孔隙水压力作用下二级土坡稳定性图表分析
孔隙水压力作用下二级土坡稳定性图表分析
针对评估二级边坡稳定性问题，相较于迭代求解法，边坡稳定性图表提供了一个快速且便捷的方式。基于极限分析上限定理，构建二级边坡整体和局部破坏机构，引入孔隙水压力系数ru，推导了破坏机构内外功率表达式，求解出二级边坡处于极限平衡状态下c/(γH)和tanφ关系曲线，即极限状态曲线(g-line)。根据g-line图表法，绘制出一系列二级边坡稳定性图表。通过对比验证了稳定性图表的有效性，探讨了边坡孔隙水压力、边坡几何形状及内摩擦角对边坡稳定性及其破坏模式的影响规律。
研究背景与方法
在土木工程领域，边坡稳定性分析是一个重要的研究课题。传统的迭代求解法虽然精确，但计算过程复杂且耗时。相比之下，边坡稳定性图表提供了一个快速且便捷的评估方法。本文基于极限分析上限定理，构建了二级边坡的整体和局部破坏机构，并引入孔隙水压力系数ru，推导了破坏机构内外功率表达式。
研究成果
通过上述方法，研究团队求解出了二级边坡处于极限平衡状态下的c/(γH)和tanφ关系曲线，即极限状态曲线(g-line)。基于g-line图表法，他们绘制了一系列二级边坡稳定性图表。这些图表能够直观地展示边坡在不同条件下的稳定性状态，为工程实践提供了重要参考。
影响因素分析
研究还探讨了多个关键因素对边坡稳定性的影响：
- 孔隙水压力：孔隙水压力会导致极限状态曲线向外移动，从而降低边坡稳定性。
- 边坡几何形状：凸形边坡及凹形边坡易发生局部破坏，特别是在孔隙水压力作用下，局部破坏范围会进一步扩大。
- 内摩擦角：随着土体内摩擦角的增大，临界滑动面向坡面移动，整体破坏逐渐转变为局部破坏。
图表说明
以下是研究中使用的关键图表及其说明：
图1：二级边坡破坏机构
图2：破坏模式拓展
图3：安全系数读取方法
图4：安全系数读取
图5：二级边坡稳定性图表
图6：整体破坏与局部破坏临界滑动面对比
图7：不同内摩擦角和孔隙水压力系数下临界滑动面对比
图8：不同深度系数下二级边坡稳定性图表
图9：不同深度系数下临界滑动面对比
结论
研究结果表明，所建立的边坡稳定性图表能够简单快速地得到边坡稳定安全系数及相应的破坏模式，为类似边坡工程稳定性的评估提供了重要参考。这一研究成果对于提高边坡工程设计的安全性和经济性具有重要意义。
参考文献：
侯福昌, 贾尚达, 李结全, 曾祥兴, 张璐. 孔隙水压力作用下二级土坡稳定性图表分析[J]. 长江科学院院报, 2025, 42(1): 162-168.