基于最小势能原理的三维边坡稳定矢量和法

摘要

确定滑面应力状态以及坡体滑动方向,是运用矢量和法进行边坡稳定性分析的关键.针对任意形状的滑移面,基于最小势能原理获取滑面上的应力,通过使得系统势能最小的虚位移求解滑面上的法向力以及剪切力.同时,将边坡整体运动趋势视为微面抗滑力矢量和的相反方向,构建了一种抗滑力方向的计算方法.将滑体上的所有力在滑动方向上进行投影得到抗滑力与下滑力,二者的比值定义为边坡的安全系数.相比以往的研究,文中方法无需假定主滑面,同时避免了初始滑动方向的确定.为验证该方法的可行性,用其计算了2个经典算例的安全系数、滑动方向以及法向应力,并将其应用于某实际工程.结果表明:该方法在2个经典算例中得到的结果与其余算法结果较为接近,验证了其合理性;在实际工程中,文中方法与其他算法的计算所得安全系数较为接近.研究成果为边坡稳定计算提供了新的思路.