半坡相交的部分进行分条并进行编号； 4) 运用以下公式计算各条的LpWi、01值； Q = R* ( 0厂0 g) -每条块底部弧的长度； 0 i = arcsin[(Ox-Xi)/R]-第i条条底中点D的倾角； 0 Q = arcsin[(Ox-L)/R]-第〇条条底中点D的倾角； ffi = y -第i条条块的重力； ^ = -Yi -第i条条块高； Yi = Oy-R*cos ( 0 i) -第i条条块顶中点D'的Y坐标； Y/ = (-H/L^) -第i条条块顶中点D，的Y坐标； 〇x一圆心0的X坐标，Oy -圆心0的Y坐标，Xi-第i条条底中点D的横坐标，B-条宽； 5) 根据上式计算出的LpWi、0i，带入方程式即可得出安全系数Fs; Fs = { y *B*tan * E (Hi*cos 0 J + E (c*Li)} / { y *B* E (Hdsin 0 ) } 6) 按照网格无穷多次假设圆心0和半径1?，并重复步骤3)、4)、5)得出多个？8; 7) 筛选安全系数Fs的最小值作为边坡的安全系数输出。
2. 根据权利要求1所述的一种边坡稳定分析方法，其特征在于，步骤4)计算出的Q、 还可以计算出渗透安全系数Fs'; Fs，= { Y *B*tan * E (Hn*cos 0 J + ( y sat_10) *B*tan * E (Hi2*cos 0 J + E (c*Li)} / { y * B* E (Hn*sin 0 ) + y sat*B* E (Hi2*sin 0 ) } 式中Hn =氏*(1_S)，Hi2 = Hi*S，Hn-第i条水上商度，Hi2-第i条水下商度。
【文档编号】G06F19/00GK104331607SQ201410564243
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】赵胜杰, 王治军, 耿生明, 杜志伟, 骆建文, 徐建军, 吴军, 张宏杰, 吴江林 申请人:西安长庆科技工程有限责任公司