一种广义Morgenstern-Price法及其应用

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现今,在人类对大自然的开发和利用过程中,由于最初的设计和后续的施工不当,形成了大量的人工边坡,这些边坡有部分处于人口密集区,一旦出现滑坡等灾害,极有可能引起重大的财产损耗。同时我国是一个山区较多的国家,占国土面积三分之二以上的都是山地,在部分省份,几乎全省都处于山区,这就形成了各种各样数量众多的自然边坡。无论自然边坡还是人工边坡都可能引起非常严重的后果。因此,加强滑坡灾害的研究,尤其是对滑坡稳定性开展研究,具有重要的现实意义和巨大的社会、经济效益。本文作者读研期间有幸参与了三峡库区地质灾害防治项目和恩施土家族苗族自治州的边坡治理项目,现场接触了众多的滑坡,同时也看到了滑坡带来的危害,这些危害促使作者对滑坡稳定性开展研究。本文对现今滑坡稳定性计算运用最多的极限平衡分析法和有限元法对比研究,分析了这两类方法在使用中存在的优缺点,在此基础上总结出现有滑坡稳定计算方法存在的最主要的几个问题:首先,滑面采用理想弹塑性模型,未考虑滑面真实应力应变;第二,稳定系数定义欠妥;第三,这些方法均采用并不严谨的强度折减法;最后,在传统边坡稳定分析中,多数采用极限平衡条分法,极限平衡条分法均是建立在极限平衡状态(极限平衡状态是指:可能的滑动面均达到临界状态,也即是峰值应力状态)之上,实质假定了整个滑面同时处于临界状态,也即是:边坡在破坏时,滑面是同时或几乎同时发生破坏。为了解决这些问题,获取滑坡更加真实的稳定性,本文作者在对卢应发教授及其团队所提出的新本构模型基础上,结合传统Morgenstern-Price法,提出了一种广义Morgenstern-Price法稳定系数定义法。该方法引入卢应发教授的新型节理本构模型,同时详细介绍了该模型的参数标定方法。本文作者利用传统极限平衡法、新条分法对五里坡滑坡具体实例进行安全系数计算,对比研究各个方法计算结果,探究广义Morgenstern-Price法的合理性和优越性。并采用成熟有限元软件GEO-SLOPE模拟计算五里坡滑坡稳定系数。计算结果表明:广义Morgenstern-Price法理论完善,计算方法快捷方便,计算结果合理,数值模拟效果较好。
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