一、概述不平衡推力法亦称传递系数法或剩余推力法，是我国独创的边坡稳定性分析方法，在国家规范和行业规范中都将其列为推荐方法在使用，由于该法计算简单，并且能够为滑坡治理提供设计推力，在滑坡的分析治理中也得到了广泛应用。然而郑颖人院士的分析结果表明，该方法的分析结果在滑面控制点处倾角变化大的情况下产生的误差很大，并且偏于不安全。 二、分析原理不平衡推力法是针对画面为折线形的条件下提出的，他假定条间力的作用方向与上一条块的滑面方向平行，如下简图：假定坡体从上向下滑动，土条i-1传给土条i的力为Fi-1，该力对土条i来说，一方面使土条i产生向下的下滑力，该力的大小为另一方面使土条产生正压力，增加土条i的抗滑力，该力的大小为其中Fs为坡体的稳定系数，φ为画面的内摩擦角。因此Fi-1对土条i产生的综合下滑力为：分析上式可得出以下结论：1.当 αi -1 - αi > 0 时，土条i-1的推力增加了土条i的正压力，增加了抗滑力；2.当 αi -1 - αi = 0 时，土条i-1的推力不增加土条i的正压力，不增加抗滑力；3.当 αi -1 - αi < 0 时，土条i-1的推力减少了土条i的正压力，降低了抗滑力。若以 αi -1 - αi = 0 时的稳定系数作为基准，那么当 αi -1 - αi > 0 时，分析得到的稳定系数一般偏大，当 αi -1 - αi < 0 时，分析得到的稳定系数偏小。对于一般滑坡来说，绝大部分的，因此其稳定系数偏大。另外，当 αi -1 - αi 的差值大到一定程度后，会出现此时，当Fi-1越大时，土条i的抗滑力越大，即土条i越稳定，这个结论显然是错误的。所以，利用不平衡推力法计算滑面，倾角变化大时，GEO5会在计算结果中给出提示，这时工程师需要采用其他一些严格方法，例如MP法再次验证计算结果。 三、使用建议根据郑院士的研究可知，滑面控制节点处滑面倾角变化量小于10°时，使用不平衡推力法隐式解，可将误差控制在3%以内，当大于该限制条件时，有两种方法可以采取：第一种，采用其他较为严格的分析方法，如摩根斯顿法Morgenstern-Price、斯宾塞法Spencer等；第二种，仍采用不平衡推力法，对限制点进行处理。对于控制点处的倾角变化量大时，应对滑面进行处理，在其附近增加节点，使变化角小于10°，消除尖角效应。 查看全部

本文阐述了如何利用GEO5挡墙和土坡模块分析复杂边坡挡墙及其整体稳定性。对于普通的挡土墙，我们通常直接使用GEO5中对应的挡墙模块分析其倾覆滑移、地基承载力、截面强度和整体稳定性即可。但是，对于复杂边坡挡墙，其整体稳定性分析采用在挡墙模块中直接调用土坡模块的方法并不是十分便利，主要存在以下几个原因：1）挡墙中调用土坡得到的模型土层为水平，如果墙后土层较复杂需要重新修改；2）挡墙中调用土坡得到的墙顶以上土层始终一样，如果墙底以后土层起伏较大，添加土层厚还需进一步修改；3）如果需要单独分析墙后边坡的稳定性，在调用的土坡模块中建模不方便，因为不能使用DXF模板。因此，对于复杂边坡的挡土墙分析，我们建议先在挡墙模块中完成其倾覆滑移、地基承载力、截面强度验算，初步确定挡墙尺寸后，再在CAD中对天然边坡、边坡开挖并施加挡墙进行建模，然后采用土坡模块单独进行整体稳定性分析。这样做的好处在于：1）对于复杂土层边坡建模更快；2）可以对挡墙后的边坡进行更详细的分析，例如各个台阶的稳定性、施加锚杆、锚索、抗滑桩等。下面通过一个简单的例题说明如何在GEO5土坡模块中进行挡土整体稳定性分析及相应的建模。首先，在GEO5挡土墙设计模块设计好挡墙尺寸。单独启动GEO5「土质边坡」模块，然后将边坡原貌图以dxf格式的文件导入，并完成运算，如图1。图1 边坡导入然后点击工况菜单栏的「+」键，添加工况阶段如图2，以模板的方式导入设计坡型，进行挖方如图3图2 增加工况图3 原始和开挖坡形图4 挖方之后滑动面然后以模板的方式导入挡土墙和挡墙后的填土，并建模（填方），如图5。加入挡土墙后，计算整体稳定性。图5 加挡土墙和墙后填方此时，如果我们想要验算边坡上部几个不同台阶的安全系数，在底部分析菜单栏目点击增加按钮，即可增加同一种工况下不同部位的滑动面系数验算，每一次分析之间相互独立互不影响，如图6。图6 同一工况下验算复杂边坡中的不同台阶安全系数如果我们需要分析地震设计状况，则再添加一个新的工况阶段，进入「地震荷载」界面，勾选地震分析复选框，设置具体抗震设防烈度等参数，并在「工况阶段设置」界面中选择「地震设计状况」。进入「分析」界面，点击分析可以得出边坡是否满足安全系数要求。如图7。图7 加入地震工况又例如地下水、抗滑桩、锚杆等工况设置原理同地震工况相似，按照以上步骤设置即可。多工况设计的说明，可以查看文章“GEO5暴雨工况和地震工况等设计”。最终我们可以直接点击生成计算书得到一个包括所有工况阶段和分析工况的计算报告，避免了采用多个计算文件需要拼接计算书的麻烦。通过GEO5多工况、多分析工况和填挖方功能，我们可以方便的对复杂边坡的挡墙整体稳定性进行以及墙后边坡稳定性进行分析，从而避免了挡墙模块本身的局限性。不过这里仍然需要强调，挡墙本身的稳定性（倾覆滑移、地基承载力、界面强度）仍需要利用挡墙模块进行验算，且建议优先于整体稳定性的计算，但是如果需要根据整体稳定性设置挡墙位置，则建议先进行整体稳定性计算，再细化挡墙类型和尺寸。 查看全部