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求解过程

求解过程

岩石边坡稳定性分析中折线滑动的计算原理如下图所示。

折线滑动中作用在各个岩块上的力

假设向量D1为作用在岩块1上的所有扰动力的合力:

其中:

W1

-

岩块自重向量,作用方向竖直向下

E1

-

地震作用力向量

U1

-

地下水产生的扬压力向量,作用方向垂直于滑面

V1

-

张裂缝中作用的水压力向量

假设N1为滑面1的单位法向向量,ϕ1为滑面1的内摩擦角。当滑块1的合力落于滑面1的摩擦锥之外时,滑块1就可能处于不稳定状态,即:

其中:

R1

-

作用在滑块1上的扰动力和抗力的合力的单位方向向量

N1

-

滑面1的单位法向向量(向上)

ϕm1

-

已激发内摩擦角(mobolized angle of internal friction)

如果岩块1不稳定,那么岩块1将对下一岩块2产生作用力。此作用力用向量I12表示:

其中:

K1

-

滑块1的反力,极限平衡状态时作用方向与滑面法向的夹角为ϕ1,如上图所示

滑块2的分析和滑块1类似,唯一的区别在于滑块2中需要考虑滑块1对滑块2的作用力I12。合力R2由下式表示:

其中:

D2

-

作用在滑块2上的所有扰动力的合力(向量)

Cm2

-

已激发的剪力(mobilised shear force)(向量)

B2

-

作用在滑块2上的由锚杆等支护结构引起的外力合力(向量)

I12

-

滑块1作用在滑块2上的力(向量)

因此,从最上方的岩块1开始,依次向下,对每一个岩块均进行相同的稳定性分析,直到最下方的岩块n。如果最下方岩块的合力落于相应滑面的摩擦锥内,则认为所有的岩块都是稳定的,即边坡是稳定的。以上图为例,其中最下方的岩块编号为3,当满足下面的条件时,稳定的岩块可以为不稳定的岩土提供足够的抗滑力,整个边坡系统是稳定的:

其中:

R3

-

作用在滑块3上的扰动力和抗力的合力的单位方向向量

N3

-

滑面3的单位法向向量(向上)

ϕm3

-

已激发内摩擦角(mobolized angle of internal friction)

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