Several basic problems in stability evaluation of sliding surface of soil slopes with tension cracks
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摘要: 围绕张拉缝滑面稳定性评价中存在的若干基础性问题,通过上千个算例,系统分析了两种易混淆的“忽略”方法的可行性和适应性,以及它们在不同张拉缝深度,不同几何形状滑面、不同安全系数方法等条件下对滑面稳定性的影响,主要结论为:①张拉缝未充水时,方法一仅对简化Janbu、简化Bishop法适用,而对通用条分法GLE、不平衡推力法不适用。张拉缝考虑水压力时,方法一不适用,方法二适用。②张拉缝滑面安全系数的变化趋势曲线,与张拉缝开裂前的条间力是拉力还是压力有关,这又与黏聚力、张拉缝深度、安全系数方法相关。如果黏聚力低,则条间力大概率是压力,如黏聚力高,则条间力大概率为拉力。③张拉缝有利于迭代收敛,对于严格法GLE而言,张拉缝促进收敛的效果更明显。本文成果为科学评估张拉缝滑面的稳定性提供了坚实的理论依据和分析方法。Abstract: Focusing on some basic problems in stability evaluation of the sliding surface with tension cracks, the feasibility and adaptability of the two kinds of confusing "ignoring" methods are analyzed through over a thousand examples, and their effects on the stability of sliding surfaces with tension cracks are also investigated under different depths of tension cracks, different geometric shapes of sliding surfaces (arc, polyline, combination), different methods of safety factor. The main conclusions are drawn as follows: (1) When the tension cracks are not filled with water, the first kind of method is only applicable to the simplified Janbu and Bishop methods, but not to GLE and unbalanced thrust methods. Also, the first kind of method does not work when the water pressure is applied, only the second kind of method works. (2) The curve of the safety factor with tension cracks is related to whether the inter-slice force before cracks happen is tension or pressure, which is also related to the soil cohesion, depth of the tension cracks and methods of safety factor. If the cohesion is low, the inter-slice force is more likely to be pressure, and if the cohesion is high, the inter-slice force is more likely to be tension. (3) It's conducive to the convergence of the iterative solution by setting tension cracks in analysis, especially for the strict methods, such as GLE. The research results may provide a solid theoretical and feasible analysis method for scientifically evaluating the stability of the sliding surfaces with tension cracks.
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Keywords:
- tension crack /
- slope /
- factor of safety /
- stability /
- depth line
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0. 引言
张拉缝的危害首先体现在其发生和发展会导致岩土体内部割裂、整体性遭受破坏,其次张拉缝还提供了雨水入渗的通道,导致深部岩层浸水、抗剪强度大幅降低[1-2],从而诱发坡体失稳。
张拉缝通常发端于坡顶,其机理与朗肯主动土压力理论类似[3-4],源于局部拉应力超过抗拉强度。对多数岩土材料而言,因抗拉强度远远小于抗压强度,分析中一般不考虑拉应力,除非拉应力不可忽略且长期保持,如人工水泥土[5]、岩石[6]等。因此,张拉缝滑面稳定性评估的首要任务是消除拉应力。工程中张拉缝现象本身就是一种消除拉应力的自然反映[7]。
理论中消除拉应力的方式有两种:修正破坏准则或设置张拉裂缝。对于前者,根据试验数据线性拟合可获得莫尔库仑破坏包络线(莫尔库仑准则),其纵坐标截距(黏聚力)往往不为零,如图 1所示,这会导致拉应力的产生,而该曲线仅仅在压应力状态下才与试验数据一致。为此修正莫尔库仑准则规定,一旦法向力σ=0则令τ=0,如图 1粗线所示,此时抗剪强度退化至零点,即没有压应力就没有剪应力。此时莫尔库仑曲线由线性转化为非线性,数学上,因曲线零点处存在突变,导致迭代收敛困难,故应弧化处理[3]。有限元法在消除拉应力时也同样存在类似弧化的问题[8-10]。为确保主应力不出现拉应力,需要利用3个平面x=0,y=0,z=0切割莫尔库仑屈服面[11],原有屈服面会增加9条棱线,如图 2所示,因棱线上的法线存在奇异性,其数值收敛同样会遇到困难。
鉴于修正准则额外引入的数值困难,实践中往往通过设置张拉缝来消除拉应力,通常有以下3种方式:①张拉缝距坡顶前缘的水平位置和深度均未定,其关键在于找出拉应力所在单元[12-13],以预测潜在开裂的风险。简单工况可获得解析解,例如坡顶和滑面都呈直线型,此时张拉缝的水平位置是其深度的参数[14-15],张年学等[16]以张拉缝上半部三角形体作为隔离体建立极限平衡方程,认为裂缝深度是介质内摩擦角和滑面倾角的函数。②已知张拉缝部分信息,例如其理论深度[1],据此在模型中设置一条相应的深度线,再采用常规优化法搜索最不利裂缝的水平位置[17]。本文称此法为深度线法,后文再详述相关细节。③已知张拉缝全部信息,即水平位置及深度均探明,则可按最不利位置直接确定张拉缝滑面。
土质边坡对上述3种方式均适用,因其拉应力或张拉缝可能出现在坡顶任何位置,而岩质边坡仅对方式③适用。岩坡不能随意设置张拉缝,其开裂取决于软弱结构面的分布,为符合工程实际,首先应勘明主要结构面的类型、产状与发育程度等[18]。
边坡失稳的风险与张拉缝的具体位置和深度密切相关,合理评估这两个参数尤为关键,但目前仍存在不少困难[19-20]。工程中对于此类不确定性问题通常按照最不利情况来考虑。为此,将安全系数最小作为目标函数搜索张拉缝的最不利位置和深度是一种可行的思路[17],即上文所称深度线法。其基本原理与常规临界滑面搜索算法相同,额外任务是将每条试算滑面和深度线求交,以创建一条新的张拉缝滑面,再从中找出临界滑面对应的张拉缝深度及位置。然而,相关领域仍存在若干基础性问题值得深究。例如,张拉缝与滑面不相交意味着什么,如果张拉缝没有贯通滑面而是悬于坡体中间又意味什么。此外,还有一个核心问题悬而未决,即张拉缝滑面的稳定性如何评价。现有规范或教材对此只是简略交待“忽略”张拉缝之后土条对稳定性的贡献[1, 21],至于如何“忽略”则语焉不详。再如,虽然张拉缝灌水对稳定性严重不利已是共识[1-2],然而,即便是干缝(未充水),是否考虑张拉缝,误差真的可以忽略吗?
鉴于此,本文针对张拉缝深度线法中的若干基础性问题,通过上千个算例,系统分析了安全系数求解中两种“忽略”方法的可行性和适应性,以及它们在不同张拉缝深度、不同滑面形状(圆弧、折线、组合)、不同安全系数计算方法(简化Janbu、简化Bishop、不平衡推力法、通用条分法GLE)等条件下对滑面稳定性的影响。本文为科学评估张拉缝滑面的稳定性提供了坚实的理论基础及可行的分析方法。
1. 深度线法设置张拉缝
如图 3所示,张拉缝的水平位置取决于滑面与深度线的交点,一旦滑面和深度线相交,则张拉缝便唯一确定,其深度为该交点至坡面的竖直距离。深度线不是张拉缝,而是张拉缝深度的下限。
深度线有两种模式:①模式Ⅰ,深度线仅限于坡顶且平行于坡顶,如图 3(a);②模式Ⅱ,深度线布满整个坡面,如图 3(b)所示。模式Ⅰ、Ⅱ均存在深度线与滑面不相交的情况,如图 3(a)中滑面E,图 3(b)中滑面F。当滑面与深度线没有交点时,便不考虑张拉缝。深度线模式Ⅱ还存在滑面与深度线有多个交点的情况,此时取距坡顶最近的交点,如图 3(b)所示。
当张拉缝水平位置及深度都已知时,如图 4中的张拉缝A,B,C,它们不与深度线相交,这个时候深度线不起作用,要分析这种张拉缝的稳定性,只需过A点做一条滑面,如图 4所示,AA'为过A点的滑面,这样的滑面不止一条,如图 5所示过C点给出了两条滑面CA和CB,分别求解各滑面的安全系数即可。
还有一种情况,张拉缝与滑面不相交,如图 4中张拉缝A,B,C,它们的底端没有落在滑面D上,此时,如果要求解滑面D的安全系数则会遇到困难。基于极限平衡条分法,如图 4土条边界E'E,其中一部分是张拉缝E'C,与相邻土条断开,条间力为零,另一部分CE又与相邻土条连结,负责条间力的传递,这种张拉缝未贯通的情况常规方法无法解决。所以,本文规定所有张拉缝必须贯通滑面。
然而,为确保张拉缝贯通滑面,可能会漏掉最危险临界滑面,如图 5所示,即张拉缝C'C存在的前提下,滑面D的安全系数会不会比滑面A或B的安全系数更小,其中,滑面D与张拉缝C'C不相交,而滑面A或B则过C点。如果可以求出3个滑面A,B,C的安全系数,结论则一目了然。滑面A,B可按常规张拉缝滑面求解,麻烦在于D,如果C'C不贯通,如前所述,常规方法无法求解。
将图 5中C'C延长至滑面D,即张拉缝贯通,如果安全系数变小,则可大胆忽略不贯通的工况。一般认为贯通比不贯通更危险,然而这种直觉并不可靠。
对于滑体隔离体而言,与滑动趋势反向的条间拉力有利于稳定,张拉缝消除拉力反而不利于稳定;与滑动趋势同向的条间压力不利于稳定,张拉缝消除压力则有利于稳定。即安全系数的增减与开裂前条间力的受力情况相关[3],如果条间力开裂前承受拉力,则开裂后安全系数变小;如果开裂前承受压力,则开裂后安全系数反而会增大。不过,上述结论的前提是张拉缝应贯通,如图 6滑面ECC',E1C',E2C',与之对应的不贯通滑面为:EDF(张拉缝CC')、EDF(张拉缝1C')、EDF(张拉缝2C'),三者不完全相同。
总之,张拉缝未贯通时是否会漏掉最危险滑面仍然是个悬而未决的问题,需进一步深入研究。
2. 安全系数的两种求解方法
对于张拉缝滑面安全系数的求解,文献[1,21]建议“忽略”张拉缝之后土条对稳定性的贡献,究竟如何忽略虽然没有交待,但不难推测存在两种“忽略”方法。
2.1 “忽略”方法一
如图 7所示,针对滑面ABCDEF,首先求解得安全系数A,其次利用A求出每根土条的抗滑力τRi和下滑力τsi,i为土条序号,最后在累计抗滑力和下滑力时,
A′=∑ni=1τki∑ni=1τsi。 (1) 令n=8,而不是9,即忽略张拉缝EE'之后土条⑨的贡献,可得安全系数A′。
该方法非常直观,从机理上分析,张拉缝EE'相邻两段滑面完全断开,各自独立,没有力传递,所以累计下滑力和抗滑力时忽略EE'上半部三角区域的贡献。因针对整个滑面ABCDEF建立平衡方程,其隐含的假设是,EE'上下两段强度贮备F相同,这是极限平衡条分法成立的基本前提。然而,滑面从EE'处断开但各自还要遵从相同F的约束,显然有点苛刻。方法一作为一种理论思路,其价值在于方便,利用原有滑面即可考虑张拉缝,无需构造新滑面,至于该法是否可行及是否存在误差,后文给出了一些有意思的结果。
2.2 “忽略”方法二
从现实角度看,滑面段EF既然不起作用,完全可以不考虑它,甚至根本不需划分土条⑨,直接考虑滑面ABCDEE'即可,这便是方法二的思路。同样以张拉缝EE'为界,如图 7所示,滑面分为上下两段,张拉缝以下的部分包括张拉缝,构成一个新的滑面ABCDEE',针对此滑面得到安全系数B。
上述两种方法的安全系数B'和B均是从第1根土条累计至第8根土条,似乎没有区别,但实则不同。两者的平衡条件不同,A'是基于滑面段ABCDEF而言,而B基于ABCDEE',前者比后者多满足一个(土条⑨)平衡条件。此外,文献[3]提及张拉缝一定程度上可以解决收敛性问题,应指方法二,当原滑面不收敛时,只有重新构建新滑面才可能碰上“好运”而收敛。
3. 张拉缝处施加水压力
如图 7所示,张拉缝充水时,把水压当成外力施加在张拉缝EE'上,此时EE'所在条间力等于水压力。与前述两种方法对应,存在两种施加水压力的方法,分别针对滑面ABCDEF或ABCDEE',区别在于,前者的张拉缝不是滑面边界,即水压力施加在中间土条上,而后者的水压力施加在滑面的边界上。
针对中间土条指定条间力,其本质是增加了一个边界条件,求解时必须以EE'为界,将滑面分成ABCDE和EF两段。根据作用力与反作用力原理,水压力分别作用于土条⑧和⑨的EE'上,大小相等方向相反。这样处理的可行性分析如下:
针对滑面ABCDEF设计两个方案:①不施加水压力而是按常规方法(需考虑条间力)解得安全系数F和EE'的条间力A,且解唯一;②指定EE'条间力大小为B,即平衡方程递推至此条间力时必须等于B,其方向与A一致,其它条件不变。
如果B > A,对于滑体下半段ABCDE,条间力B会增大下滑趋势,则ABCDE的安全系数将小于F。对于滑体上半段EF,B为阻止下滑趋势,因B > A,则EF的安全系数将大于F,这会导致上下两段安全系数(强度贮备)不相等,而相等是极限平衡条分法成立的前提。反之,当B<A时,同样会导致上下两段安全系数不相等。所以,除非指定的水压力B=A,否则无解。换言之,只要B≠A则无解。
所以,对于方法一,水压施加在土条中间将导致无解,而方法二则有解,因为水压力施加在边界土条上,不会产生安全系数不一致的问题。后文施加水压时仅采用方法二,而张拉缝未充水时,采用两种方法。
4. 极限平衡法递推平衡方程
极限平衡法基于静力平衡条件,不考虑变形协调条件,本文采用了4种极限平衡法求解安全系数。将坡体划分为若干土条,以土条为隔离体,其受力分析如图 8所示。张拉缝充水会导致平衡方程重建,简化Bishop与Janbu法需增加相关水压力分量,而GLE法和不平衡推力法则需指定边界条间力与水压力一致。
符号含义如图 8所示:Sai为条底抗剪力(抗剪强度),Sai=Ci+N′itanφi,Ci=cili,ci,φi,li分别为土条底边黏聚力、内摩擦角、长度,bi为土条宽度,Smi为条底实际剪力,Uα i为孔隙水压力,Wi为土条重力,N′i为条底有效法向力,αi为条底倾角,hi为土条平均高度,ZLi,ZRi分别为土条左、右端条间力,hLi,hRi分别为条间力作用位置;θLi,θRi分别为土条左、右条间力水平倾角;下标i为土条编号;FS为安全系数。
4.1 简化Bishop法
假设θLi,θRi均为零,且仅满足力矩平衡条件:
FS=∑ni=1[Ci+N′itanφi]∑ni=1Wi+Mw ,Mw=Fw(cosαj−12Rljsinαj−13Rhcrack) 。} (2) 式中:张拉缝水压力Fw=12ρwgh2crack,hcrack为张拉缝充水高度;ρw为水密度;g为重力加速度;张拉缝j所在土条为滑面末端垂直段所在土条;R为圆弧半径。
4.2 简化Janbu法
假设θLi,θRi均为零,且仅满足力平衡条件:
F=∑ni=1(Ci+N′itanφi)cosαi∑ni=1(Uα isinαi)+∑ni=1N′iinαi+Fw。 (3) 4.3 Imb不平衡推力法[22]
该法仅满足力平衡条件:
ZLi=Wisinαi−(Wicosαi−Uαi)tanφmi−Cmi+ZRiψi,ψi=cos(αi−αRi)−tanφmisin(αRi−αi) 。} (4) 式中:αRi为αi右边土条底线倾角;张拉缝所在土条右边界水压力ZRj=Fw, θRj=0。
4.4 通用条分法GLE[23-24]
该法满足力和力矩平衡条件,水压力与不平衡推力法相同。条底法向力平衡方程为
ZRi=A8ZLi[cos(αi−θLi)+sin(αi−θLi)tanφmi]+A8[Wicosαi(tanφmi−tanαi)+Cmi]−Uαitanφmi ,A8=1cos(αi−θRi)[1+tanφmitan(αi−θRi)] 。} (5) 力矩平衡方程:
hRi=ZLiZRicosθRi[hLicosθLi−bi2(cosθLitanαi−sinθLi)]+bi2(tanθRi−tanαi)。 (6) 5. 算例及分析
5.1 算例说明
(1)分析方案见图 9。创建一系列包含不同位置,不同深浅、不同类型的滑面,其中圆弧和组合滑面由格栅法[25]生成,折线滑面由滑面段旋转法[26-27]生成。图 10,11中有265个滑面,图 12中有600个滑面。
(2)如图 9所示,针对每条滑面,提供6条深度线:0,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0 m,滑面分别与其相交,生成6条张拉缝滑面。再采用前述“忽略”方法一、方法二,每种方法又包括4种安全系数计算方法。结果统计时排除与深度线不相交的滑面。
(3)图 10,12为简单边坡[27],图 11来自ACADS考题[28],后者有一道水平软弱层。算例几何和土质参数标识于相应图表。图 10,12的黏聚力相同,仅滑面类型不同,而图 10,11的黏聚力取值差异较大,目的在于分析土质参数的影响。
5.2 算例分析
图 13为方法一和方法二安全系数偏差平均值随张拉缝深度的变化曲线,虚线为“忽略”方法一,实线为“忽略”方法二。GLE Poly虚线上各点含义如下:
(1)针对折线滑面(Poly)采用GLE法得到一组安全系数Mijk,i为张拉缝求解方法,取值1~2,1方法一、2方法二;j为张拉缝深度,取值范围1~6,分别为0,1.0,1.5,2.0,2.5,3 m;当滑面为折线型时,k取1~600,如图 12共600条滑面,当滑面为圆弧或组合型时,如图 10,11所示,k取1~265。
(2)安全系数偏差值:μijk=(Mijk−Mi1k)/Mi1k,式中:j=1对应张拉缝深度0,安全系数表示为Mi1k,μi1k表示当前条件“与不考虑张拉缝”的安全系数差值。
(3)偏差平均值:¯μijk=∑i,j,k(Mijk−Mi1k)/Mi1kk对应的滑面总数,式中:i=1,j=1,¯μ11k为GLE Poly虚线中第一个点,即零点。j=2时,¯μ12k为GLE Poly虚线中第二个点,¯μ13k,¯μ14k,¯μ15k,¯μ16k依次类推。
5.3 条间力的影响因素
如图 13所示,总体上看,曲线有正有负,组合滑面的实线均为负值,而折线与圆弧滑面的实线均为正值。然而,正负并非是由滑面类型差异导致。
对于折线和圆弧滑面,随着张拉缝深度的增加,其曲线几乎全部递增,但GLE Ploy实线第二个点例外,张拉缝深度为1.0 m时,曲线先减小再增加。
如第1节所述,安全系数不仅取决于张拉缝的深度,也取决于开裂前(张拉缝深度为0)的受力情况。此处之所以降低,原因在于开裂前条间力承受的是拉力,条间力为土条边界的平均值。图 13中其它正实曲线之所以递增,原因在于开裂前条间力承受的是压力。显然,条间力值也与安全系数计算方法相关。
对于组合滑面实曲线而言,其GLE Com、Imb Com、Jan Com实曲线均为负,同理,原因在于开裂前条间力承受的是拉力,至于为什么承受的是拉力,则与土质参数有关。在这里,影响曲线正负的主要因素是黏聚力,而不是滑面的几何形状。
如图 10~12所示,组合滑面的黏聚力为28.5 kPa,而折线和圆弧滑面为5kPa,两者差异较大。圆弧和折线滑面的几何形态虽然差异较大,且远大于圆弧与组合滑面的形态差异,但因其土质参数相同,黏聚力均为5 kPa,所以最终Poly和Arc两类曲线的趋势相近。限于篇幅,本文没有给出条间力随黏聚力变化的曲线。
综上所述,安全系数偏差的变化趋势,即曲线的正负、以及增减趋势(平缓或陡峭),与开裂前条间力是拉力还是压力有关,这又与黏聚力、张拉缝深度、安全系数方法相关。如果黏聚力低,则条间力更易是压力,黏聚力高,条间力更易为拉力。相较而言,安全系数的求解方法对条间力的影响比黏聚力小得多。
5.4 方法一与方法二的差异
如图 13所示,关注Jan Poly实线与Jan Poly虚线围成的阴影区域,阴影带宽越窄,表明方法一与方法二差别越小。总体上看,对于简化Janbu法,3种滑面类型Jan Poly、Jan Arc、Jan Com的阴影区域均递增,且平均带宽 < 2%,Bishop法Bis Arc存在类似规律。
这表明:针对Janbu和Bishop法,方法一与方法二几乎有相同的计算精度。究其原因在于两者均仅满足条间力水平假设,张拉缝处的条间力在其平衡方程中不体现,见式(2),(3),从而导致张拉缝深浅对平衡方程无影响。
如图 13所示,针对同一滑面类型,方法二的各曲线差别并不明显,差别0~3%左右,如GLE Poly、Imb Poly、Janbu Poly实线。而方法一中除了Jan、Bis虚线,其他虚线几乎与横坐标重合,缩小纵坐标轴单位刻度得图 14。从图 14可知,无论张拉缝深度如何变化,采用方法一的GLE和Imb的曲线几乎不受深度影响,即偏差大小与深度无关。
Flocal=τRiτsi, (7) Smi=SaiF=Ci+N′itanφiF。 (8) 式中,符号含义见图 8。
这不是一种巧合,极限平衡法成立的前提是假设各土条强度储备相同(局部安全系数),这样才能求解。因此,按方法一且GLE、Imb,针对滑面整体累计抗滑力/累计下滑力的值(式(1)),与局部每根土条的抗滑力/下滑力的值(式(7))相等,即Flocal=F,此时各土条的Flocal是一个等比数列,无论张拉缝深度如何变化,式(1)都是等比数列求和,其值恒定。
对于Janbu和Bishop,因不满足力平衡条件,且水平条间力无法显式求出,所以,(按式(1))求解抗滑力和下滑力时不得不忽略水平条间力,从而导致Flocal≠F。此时方法一与方法二的精度相当。
所以,方法一仅对Janbu、Bishop法适用,而对GLE、Imb则不适用。不可否认,方法二其实囊括了方法一的所有功能且适用面更广。在算力普遍富余的今天,方法一提供的一点便利“无需构造新滑面”似乎微不足道,因此方法一存在的价值更多的表现在理论层面。
5.5 其它结论
图 13也表明,张拉缝即便未充水,即便仅参考实线,也不能笼统地下结论“张拉缝对滑面安全系数影响不大[3]”,无论正负曲线,随着张拉缝深度的增加,其偏差均增大,甚至大于15%。
如图 15,16表明:离散度与张拉缝深度、安全系数方法、滑面位置分布相关。总体来说,深度越大离散度越大,偏差越大,两种方法的差异越大。
虽然安全系数方法不同,但其偏差最大滑面具有相近的几何特征和位置分布,见图 17。
张拉缝没有充水(干缝)与充水(湿缝)两者的误差不容忽略,特别对于深缝,这一点已有大量文献报道[1, 13]。本文计算结果也表明了这一点,如图 18所示,一旦张拉缝充水,安全系数则陡降,甚至高达30%,且随着深度增加而增加。
设置张拉缝有利于迭代求解的收敛,如表 1所示,列出组合滑面GLE的收敛情况。当不设置张拉缝时,存在70个不收敛性的滑面,当张拉缝深度为1.0 m时,其中29/70滑面收敛,且张拉缝越深,越有利于收敛。本算例当张拉缝深度为3 m时,最终56/70收敛。对于严格法GLE,张拉缝促进收敛效果更为明显,而简化法收敛性问题不突出,所以效果不明显。
表 1 组合滑面收敛情况(GLE)Table 1. Convergence of combined sliding surface (GLE)组合滑面 张拉缝深度/m 0 1 1.5 2 2.5 3 GLE/滑面数 1 滑面总数 265 265 264 264 263 262 2 由不收敛转收敛 — 29 39 50 54 56 3 由收敛转不收敛 — 0 0 0 0 0 4 2、3项均不收敛 70 41 30 19 14 11 6. 结论
本文针对张拉缝稳定性评价中的若干基础性问题展开了较为系统的研究,澄清了长久以来的误区,得出以下5点结论。
(1)两种“忽略”方法各有其适用范围。张拉缝未充水时,方法一仅对简化Janbu、简化Bishop法适用,而对GLE、不平衡推力法不适用。原因在于,简化Janbu和简化Bishop的Flocal≠F,而GLE和Imb的Flocal=F。施加水压力时方法一不适用,方法二适用。
(2)张拉缝滑面安全系数的变化趋势与张拉缝开裂前条间力是拉力还是压力有关,这又与黏聚力、张拉缝深度、安全系数方法相关。相较而言,黏聚力的影响在3个因素中最大。
(3)张拉缝即便未充水,也不建议笼统称“张拉缝对滑面安全系数影响不大”。影响大小与深度有关,且随着张拉缝深度的增加而增加,也与安全系数计算方法、滑面位置相关。
(4)设置张拉缝有利于迭代求解的收敛,对于严格法GLE而言,张拉缝促进收敛的效果更为明显。
(5)张拉缝未贯通时其滑面的安全系数按常规方法无法求解,同时,未贯通张拉缝滑面是否可能包含临界滑面仍没有定论,需进一步深入研究。
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表 1 组合滑面收敛情况(GLE)
Table 1 Convergence of combined sliding surface (GLE)
组合滑面 张拉缝深度/m 0 1 1.5 2 2.5 3 GLE/滑面数 1 滑面总数 265 265 264 264 263 262 2 由不收敛转收敛 — 29 39 50 54 56 3 由收敛转不收敛 — 0 0 0 0 0 4 2、3项均不收敛 70 41 30 19 14 11 -
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