理正岩土边坡稳定性分析帮助

第一章功能概述

边坡失稳破坏是岩土工程中常遇到的工程问题之一。造成的危害及治理费用均非常可观。因此，客观的、正确的评估边坡稳定状况，是摆在工程技术人员面前的一道难题。为满足工程技术人员的需要，编制了“理正边坡稳定分析”软件。

该软件具有下列功能：

⑴本软件具有通用标准、《堤防工程设计规范GB50286-98》、《碾压式土石坝设计规范SDJ218-84》、《碾压式土石坝设计规范SL274-2001》、《浙江省海塘工程技术规定》五种标准，以满足不同行业的要求；

⑵本软件提供三种地层分布模式（等厚地层、倾斜地层、复杂地层），可满足各种地层条件的要求；

⑶本软件可计算边坡的稳定安全系数及剩余下滑力；

⑷本软件提供多种方式计算边坡的稳定安全系数；

⑸本软件提供的自动搜索最小稳定安全系数的方法，是理正技术人员研制、开发、应用到软件中，并取得良好的效果。一般情况下，都可以得到最优解。但是对于较复杂的地质条件，建议先指定区域搜索、分不同精度进行分析，逐步逼近最优解，这样才能既快又准；

⑹对于圆弧滑动稳定计算，本软件提供三种方法：瑞典条分法、简化Bishop法、及Janbu 法；对于折线滑动稳定计算，本软件提供三种方法：简化Bishop法、简化Janbu法、摩根斯顿-普赖斯法。用户可以根据不同的要求采用不同的方法。

⑺本软件针对水利行业做了大量工作，除水利的堤防、碾压土石坝规范外，还有海堤规范；可按不同工况——施工期、稳定渗流期、水位降落期计算堤坝的稳定性（包括总应力法及有效应力法）；

⑻软件可考虑地震作用、外加荷载及锚杆、锚索、土工布等对稳定的影响；详细考虑水的作用，包括堤坝内部、外部水的作用；尤其方便的是可以将渗流软件分析的流场数据直接应用到稳定分析，使计算结果更逼近真实状况；

⑼具有图文并茂的交互界面、计算书；具有对计算过程的信息查询及计算过程图形显示功能，可视化程度高；并有及时的提示指导，帮助用户使用软件；

本软件适用于水利、公路、铁路等行业岩土在工程建设中遇到的边坡（主要是土质边坡、岩石边坡可参考）稳定分析。

第二章快速操作指南

2.1 操作流程

图2.1-1 操作流程

2.2快速操作指南

2.2.1选择工作路径

图2.2-1 指定工作路径

注意：此处指定的工作路径是所有岩土模块的工作路径。进入某一计算模块后，还可以通过按钮【选工程】重新指定此模块的工作路径。

2.2.2选择边坡形式

选择边坡稳定的计算项目，选择界面如下图：

图2.2-2 计算项目选择

2.2.3 增加计算项目

点击【工程操作】菜单中的“增加项目”菜单或“增”按钮来新增一个计算项目。

图2.2-3 工程操作界面

2.2.4编辑原始数据

录入或选择等厚土层土坡稳定计算所需的各种原始数据，交互窗口如图2.2-4。

图2.2-4 等厚土层土坡稳定计算数据交互界面

录入或选择复杂土层土坡稳定计算所需的各种原始数据，交互窗口如图2.2-5。

图2.2-5 复杂土层土坡稳定计算数据交互界面

注意：

1. 集中的参数交互界面，即把几乎所有的参数置于一个界面上，操作简单，大大提高了人机交互的效率，这是理正岩土系列软件的一个共性特征；

2. 同时提供了有关参数的即时弹跳说明信息，方便用户理解参数的意义。

2.2.5当前边坡计算

在数据交互对话框中设置好各项参数，点击【计算】按钮来进行当前题目的计算，或者单击【辅助功能】菜单的“计算”。

2.2.6 计算结果查询

计算结果查询界面分为左右两个窗口，左侧窗口用于查询图形结果，右侧窗口用于查询文字结果。

图2.2-6 计算结果查询界面

第三章操作说明

3.1关于计算例题的编辑

3.1.1 增加例题与删除当前例题

1．通过【工程操作】菜单的“增加项目”和“删除当前项目”来增加一个新的例题或删除当前的例题。

2．“增”或“删”按钮增加一个新的例题或删除当前的例题。点击“算”按钮打开当前模块的交互界面。

3.1.2 数据的读写

通过【辅助功能】菜单的“读入数据文件”可以将原来保存好的数据读进来进行计算；通过【辅助功能】菜单的“数据存盘到文件”可以将当前例题的数据保存在磁盘上。

3.1.3 把典型例题加入例题模板库

实际工程中会有一些具有一般代表性的典型例题，当完成该例题的数据交互后，可通过【辅助功能】菜单中的“将此例题加入模板库”把该例题存为例题模板，从而在每次新增例题时可以重复调用该例题的数据，在此基础上修改少量的数据进行计算。

3.2计算简图辅助操作菜单

在数据交互界面的左侧图形窗口单击鼠标右键，弹出图形显示快捷菜单，使用该菜单可有效的查看计算简图，可把计算简图存为DXF格式的文件，用AUTOCAD等图形编辑器进行编辑。

3.3快速查询图形结果

3.3.1 选择输出图形结果

等厚（或倾斜或复杂）土层土坡稳定计算均可输出如下结果：

计算简图；

计算结果图。

通过在输出选项列表中选择相应的选项来输出对应的图形结果。

图3.3-1 计算结果简图

3.3.2 通过辅助功能菜单查看图形结果

单击【辅助功能】菜单中的“查看计算图形结果”项，可查看当前例题的图形结果。

图3.3-2 查询计算结果简图

3.3.3 图形查询辅助工具

1．图形查询工具栏

2．图形查询快捷菜单

在图形结果查询窗口单击鼠标右键，弹出图形查询快捷菜单，可以方便地查看图形。

3．【图形查询】菜单

3.4计算书的编辑修改

文字结果输出较为完整的计算书。

1. 安全系数计算：计算书主要包括以下信息：

⑴原始条件；

⑵稳定安全系数；

⑶各个土条作用力；

⑷总体抗滑力、下滑力。

2. 剩余下滑力计算：计算书主要包括以下信息：

⑴原始条件；

⑵各个滑块作用力；

⑶各个滑块剩余下滑力及大小作用角度。

文字结果可以使用文字编辑菜单进行编辑，也可以用其它文本编辑器进行编辑。

3.5说明

3.5.1 参数编辑

1. 基本参数

基本参数卡片如图3.5.1-1：

图3.5.1-1 基本参数卡片

2．坡面超载

坡面超载卡片如图3.5.1-2：

图3.5.1-2 坡面超载卡片

点右边的箭头后，弹出如图3.5.1-3所示对话框（荷载计算器），用于辅助铁路、公路行业交互车辆超载，对于其它行业的用户可不必理会。

图3.5.1-3 荷载计算器

3．土层参数

系统提供两种土层数据编辑方法：土层参数卡片编辑和计算简图窗口编辑。

土层参数卡片编辑：如图3.5.1-4所示，在数据界面中直接交互数据。

图3.5.1-4 复杂土层参数卡片

计算简图窗口编辑：如图3.5.1-5所示，在图形窗口双击鼠标左键，弹出鼠标所在位置的土层参数信息；再单击鼠标左键，弹出参数编辑对话框，如图3.5.1-6所示，修改后点“确认”完成操作。

复杂土层土坡稳定计算快速操作指南：

1、自动形成附加节点坐标值

点击坐标值右侧的按钮（x坐标和y坐标功能相同），用鼠标在左侧简图中移动，跟随鼠标移动显示当前鼠标的坐标值，当坐标值符合要求时，点击鼠标左键，则在图形上自动添加节点，节点坐标自动填充到右侧表格中；若捕捉功能处于打开状态，则鼠标靠近边界时，自动捕捉到边界上。

点击鼠标右键，则退出拾取点状态。

2、自动形成边界节点序列

在填料的“边界节点编号”列点击右侧的按钮，用鼠标在左侧图形中移动，鼠标自动捕捉围域节点，图形上用红色方虚框表示，点击鼠标左键，拾取此点，按逆时针方向拾取围域的所有点，程序自动形成节点序列。

双击鼠标左键可以退出拾取状态。

图3.5.1-5 复杂土层计算简图显示窗口

图3.5.1-6 复杂土层图形界面参数编辑对话框

注意：

1. 计算简图窗口编辑功能仅支持复杂边坡模块；

2. 图形窗口中可编辑土层、水位及坡线数据；

3. 图形窗口与土层参数卡片中数据相关联，采用任一编辑方式，数据都将自动更新；

4. 地层情况示意图：

等厚土层：

倾斜土层：

复杂土层：

4．水面参数

水面参数卡片如图3.5.1-7：

图3.5.1-7 水面参数卡片5．筋带参数

筋带参数卡片如图3.5.1-8：

图3.5.1-8 筋带参数卡片6．滑面参数

滑面参数卡片如图3.5.1-9：

图3.5.1-9 滑面参数卡片

图3.5.1-10 圆弧滑面转化为折线参数

3.5.2 计算

用于选择计算并开始当前编号的土坡计算。

在右侧窗口下方点【计算】（或选择“辅助功能”下的“计算”），立即开始计算。计算结束后，自动转入计算结果查询界面。

计算的全部内容详见下面的“输出计算结果列表”部分。

3.5.3辅助功能

用于读入、保存数据文件，查看计算结果，计算等，等厚（倾斜）土层土坡稳定计算模块包括读入数据文件、数据存盘到文件、查看计算图形结果、查看计算报表结果、计算、将此例题加入模板库、读入“理正渗流软件”的坡线、地层数据、浸润线、孔隙水压力场、和返回8项功能。复杂土层土坡稳定计算中还包括“镜像原始数据”和读入DXF文件自动形成坡面、节点、土层数据。

1. 读入“理正渗流软件”的坡线、地层数据、浸润线、孔隙水压力场

用于读入理正渗流分析软件接口文件，接口文件的扩展名为.lzsl，用于理正边坡稳定与渗流之间的数据共享。当点此菜单命令时，将会弹出一个对话框（图 3.5.3-1），用户可在其上选择读入内容：对于等厚土层和倾斜土层可选择坡线、浸润线和孔隙水压力场，而复杂土层则可选择坡线、土层、浸润线、孔隙水压力场，再点【确认】按钮则自动读入所选结果。

图3.5.3-1 选择读入内容对话框

注意：读入的内容将自动覆盖原来的内容，而且不做提示，所以在读入接口文件时，必需仔细选择四项读入内容，按需读入。

2. 镜像数据（复杂土层模块中）

因为理正边坡稳定分析软件只适合分析右边坡，如果要分析左边坡，则可用此命令将当前的复杂土层岩土数据镜像，减少重复输入数据之苦。

用左键选择菜单项，弹出交互文件名对话框（图3.5.3-2），交互文件名称后，点【保存】按钮，则当前数据的镜像结果将保存到交互的文件中，后缀扩展名为.WD3，运行“读入数据文件”命令则可将镜像以后的数据读入计算。

图3.5.3-2 保存镜像数据对话框

3. 读入DXF文件自动形成坡面、节点、土层数据（复杂土层模块中）

因为理正边坡稳定分析软件对于复杂土层的交互土层区域较多时，输入较复杂，可用此命令减少输入之苦。

用左键选择菜单项，弹出注意事项对话框（图3.5.3-3），点【是】按钮，则可读取已保存的DXF文件，点【否】按钮，则退出此功能。

图3.5.3-3 读入DXF文件注意事项对话框

3.5.4显示设置

计算圆弧滑裂面的稳定安全系数时，系统提供了“计算过程显示设置”功能，如图3.5.4-1所示，可以设置文本显示或图形显示。

图3.5.4-1

1. 文本显示

选择“文本显示”计算时，计算信息窗口自动打开，如图3.5.4-2所示，可显示计算过程中的数据结果。

图3.5.4-2 文本显示窗口

注意：计算直线滑面安全系数或剩余下滑力时，只提供文字显示功能。

2. 图形显示

选择“图形显示”计算时，图形显示窗口自动打开，如图3.5.4-3所示，可显示搜索过程中任意时刻滑裂面的图形位置及数值结果。

图3.5.4-3 图形显示窗口

注意：计算折线滑面安全系数时，只提供图形显示功能。

3.5.5土条查询

系统提供了土条信息查询功能，如图3.5.5-1所示。

图3.5.5-1 土条查询窗口

土条查询窗口提供的查询信息：

⑴边坡简图；

⑵土条作用力示意图；

⑶土条作用力数值结果；

⑷土条底部及条间作用力相关曲线；

⑸土条信息保存：文件保存在用户设定好的工作目录下，文件类型为*.rtf。

3.6 数据和结果文件

数据和结果文件位于用户设定好的工作目录下。等厚土层土坡稳定计算、倾斜土层土坡稳定计算、复杂土层土坡稳定计算的数据文件格式分别为*.WD1、*.WD2、*.WD3，图形文件格式*.DXF，计算书格式为*.RTF。

第四章编制依据

⑴陈仲颐、周景星、王洪瑾编，《土力学》，清华大学出版社，1994年4月第1版，1997年10月第3次印刷；

⑵铁道部第一勘测设计院主编，铁路工程设计技术手册《路基》，中国铁道出版社，1992年5月第2版，1995年3月第3次印刷；

⑶交通部第二公路勘察设计院主编，公路设计手册《路基》（第二版），人民交通出版社，1997年6月第2版，第2次印刷；

⑷钱家欢、殷宗泽主编，《土工原理与计算》，中国水利水电出版社，1996年5月第二版，2000年10月第四次印刷；

⑸《堤防工程设计规范GB50286-98》；

⑹《碾压式土石坝设计规范SDJ218-84》；

⑺《碾压式土石坝设计规范SL274-2001》；

⑻《水运工程抗震设计规范JTJ 225—98》；

⑼《水工建筑物抗震设计规范SL203－97》；

⑽《浙江省海塘工程技术规定》；

⑾龚晓南主编，《土工计算机分析》，中国建筑工业出版社，2000年10月第1版，2000年10月第1次印刷；

⑿陈祖煜著，《土质边坡稳定分析——原理?方法?程序》，中国水利水电出版社，2003年1月第一版，2003年1月第一次印刷；

⒀《铁路工程抗震设计规范GB50111-2006》。

第五章圆弧法求安全系数

5.1通用方法

图5.1-1 通用方法求安全系数

5.1.1 瑞典条分法

5.1.1.1总应力法

（5.1.1.1-1）式中：

K——整个滑体剩余下滑力计算的安全系数；

l——单个土条的滑动面长度（m），l=bsecθ；

W——条块重力（kN），浸润线以上取重度，以下取饱和重度；

θ——条块的重力线与通过此条块底面中点半径之间的夹角（度）；

C、φ——土的抗剪强度指标，采用总应力法时，取总应力指标，采用有效应力法时，

取有效应力指标。

5.1.1.2有效应力法

（5.1.1.2-1）式中：

K——整个滑体剩余下滑力计算的安全系数；

l——单个土条的滑动面长度（m），l=bsecθ；

W——条块重力（kN），浸润线以上取重度，以下取饱和重度；

U——条块所受到的浮力（kN）；