1.一种基坑开挖边坡安全系数的计算方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、将基坑开挖边坡的滑动土体利用相互平行且等间距设置的垂直线进行划分,得到M个宽度相等的分块,M为正整数;
步骤2、根据第i个分块的力平衡条件,求解第i个分块下滑力Pi、第i个分块底部法向压力Ni,其中,i为正整数且1≤i≤M;
步骤3、基于第i个分块底部的法向压力Ni和底部的粘聚力Ci,根据摩尔—库伦强度准则,计算其抗滑力Ri,利用下滑力Pi与抗滑力Ri的比值确定第i个分块的局部失稳系数fi,fi=Pi/Ri;
步骤4、重复步骤2~3计算所有分块的局部失稳系数,得到局部失稳系数集进入下一步;
步骤5、从局部失稳系数大于1的分块中选择局部失稳系数最大的分块 Q为与分块j的局部失稳系数相等且与分块j相邻的分块的个数,Q≥0;在局部失稳系数集Fk中剔除分块 的局部失稳系数 得到新的局部失稳系数集Fk+1,其中,0≤k,2≤j≤M,k和j均为正整数;
步骤6、将分块 的自重 转移到滑动方向上的下一个分块j-1上,即更新分块j-1的自重为W′j-1,W′j-1为分块j-1原来自重Wj-1和若干自重 的和;
步骤7、令i=j-1,对于分块j-1,基于新的自重W′j-1重复步骤2和步骤3,得到第j-1个分块的新的局部失稳系数f'j-1,并将局部失稳系数集Fk+1中分块j-1的局部失稳系数更新为f'j-1,得到更新后的局部失稳系数集Fk+2;
步骤8、令k=k+2,重复步骤5~7,直到局部失稳系数集Fk中的局部失稳系数均小于1时,进入下一步;
步骤9、计算局部失稳系数集Fk中对应的分块的总抗滑力及总下滑力,总抗滑力与总下滑力的比值即为考虑渐进破坏过程分析的基坑开挖边坡安全系数。
2.根据权利要求1所述的基坑开挖边坡安全系数的计算方法,其特征在于,步骤1实现的具体过程为:
1.1、根据基坑开挖边坡的设计文件建立数学分析模型,基于岩土工程地质勘查报告获取边坡土层岩土力学参数,包括土层数目n,容重γ、粘聚力c和内摩擦角
1.2、利用极限平衡方法中的简化毕晓普法计算基坑开挖边坡的最小安全系数并保存其相应的滑动面,记为S;
1.3、将滑动面S与基坑开挖边坡坡面线围成的滑动土体通过若干间距相等的垂直线分成M个等宽分块。
3.根据权利要求2所述的基坑开挖边坡安全系数的计算方法,其特征在于,步骤1.3的具体实现为:确定滑动面S的长度LS,将滑动面S平均分成M段,自每一段的左、右边界点向上做垂直线交于边坡坡面线,从而将滑动面S与基坑开挖边坡坡面线围成的滑动土体分成M个垂直分块。
4.根据权利要求1所述的基坑开挖边坡安全系数的计算方法,其特征在于,步骤2实现的具体过程为:计算第i个分块的自重Wi和第i个分块底部与水平面的夹角αi,根据第i个分块的水平和垂直力平衡条件,求解其下滑力Pi,其中Pi=Wi×sinαi,底部法向压力Ni,其中Ni=Wi×cosαi。
5.根据权利要求1所述的基坑开挖边坡安全系数的计算方法,其特征在于,步骤3中第i个分块的抗滑力Ri的具体过程为:确定每个分块的底部长度L,其中 其中,Ls是基坑开挖边坡的滑动土体的总宽度;
第i个分块的底部粘聚力Ci=c×L,根据摩尔—库伦强度准则,得第i个分块的抗滑力Ri, 其中c为基坑开挖边坡的粘聚力, 是基坑开挖边坡的内摩擦角。