[转帖]高边坡稳定分析计算

引水发电洞进口及出口高边坡稳定分析计算
一、进口边坡的稳定分析计算
进口边坡为斜向结构，一、二期开挖底线均在强松动岩体下限以上，主要破坏形式为圆弧面滑动，故只需按圆弧破坏面寻找最危险滑弧，并求出稳定系数。对三期及四期开挖，除可能在强松动岩体内发生圆弧面滑动破坏外，边坡还可能沿层面、层间挤压带或裂隙面发生平面滑动破坏，计算时先按圆弧面滑动破坏在三期和四期的开挖范围内找出最危险滑弧，并结合实际裂隙面的位置，确定出三期、四期开挖的直线和折线滑动破坏面，再对同一滑面取不同的强度参数（层面参数和岩体参数）分别计算出相应的稳定系数。
1、计算方法
对圆弧滑动面，稳定计算采用瑞典条分法，设计安全系数取K=1.2。
瑞典条分法法的基本假定是：
（1）剪切面是个圆弧，所以安全系数K可根据绕圆心的抵抗力矩与滑动力矩的比来确定；
（2）计算中不考虑分条之间的相互作用力，所以每个分条底部的反力可以直接由该分条上的荷载算出。
对直线或折线滑动面，稳定计算采用传递系数法，并用Sarma法进行较核，设计安全系数根据不同的计算工况取不同的值。
传递系数法是极限平衡条分法中的一种，也叫剩余推力法，其基本假设为条块间的相互作用力的方向平行于上一条块的底滑面，各条块的剩余下滑力计算公式如下：
Fi=(Wisinαi+Qicosαi)-(cili/k+(Wicosαi-Ui-Qisinαi)fi/k)+Fi-1.ψi-1
式中：ψi-1=cos（αi-1-αi）-fisin（αi-1-αi）/k
上式中第一项表示本条的下滑力，第二项表示本条的抗滑力，第三项表示上一条块传下来的不平衡下滑力，ψi-1称为传递系数，k为安全系数。
2、计算参数取值
边坡的滑动破坏形式可分为沿层面或裂隙面的破坏和在岩体内的破坏，前者计算时，滑动面按层面参数计算，抗剪强度指标见表1。后者滑动面按岩体参数计算，抗剪强度指标见表2。

表1 层面或裂隙面的强度参数
岩体类别 C（kN/m2） 水上 f水上 C（kN/m2）水下 f水下 容重（kN/m3）
强松动岩体 0 0.45 0 0.36 26.6
轻微松动岩体 50 0.55 50 0.456 26.6
未松动岩体 50 0.7 50 0.581 26.6

表2 岩体的结构面强度参数
岩体类别 C（kN/m2） 水上 f水上 C（kN/m2）水下 f水下 容重（kN/m3）
强松动岩体 50 0.5 40 0.4 26.6
轻微松动岩体 200 0.55 160 0.44 26.6
未松动岩体 400 0.7 320 0.56 26.6

3、不同工程阶段的计算工况及荷载组合
进口边坡的开挖分为一期、二期、三期、四期，四期以后为水库的运行期，根据现状及水库蓄水后的运行特点，稳定分析包括现状天然条件，不同库水位，考虑地震力时的不同库水位及水库水位变化（渗透压力）等不同工况。其中运行期不同库水位考虑了正常蓄水位1380及蓄水位1340两个特征水位，水库水位变化主要是考虑由正常蓄水位1380降至1360的情况。各计算工况及荷载组合条件下的计算结果见表3。
表3 不同工况及荷载组合条件下进口边坡稳定计算计算成果
工程阶段 工况 破坏形式 参数取值 计算方法 稳定系数 设计 安全 系数 剩余下滑力（T/M）
施工期 一期开挖 圆弧滑动 岩体参数 瑞典条分法 1.122 1.2
二期开挖 圆弧滑动 岩体参数 瑞典 条分法 0.991 1.2
三期开挖天然状态 圆弧滑动 岩体参数 瑞典 条分法 1.148 1.2
三期开挖天然状态 直线滑动 岩体参数 传递系数
三期开挖天然状态 折线滑动 层面参数 传递系数 0.8784 1.2 2056
岩体参数 1.1865 1.2 86.2
三期开挖自重+地下水 层面参数 0.8665 1.3 2129
岩体参数 1.1608 1.3 250.6
四期开挖天然状态 直线滑动 层面参数 传递系数 0.7849 1.2 3568
直线滑动 层面参数 sarma法 0.7891 1.2
四期开挖天然状态 折线滑动 层面参数 传递系数 0.9128 1.2 3165.3
岩体参数 1.1778 1.2 245.6
四期开挖自重+地下水 层面参数 0.7956 1.3 5218.6
岩体参数 1.024 1.3 2870.8
天然工况 楔体滑动 1.3
岩体自重+地下水 直线滑动 层面参数 传递系数 0.7217 1.3 4604
直线滑动 层面参数 sarma法 0.7266 1.3
运行期 正常蓄水位1380 直线滑动 层面参数 传递系数 0.7412 1.3 4004.9
直线滑动 层面参数 sarma法 0.74 1.3
折线滑动 层面参数 传递系数 0.7849 1.3 4784.7
岩体参数 传递系数 1.0155 1.3 2660.4
蓄水位1380+8度地震 直线滑动 层面参数 传递系数 0.4687 1.1 6747.5
折线滑动 层面参数 传递系数 0.5078 1.1 8593.2
岩体参数 0.6799 1.1 6144.6
正常蓄水位1340 折线滑动 层面参数 传递系数 0.8336 1.3 4714
岩体参数 1.0652 1.3 2384.4
蓄水位1340+8度地震 直线滑动 层面参数 传递系数 0.5148 1.1 6798
折线滑动 层面参数 0.5595 1.