基于极限平衡理论的水平成层土质边坡稳定性分析

摘要

传统土质边坡稳定性研究的成果丰硕，但水平层状土质边坡具有其特殊的破坏方式以及承载特性，因此对水平层状土质边坡的研究具有实用价值。在采用室内模型试验与数值模拟确定水平成层土质边坡的破坏机理及承载特性的基础上，通过极限平衡法对水平层状土质边坡的稳定性计算方法进行研究。得出：
　　1、通过室内模型试验模拟水平层状土质边坡在坡顶荷载下边坡的竖向沉降、水平位移、极限承载力及破坏模式，得出：水平层状土质边坡破坏面形式为圆弧面+平面，竖向沉降最大值产生于坡顶加载板位置处，水平位移最大值出现在边坡薄弱层处；通过不同工况对比分析发现，水平层状边坡的极限荷载随着层厚增大而增大，边坡高度对极限荷载的影响不明显。
　　2、运用数值模拟对室内五组模型试验进行分析，其分析结果与模型试验较为接近；通过数值模拟得出了：（1）水平层状土质边坡在坡顶不同加载宽度、不同层厚、不同坡比的滑动面剪出位置的变化情况；（2）水平成层土坡滑动面剪出高度与加载宽度之间的关系；（3）极限荷载随着层厚、坡比的增大而增大；当荷载作用范围增大时，极限承载力随之减小。
　　3、运用极限平衡法基本理论，针对圆弧面+平面组合型滑动面的破坏模式，推导了水平层状土质边坡极限平衡竖向条分法极限承载力计算公式，该公式同时满足力平衡以及力矩平衡，且计算结果与室内模型试验结果较为接近。
　　4、考虑到水平层状土质边坡分层特性，依托极限平衡理论，将水平条分法运用于该类边坡的稳定性计算中，推导了其稳定性系数以及极限承载力的计算公式。利用该公式计算得到的结果较之于室内模型试验结果偏高，其平均差值小于竖向条分法与模型试验结果的差值。
　　5、以数值分析得到的滑动面为基础，简要的推导了水平层状边坡三维极限平衡稳定性系数的计算公式，且其计算结果与数值分析结果较为接近，三维极限平衡法具有一定的参考意义。

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第一章 绪论

1.1 研究课题的意义

1.2 国内外研究现状

1.3研究内容、方法及技术路线

第二章 水平层状边坡模型试验研究

2.1 概述

2.2 室内模型试验研究

2.3 本章小结

第三章 边坡模型的数值研究分析

3.1 概述

3.2均质土坡破坏机理的研究

3.3 层状边坡滑出位置的研究

3.4 水平层状边坡极限承载力影响因素

3.5 本章小结

第四章 二维边坡极限平衡竖直条分法稳定性分析

4.1概述

4.2 极限平衡法竖向条分法及其应用

4.3 本章小结

第五章 二维边坡极限平衡水平条分法稳定性分析

5.1概述

5.2圆弧滑动面的极限平衡水平条分法

5.3圆弧+直线滑动面的极限平衡水平条分法

5.4本章小结

第六章 水平成层边坡三维极限平衡稳定性分析

6.1 概述

6.2 三维极限平衡法

6.3 本章小结

第七章 结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

致谢

附录A： 攻读硕士学位期间发表的论文

附录B： EXCEL计算表