鉛直邊坡的臨界高度

鉛直邊坡的臨界高度

在極限分析理論中,直立邊坡(坑壁)的臨界高度是指無支撐邊坡(坑壁)由於自重引起破壞的高度。雖然這個極限解不能準確給出邊坡的自穩高度,但它可以給出豎直邊坡未加支撐時所不能超過的最大高度,因此,對指導邊坡的開挖有非常重要的意義。極限分析中給出的經典求解豎直邊坡極限高度的公式針對的是均質岩土體邊坡 。

概述

邊坡(包括人工邊坡、自然斜坡與陡崖)處於極限平衡狀態時的臨界高度,是評價坡體穩定性和設計邊坡結構的重要依據,歷來是工程地質和岩土工程界十分關注的問題。對於既定的邊坡,其坡度和岩土體的物理力學性質是確定的,依據土力學原理推算臨界坡高成為一種便捷途徑。因此,自18世紀庫倫土壓力理論問世並經朗金等發展以來,對於臨界坡高的研究就經久不息 。

計算方法

早在19世紀後半葉,卡爾曼(Culnann.C.,1866)就分析了一般邊坡的臨界高度。之後,太沙基(Terzaghi.K.,1993)等對卡爾曼法進行了修正,分析頂面有張裂隙的邊坡和直立邊坡的臨界高度,形成邊坡臨界高度理論公式系列。今天,儘管時光流逝了上百年,科學技術經歷了飛速發展,但古典的卡爾曼法仍具有頑強的生命力,其確定邊坡臨界高度的公式還有實際套用價值 。

算法套用原則

對一般邊坡或斜坡,套用卡爾曼公式可推求臨界高度或坡度,即對既定坡度的邊坡推求其臨界高度,或對既定高度的邊坡反推其極限穩定坡度,用以判定邊坡的穩定性。既有高度大於臨界高度或既有坡度陡於極限穩定坡度的邊坡不穩定,既有高度小於臨界高度或既有坡度緩於極限穩定坡度的邊坡則穩定。

①對坡面形態,要求整個坡面為二折線形,即由邊坡面和緩直的坡頂面構成。對不夠平順的坡面,應直線化處理。②對坡體中的岩土體,要求性質均一,物理力學指標無明顯差異。對不均質的岩土坡體,其物理力學參數可近似地採用加權平均值。③邊坡中無地下水富集和泄出,地下水動力作用可忽略 。

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