边坡稳定性分析及计算程序设计
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摘要
边坡稳定性问题一直是岩土工程界的一个重要研究内容，它涉及到道路工程、水利水电工程、建筑工程、桥梁工程、隧道工程、废渣及垃圾处理等诸多工程领域。随着社会经济的迅猛发展，工程建设规模日益扩大，边坡失稳问题尤为突出。轻者引起边坡滑移，重者推毁边坡以下的构筑物，危及人们的生命财产安全。因此，边坡稳定性分析具有十分重要的意义。
本文遵循文献查阅——现场调研——模型建立——程序设计——实例分析的研究思路。本文在广泛查阅文献的基础上对边坡稳定性分析方法进行了分类：在综合考虑各种边坡稳定性分析方法的基础上，建立了基于极限平衡原理的均质土坡模型。本文采用较先进的蒙特卡罗技术搜索边坡临界滑动面，蒙特卡罗法按搜索路径可分为两类：定步长搜索和变步长搜索。在定步长搜索方法中产生大量任意滑动面以确定具有最小安全系数的临界滑动面；在变步长搜索方法中产生一系列迭代的滑动面即第Ⅰ次搜索结果修正后得到第Ⅰ+1次搜索结果。本文提出一种新的搜索方法，它是一种结合了定步长搜索和变步长搜索的新蒙特卡罗法，能够实现快速、准确地随机搜索到整个计算区域的边坡临界滑动面及其圆心的位置。本文采用简化Bishop法计算边坡最小安全系数，并与蒙特卡罗分析方法结合起来，所编制的边坡稳定分析程序能考虑土性参数和土坡边界条件的变化对分析计算结果的影响，因而能对边坡工程的稳定性问题作出比较准确的评价；其优点是避免了一般边坡稳定分析方法在这个问题上的简化处理，得到了更为精确的计算结果。本文采用Visual Basic6.0进行程序设计，通过动态坐标设计实现了边坡最危险滑动面搜索的可视化和计算最小安全系数的动态显示。该计算程序具有界面友好、操作简单、性能可靠、结果明了等特点。
本文对两个工程实例进行了计算，并对结果进行了分析。分析结果表明采用本文编制的程序计算的数百组数据所得结果与常用计算方法所得结果以及现场实际调查情况相吻合，说明该计算程序具有一定的可靠性和实用性。
The problem of slope stability is always an important research subject in the civil engineering, and it relates to railway and highway engineering, hydrological and hydroelectric engineering, construction engineering, bridge engineering, tunnel engineering, waste residue and garbage management engineering, etc. With the fast development of domestic economy, the construction is on the increase every day. The problem of slope failure will be more and more serious. It may result in the landslide of the slope, and even destroy the whole foundation or cause to lose people's lives and their property. So the problem of slope stability analysis is very important.
This paper followed the research route as reading compation-field investigation-establishment of calculation model-design of program-analysis of case .It classed the motheds of slope stability analysis and founded the model of homogeneous earth slope on the base of limit equilibrium theory. It gives an advanced search method for finding the critical circular slilp surface using Monte Carlo technique in this paper. It can search for the slip surface of slope in all calculational field by optimized step fastly and exactly at random. It adopts the predigest Bishop method to calculate the least safety factor of slope. It gets the exact result for avoiding treat with the question simply in other methods of slope stability analysis. Visual Basic 6.0 is used in the design of program, It realizes the visal of locate the critical circular slipe surface and dynamic show of calculate the least safety factor of slope through design of dynamic coordinates. The calculating program has many advantages, such as interface amity, operate simple, fucation reliable, result perspicuity, etc.
Two practical projects were selected as the calculation cases, and analysis of the calculation results were made. The results showed that the calculating theory and the calculating program are reliable and suitable.
本文遵循文献查阅——现场调研——模型建立——程序设计——实例分析的研究思路。本文在广泛查阅文献的基础上对边坡稳定性分析方法进行了分类：在综合考虑各种边坡稳定性分析方法的基础上，建立了基于极限平衡原理的均质土坡模型。本文采用较先进的蒙特卡罗技术搜索边坡临界滑动面，蒙特卡罗法按搜索路径可分为两类：定步长搜索和变步长搜索。在定步长搜索方法中产生大量任意滑动面以确定具有最小安全系数的临界滑动面；在变步长搜索方法中产生一系列迭代的滑动面即第Ⅰ次搜索结果修正后得到第Ⅰ+1次搜索结果。本文提出一种新的搜索方法，它是一种结合了定步长搜索和变步长搜索的新蒙特卡罗法，能够实现快速、准确地随机搜索到整个计算区域的边坡临界滑动面及其圆心的位置。本文采用简化Bishop法计算边坡最小安全系数，并与蒙特卡罗分析方法结合起来，所编制的边坡稳定分析程序能考虑土性参数和土坡边界条件的变化对分析计算结果的影响，因而能对边坡工程的稳定性问题作出比较准确的评价；其优点是避免了一般边坡稳定分析方法在这个问题上的简化处理，得到了更为精确的计算结果。本文采用Visual Basic6.0进行程序设计，通过动态坐标设计实现了边坡最危险滑动面搜索的可视化和计算最小安全系数的动态显示。该计算程序具有界面友好、操作简单、性能可靠、结果明了等特点。
本文对两个工程实例进行了计算，并对结果进行了分析。分析结果表明采用本文编制的程序计算的数百组数据所得结果与常用计算方法所得结果以及现场实际调查情况相吻合，说明该计算程序具有一定的可靠性和实用性。
The problem of slope stability is always an important research subject in the civil engineering, and it relates to railway and highway engineering, hydrological and hydroelectric engineering, construction engineering, bridge engineering, tunnel engineering, waste residue and garbage management engineering, etc. With the fast development of domestic economy, the construction is on the increase every day. The problem of slope failure will be more and more serious. It may result in the landslide of the slope, and even destroy the whole foundation or cause to lose people's lives and their property. So the problem of slope stability analysis is very important.
This paper followed the research route as reading compation-field investigation-establishment of calculation model-design of program-analysis of case .It classed the motheds of slope stability analysis and founded the model of homogeneous earth slope on the base of limit equilibrium theory. It gives an advanced search method for finding the critical circular slilp surface using Monte Carlo technique in this paper. It can search for the slip surface of slope in all calculational field by optimized step fastly and exactly at random. It adopts the predigest Bishop method to calculate the least safety factor of slope. It gets the exact result for avoiding treat with the question simply in other methods of slope stability analysis. Visual Basic 6.0 is used in the design of program, It realizes the visal of locate the critical circular slipe surface and dynamic show of calculate the least safety factor of slope through design of dynamic coordinates. The calculating program has many advantages, such as interface amity, operate simple, fucation reliable, result perspicuity, etc.
Two practical projects were selected as the calculation cases, and analysis of the calculation results were made. The results showed that the calculating theory and the calculating program are reliable and suitable.
引文
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