岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (3): 813-825.doi: 10.16285/j.rsm.2020.0893

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

基于改进极限平衡法的多级均质黄土边 坡稳定性分析

章瑞环1, 2,叶帅华1, 2,陶晖3   

  1. 1. 兰州理工大学 甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室,甘肃 兰州 730050;2. 兰州理工大学 西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心,甘肃 兰州 730050;3. 甘肃建筑职业技术学院,甘肃 兰州 730050
  • 收稿日期:2020-06-28 修回日期:2020-12-28 出版日期:2021-03-11 发布日期:2021-03-17
  • 通讯作者: 叶帅华,男,1983年生,教授,博士后,主要从事支挡结构、地基处理及岩土工程抗震研究。E-mail: yesh@lut.edu.cn E-mail:ZhangRH1995@163.com
  • 作者简介:章瑞环,男,1995年生,硕士研究生,主要从事支挡结构及岩土工程抗震研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金青年基金(No.51768040)。

Stability analysis of multistage homogeneous loess slopes by improved limit equilibrium method

ZHANG Rui-huan1, 2, YE Shuai-hua1, 2, TAO Hui3   

  1. 1. Key Laboratory of Disaster Mitigation in Civil Engineering of Gansu Province, Lanzhou University of Technology, Lanzhou, Gansu 730050, China; 2. Western China Civil Engineering Disaster Prevention and Mitigation Engineering Research Center of the Ministry of Education, Lanzhou University of Technology, Lanzhou, Gansu 730050, China; 3. Gansu Vocational College of Architecture, Lanzhou, Gansu 730050, China
  • Received:2020-06-28 Revised:2020-12-28 Online:2021-03-11 Published:2021-03-17
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation for Youth Scholars of China(51768040).

摘要: 针对多级均质黄土边坡稳定性分析这一工程问题,给出了一种系统的分析方法。建立了多级黄土边坡整体破坏模式下与局部破坏模式下坡脚圆、中点圆等可能的破坏机构;基于改进极限平衡法,推导出各破坏机构对应的边坡安全系数解析式,进一步采用最优化方法来确定整体破坏模式下与局部破坏模式下各破坏机构所对应的边坡稳定安全系数极小值;给出了系统地进行多级黄土边坡稳定性分析的流程来确定边坡的最小安全系数及临界滑移面。通过算例验证表明:该方法边坡稳定性分析结果与传统条分法极为接近,两者最小安全系数相对偏差不超过?5%,确定的临界滑移面基本一致。该方法可广泛适用各类多级均质黄土边坡乃至单级边坡,可对边坡稳定性分析达到全面精准的效果提供一定的参考。

关键词: 多级边坡, 极限平衡法, 最优化, 安全系数, 临界滑移面

Abstract: Aiming at the stability analysis of multistage homogeneous loess slopes, a systematic analysis method is proposed. Firstly, the possible failure mechanisms such as slope toe circle and midpoint circle under the overall failure mode and local failure mode of multistage loess slopes are established. Then, based on the improved limit equilibrium method, an analytical solution of slope safety factor corresponding to each failure mechanism is derived, and the optimization method is used to determine the minimum value of safety factor corresponding to each failure mechanism under the overall and the local failure modes. Finally, the flowchart of systematically performing multistage loess slope stability analysis is put forward to determine the minimum safety factor and the critical slip surface. The results of numerical examples show that the proposed method are comparative to the traditional stripe method. The relative deviation of the minimum safety factor calculated by the two methods is less than 5%, and the critical slip surfaces determined by the two methods agree to each other very well. The proposed method in this paper can be widely applied to various multistage homogeneous loess slopes and even single-stage slopes, which is promising for engineering applications.

Key words: multistage slope, limit equilibrium method, optimization, safety factor, critical slice surface

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