理正岩土边坡稳定性分析帮助(共29页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上第一章  功能概述边坡失稳破坏是岩土工程中常遇到的工程问题之一。造成的危害及治理费用均非常可观。因此，客观的、正确的评估边坡稳定状况，是摆在工程技术人员面前的一道难题。为满足工程技术人员的需要，编制了“理正边坡稳定分析”软件。该软件具有下列功能： 本软件具有通用标准、堤防工程设计规范GB50286-98、碾压式土石坝设计规范SDJ218-84、碾压式土石坝设计规范SL274-2001、浙江省海塘工程技术规定五种标准，以满足不同行业的要求； 本软件提供三种地层分布模式（等厚地层、倾斜地层、复杂地层），可满足各种地层条件的要求； 本软件可计算边坡的稳定安全系数及剩余下滑力； 本软件提供多种方式计算边坡的稳定安全系数； 本软件提供的自动搜索最小稳定安全系数的方法，是理正技术人员研制、开发、应用到软件中，并取得良好的效果。一般情况下，都可以得到最优解。但是对于较复杂的地质条件，建议先指定区域搜索、分不同精度进行分析，逐步逼近最优解，这样才能既快又准； 对于圆弧滑动稳定计算，本软件提供三种方法：瑞典条分法、简化Bishop法、及Janbu法；对于折线滑动稳定计算，本软件提供三种方法：简化Bishop法、简化Janbu法、摩根斯顿-普赖斯法。用户可以根据不同的要求采用不同的方法。 本软件针对水利行业做了大量工作，除水利的堤防、碾压土石坝规范外，还有海堤规范；可按不同工况施工期、稳定渗流期、水位降落期计算堤坝的稳定性（包括总应力法及有效应力法）； 软件可考虑地震作用、外加荷载及锚杆、锚索、土工布等对稳定的影响；详细考虑水的作用，包括堤坝内部、外部水的作用；尤其方便的是可以将渗流软件分析的流场数据直接应用到稳定分析，使计算结果更逼近真实状况； 具有图文并茂的交互界面、计算书；具有对计算过程的信息查询及计算过程图形显示功能，可视化程度高；并有及时的提示指导，帮助用户使用软件； 本软件适用于水利、公路、铁路等行业岩土在工程建设中遇到的边坡（主要是土质边坡、岩石边坡可参考）稳定分析。第二章  快速操作指南2.1  操作流程图2.1-1  操作流程2.2  快速操作指南2.2.1  选择工作路径图2.2-1  指定工作路径注意：此处指定的工作路径是所有岩土模块的工作路径。进入某一计算模块后，还可以通过按钮【选工程】重新指定此模块的工作路径。2.2.2  选择边坡形式选择边坡稳定的计算项目，选择界面如下图：图2.2-2  计算项目选择2.2.3  增加计算项目点击【工程操作】菜单中的“增加项目”菜单或“增”按钮来新增一个计算项目。图2.2-3  工程操作界面2.2.4  编辑原始数据录入或选择等厚土层土坡稳定计算所需的各种原始数据，交互窗口如图2.2-4。图2.2-4  等厚土层土坡稳定计算数据交互界面录入或选择复杂土层土坡稳定计算所需的各种原始数据，交互窗口如图2.2-5。图2.2-5  复杂土层土坡稳定计算数据交互界面 注意：1. 集中的参数交互界面，即把几乎所有的参数置于一个界面上，操作简单，大大提高了人机交互的效率，这是理正岩土系列软件的一个共性特征；2. 同时提供了有关参数的即时弹跳说明信息，方便用户理解参数的意义。2.2.5  当前边坡计算在数据交互对话框中设置好各项参数，点击【计算】按钮来进行当前题目的计算，或者单击【辅助功能】菜单的“计算”。2.2.6  计算结果查询计算结果查询界面分为左右两个窗口，左侧窗口用于查询图形结果，右侧窗口用于查询文字结果。图2.2-6  计算结果查询界面 第三章  操作说明3.1  关于计算例题的编辑3.1.1  增加例题与删除当前例题1通过【工程操作】菜单的“增加项目”和“删除当前项目”来增加一个新的例题或删除当前的例题。2“增”或“删”按钮增加一个新的例题或删除当前的例题。点击“算”按钮打开当前模块的交互界面。3.1.2  数据的读写通过【辅助功能】菜单的“读入数据文件”可以将原来保存好的数据读进来进行计算；通过【辅助功能】菜单的“数据存盘到文件”可以将当前例题的数据保存在磁盘上。3.1.3  把典型例题加入例题模板库实际工程中会有一些具有一般代表性的典型例题，当完成该例题的数据交互后，可通过【辅助功能】菜单中的“将此例题加入模板库”把该例题存为例题模板，从而在每次新增例题时可以重复调用该例题的数据，在此基础上修改少量的数据进行计算。3.2  计算简图辅助操作菜单在数据交互界面的左侧图形窗口单击鼠标右键，弹出图形显示快捷菜单，使用该菜单可有效的查看计算简图，可把计算简图存为DXF格式的文件，用AUTOCAD等图形编辑器进行编辑。3.3  快速查询图形结果3.3.1  选择输出图形结果等厚（或倾斜或复杂）土层土坡稳定计算均可输出如下结果：计算简图；计算结果图。 通过在输出选项列表中选择相应的选项来输出对应的图形结果。图3.3-1  计算结果简图3.3.2  通过辅助功能菜单查看图形结果单击【辅助功能】菜单中的“查看计算图形结果”项，可查看当前例题的图形结果。图3.3-2  查询计算结果简图3.3.3  图形查询辅助工具1图形查询工具栏2图形查询快捷菜单在图形结果查询窗口单击鼠标右键，弹出图形查询快捷菜单，可以方便地查看图形。3【图形查询】菜单3.4  计算书的编辑修改文字结果输出较为完整的计算书。1. 安全系数计算：计算书主要包括以下信息： 原始条件； 稳定安全系数； 各个土条作用力； 总体抗滑力、下滑力。 2. 剩余下滑力计算：计算书主要包括以下信息： 原始条件； 各个滑块作用力； 各个滑块剩余下滑力及大小作用角度。 文字结果可以使用文字编辑菜单进行编辑，也可以用其它文本编辑器进行编辑。3.5  说明3.5.1  参数编辑1. 基本参数基本参数卡片如图3.5.1-1：图3.5.1-1  基本参数卡片2坡面超载坡面超载卡片如图3.5.1-2：图3.5.1-2  坡面超载卡片点右边的箭头后，弹出如图3.5.1-3所示对话框（荷载计算器），用于辅助铁路、公路行业交互车辆超载，对于其它行业的用户可不必理会。图3.5.1-3  荷载计算器3土层参数系统提供两种土层数据编辑方法：土层参数卡片编辑和计算简图窗口编辑。土层参数卡片编辑：如图3.5.1-4所示，在数据界面中直接交互数据。图3.5.1-4  复杂土层参数卡片计算简图窗口编辑：如图3.5.1-5所示，在图形窗口双击鼠标左键，弹出鼠标所在位置的土层参数信息；再单击鼠标左键，弹出参数编辑对话框，如图3.5.1-6所示，修改后点“确认”完成操作。复杂土层土坡稳定计算快速操作指南：1、自动形成附加节点坐标值点击坐标值右侧的按钮（x坐标和y坐标功能相同），用鼠标在左侧简图中移动，跟随鼠标移动显示当前鼠标的坐标值，当坐标值符合要求时，点击鼠标左键，则在图形上自动添加节点，节点坐标自动填充到右侧表格中；若捕捉功能处于打开状态，则鼠标靠近边界时，自动捕捉到边界上。点击鼠标右键，则退出拾取点状态。2、自动形成边界节点序列在填料的“边界节点编号”列点击右侧的按钮，用鼠标在左侧图形中移动，鼠标自动捕捉围域节点，图形上用红色方虚框表示，点击鼠标左键，拾取此点，按逆时针方向拾取围域的所有点，程序自动形成节点序列。双击鼠标左键可以退出拾取状态。 图3.5.1-5 复杂土层计算简图显示窗口图3.5.1-6  复杂土层图形界面参数编辑对话框注意：1. 计算简图窗口编辑功能仅支持复杂边坡模块；2. 图形窗口中可编辑土层、水位及坡线数据；3. 图形窗口与土层参数卡片中数据相关联，采用任一编辑方式，数据都将自动更新；4. 地层情况示意图：等厚土层：倾斜土层：复杂土层： 4水面参数水面参数卡片如图3.5.1-7：图3.5.1-7  水面参数卡片5筋带参数筋带参数卡片如图3.5.1-8：图3.5.1-8  筋带参数卡片6滑面参数滑面参数卡片如图3.5.1-9：图3.5.1-9  滑面参数卡片图3.5.1-10  圆弧滑面转化为折线参数3.5.2  计算用于选择计算并开始当前编号的土坡计算。在右侧窗口下方点【计算】（或选择“辅助功能”下的“计算”），立即开始计算。计算结束后，自动转入计算结果查询界面。计算的全部内容详见下面的“输出计算结果列表”部分。3.5.3  辅助功能用于读入、保存数据文件，查看计算结果，计算等，等厚（倾斜）土层土坡稳定计算模块包括读入数据文件、数据存盘到文件、查看计算图形结果、查看计算报表结果、计算、将此例题加入模板库、读入“理正渗流软件”的坡线、地层数据、浸润线、孔隙水压力场、和返回8项功能。复杂土层土坡稳定计算中还包括“镜像原始数据”和读入DXF文件自动形成坡面、节点、土层数据。 1. 读入“理正渗流软件”的坡线、地层数据、浸润线、孔隙水压力场用于读入理正渗流分析软件接口文件，接口文件的扩展名为.lzsl，用于理正边坡稳定与渗流之间的数据共享。当点此菜单命令时，将会弹出一个对话框（图3.5.3-1），用户可在其上选择读入内容：对于等厚土层和倾斜土层可选择坡线、浸润线和孔隙水压力场，而复杂土层则可选择坡线、土层、浸润线、孔隙水压力场，再点【确认】按钮则自动读入所选结果。图3.5.3-1  选择读入内容对话框注意：读入的内容将自动覆盖原来的内容，而且不做提示，所以在读入接口文件时，必需仔细选择四项读入内容，按需读入。 2. 镜像数据（复杂土层模块中）因为理正边坡稳定分析软件只适合分析右边坡，如果要分析左边坡，则可用此命令将当前的复杂土层岩土数据镜像，减少重复输入数据之苦。用左键选择菜单项，弹出交互文件名对话框（图3.5.3-2），交互文件名称后，点【保存】按钮，则当前数据的镜像结果将保存到交互的文件中，后缀扩展名为.WD3，运行“读入数据文件”命令则可将镜像以后的数据读入计算。图3.5.3-2  保存镜像数据对话框3. 读入DXF文件自动形成坡面、节点、土层数据（复杂土层模块中）因为理正边坡稳定分析软件对于复杂土层的交互土层区域较多时，输入较复杂，可用此命令减少输入之苦。用左键选择菜单项，弹出注意事项对话框（图3.5.3-3），点【是】按钮，则可读取已保存的DXF文件，点【否】按钮，则退出此功能。图3.5.3-3  读入DXF文件注意事项对话框3.5.4  显示设置计算圆弧滑裂面的稳定安全系数时，系统提供了“计算过程显示设置”功能，如图3.5.4-1所示，可以设置文本显示或图形显示。图3.5.4-1 1. 文本显示选择“文本显示”计算时，计算信息窗口自动打开，如图3.5.4-2所示，可显示计算过程中的数据结果。图3.5.4-2  文本显示窗口 注意：计算直线滑面安全系数或剩余下滑力时，只提供文字显示功能。 2. 图形显示选择“图形显示”计算时，图形显示窗口自动打开，如图3.5.4-3所示，可显示搜索过程中任意时刻滑裂面的图形位置及数值结果。图3.5.4-3  图形显示窗口 注意：计算折线滑面安全系数时，只提供图形显示功能。3.5.5  土条查询系统提供了土条信息查询功能，如图3.5.5-1所示。图3.5.5-1  土条查询窗口 土条查询窗口提供的查询信息： 边坡简图； 土条作用力示意图； 土条作用力数值结果； 土条底部及条间作用力相关曲线； 土条信息保存：文件保存在用户设定好的工作目录下，文件类型为*.rtf。3.6  数据和结果文件数据和结果文件位于用户设定好的工作目录下。等厚土层土坡稳定计算、倾斜土层土坡稳定计算、复杂土层土坡稳定计算的数据文件格式分别为*.WD1、*.WD2、*.WD3，图形文件格式*.DXF，计算书格式为*.RTF。第四章  编制依据 陈仲颐、周景星、王洪瑾编，土力学，清华大学出版社，1994年4月第1版，1997年10月第3次印刷； 铁道部第一勘测设计院主编，铁路工程设计技术手册路基，中国铁道出版社，1992年5月第2版，1995年3月第3次印刷； 交通部第二公路勘察设计院主编，公路设计手册路基（第二版），人民交通出版社，1997年6月第2版，第2次印刷； 钱家欢、殷宗泽主编，土工原理与计算，中国水利水电出版社，1996年5月第二版，2000年10月第四次印刷；堤防工程设计规范GB50286-98；碾压式土石坝设计规范SDJ218-84；碾压式土石坝设计规范SL274-2001；水运工程抗震设计规范 JTJ 22598；水工建筑物抗震设计规范 SL20397；浙江省海塘工程技术规定；龚晓南主编，土工计算机分析，中国建筑工业出版社，2000年10月第1版，2000年10月第1次印刷；陈祖煜著，土质边坡稳定分析原理方法程序，中国水利水电出版社，2003年1月第一版，2003年1月第一次印刷；铁路工程抗震设计规范GB50111-2006。第五章  圆弧法求安全系数5.1  通用方法图5.1-1  通用方法求安全系数5.1.1  瑞典条分法5.1.1.1  总应力法（5.1.1.1-1）式中：K整个滑体剩余下滑力计算的安全系数；l单个土条的滑动面长度（m），l=bsec；W条块重力（kN），浸润线以上取重度，以下取饱和重度；条块的重力线与通过此条块底面中点半径之间的夹角（度）；C、 土的抗剪强度指标，采用总应力法时，取总应力指标，采用有效应力法时，取有效应力指标。5.1.1.2  有效应力法         （5.1.1.2-1）式中：K整个滑体剩余下滑力计算的安全系数；l单个土条的滑动面长度（m），l=bsec；W条块重力（kN），浸润线以上取重度，以下取饱和重度；U条块所受到的浮力（kN）；D条块所受的渗透力（kN），据孔隙水压力梯度场积分得出；条块的重力线与通过此条块底面中点半径之间的夹角（度）；条块的渗透力与水平线的夹角（度）；C、 土的抗剪强度指标，采用总应力法时，取总应力指标，采用有效应力法时，取有效应力指标。5.1.2  简化Bishop法5.1.2.1  总应力法                   （5.1.2.1-1）                   （5.1.2.1-2）式中：K整个滑体剩余下滑力计算的安全系数；b单个土条的宽度（m）；W条块重力（kN），浸润线以上取重度，以下取饱和重度；条块的重力线与通过此条块底面中点半径之间的夹角（度）；C、 土的抗剪强度指标，采用总应力法时，取总应力指标，采用有效应力法时，取有效应力指标。5.1.2.2  有效应力法                （5.1.2.2-1）式中：K整个滑体剩余下滑力计算的安全系数；b单个土条的宽度（m）；W条块重力（kN），浸润线以上取重度，以下取饱和重度；U条块所受到的浮力（kN）；D条块所受的渗透力（kN），据孔隙水压力梯度场积分得出；条块的重力线与通过此条块底面中点半径之间的夹角（度）；条块的渗透力与水平线的夹角（度）；C、 土的抗剪强度指标，采用总应力法时，取总应力指标，采用有效应力法时，取有效应力指标。 注意：m的计算参见公式（5.1.2.1-2）。5.1.3  JanBu法5.1.3.1  总应力法              （5.1.3.1-1）                   （5.1.3.1-2）                  （5.1.3.1-3）    （5.1.3.1-4）式中：K整个滑体剩余下滑力计算的安全系数；b单个土条的宽度（m）；W条块重力（kN），浸润线以上取重度，以下取饱和重度；条块的重力线与通过此条块底面中点半径之间的夹角（度）；Hi、Hi+1作用条块侧面的切向力（kN）；C、 土的抗剪强度指标，采用总应力法时，取总应力指标，采用有效应力法时，取有效应力指标。 注意：m的计算参见公式（5.1.2.1-2）。5.1.3.2  有效应力法             （5.1.3.2-1） 注意：1.H、Pi计算分别参见公式（5.1.3.1-2）、（5.1.3.1-4）；2. m的计算参见公式（5.1.2.1-2）。5.2  堤防工程设计规范GB50286-98图5.2-1  堤防规范求安全系数5.2.1  瑞典条分法5.2.1.1  施工期安全系数（总应力法）               （5.2.1.1-1）                    （5.2.1.1-2）式中：W条块重（kN）；W1在坝坡外水位以上的条块湿重（kN）；W2在坝坡外水位以下的条块浮重（kN）；W水容重（kN/m3）；Z坝坡外水位高出条块底面中点的距离（m）；b土条宽度（m）；条块重力线与通过此条块底面重点的半径之间的夹角（度）；Cu、u土条底面的强度指标（kPa）、（度），参见表5.2-1。5.2.1.2  水位降落期安全系数（总应力法）        （5.2.1.2-1）                   （5.2.1.2-2） 式中：W条块重（kN）；W1在坝坡外水位以上的条块湿重（kN）；W2在坝坡外水位以下的条块浮重（kN）；W水容重（kN/m3）；Z坝坡外水位高出条块底面中点的距离（m）；b土条宽度（m）；条块重力线与通过此条块底面重点的半径之间的夹角（度）；Ccu、cu土条底面的强度指标（kPa）、（度），参见表5.2-1；ui水库水位降落前坝体中的孔隙压力（kPa）。5.2.1.3  稳定渗流期安全系数（有效应力法）    （5.2.1.3-1）                       （5.2.1.3-2）式中：W1 堤坡外水位以上条块重力（kN），浸润线以上采用天然重度，浸润线以下采用饱和重度；W2堤坡外水位以下条块重力（kN），采用浮重度计算；Z堤坡外水位高出条块底面中点的距离（m）；Z'浸润线到条块底面中点的距离（m）；u稳定渗流期堤身或堤基中的孔隙水压力（kPa）；条块的重力线与通过此条块底面中点半径之间的夹角（度）；w水的重度（kN/m3）；b单个土条的宽度（m）；C'、'土的抗剪强度指标，按下表5.2-1选用。  土的抗剪试验方法和强度指标表5.2-1堤的工作状态计算方法使用仪器试验方法强度指标施工期总应力法直剪仪快剪Cu、u三轴仪不排水剪水位降落期总应力法直剪仪固结快剪Ccu、cu三轴仪固结不排水剪稳定渗流期有效应力法直剪仪慢剪C'、'三轴仪固结排水剪5.2.2  简化Bishop法5.2.2.1  施工期安全系数（总应力法）同碾压式土石坝设计规范SDJ218-84施工期总应力法，参见5.3.2.1.1节，公式（5.3.2.1-1）。5.2.2.2  水位降落期安全系数（总应力法）同碾压式土石坝设计规范SDJ218-84水位降落期总应力法，参见5.3.2.2.1节，公式（5.3.2.2-1）。5.2.2.3  稳定渗流期安全系数（有效应力法）同碾压式土石坝设计规范SDJ218-84稳定渗流期计算方法，参见5.3.2.3节。 注意：堤防工程设计规范GB50286-98未提供具体公式，参照碾压式土石坝设计规范SDJ218-84。5.2.3  JanBu法堤防工程设计规范GB50286-98规范未提供具体公式，参照通用方法得到以下公式。5.2.3.1  施工期安全系数（总应力法）                （5.2.3.1-1）5.2.3.2  水位降落期安全系数（总应力法）            （5.2.3.2-1）5.2.3.3  稳定渗流期安全系数     （5.2.3.3-1）5.3  碾压式土石坝设计规范SDJ218-84图5.3-1  碾压式土石坝规范求安全系数5.3.1  瑞典条分法5.3.1.1  施工期安全系数5.3.1.1.1  总应力法同堤防工程设计规范GB50286-98施工期总应力法的计算方法，参见5.2.1.1节。5.3.1.1.2  有效应力法            （5.3.1.1-1）                    （5.3.1.1-2）式中：W条块重（kN）；W1在坝坡外水位以上的条块湿重（kN）；W2在坝坡外水位以下的条块浮重（kN）；W水容重（kN/m3）；Z坝坡外水位高出条块底面中点的距离（m）；b土条宽度（m）；条块重力线与通过此条块底面重点的半径之间的夹角（度）；C'、 '土条底面的剪切强度指标（kPa）、（度），参见表5.3-1；B孔隙压力系数，用户交互。5.3.1.2  水位降落期安全系数5.3.1.2.1  总应力法同堤防工程设计规范GB50286-98水位降落期总应力法，参见5.2.1.2节。5.3.1.2.2  有效应力法同堤防工程设计规范GB50286-98稳定渗流期计算方法，参见5.2.1.3节。5.3.1.3  稳定渗流期安全系数同堤防工程设计规范GB50286-98稳定渗流期计算方法，参见5.2.1.3节。5.3.2  简化Bishop法5.3.2.1  施工期安全系数5.3.2.1.1  总应力法        （5.3.2.1-1）5.3.2.1.2  有效应力法     （5.3.2.1-2）5.3.2.2  水位降落期安全系数5.3.2.2.1  总应力法（5.3.2.2-1）5.3.2.2.2  有效应力法（5.3.2.2-2）5.3.2.3  稳定渗流期安全系数同水位降落期的有效应力法，参见公式（5.3.2.2-2）。5.3.3  JanBu法碾压式土石坝设计规范SDJ218-84规范未提供具体公式，参照通用方法得到以下公式。5.3.3.1  施工期安全系数5.3.3.1.1  总应力法            （5.3.3.1-1）5.3.3.1.2  有效应力法          （5.3.3.1-2）5.3.3.2  水位降落期安全系数5.3.3.2.1  总应力法         （5.3.3.2-1）5.3.3.2.2  有效应力法    （5.3.3.2-2） 专心-专注-专业