双层土质滑坡临界滑动面判识与失稳机理研究

郭双枫; 何嘉元; 张志华; 张鹏; 李宁; 朱锐

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20230404001

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双层土质滑坡临界滑动面判识与失稳机理研究

论文 | 更新时间：2024-11-04

- 双层土质滑坡临界滑动面判识与失稳机理研究
- Study on Identification of Critical Sliding Surfaces and Instability Mechanisms of Double‑layered Soil Landslides
- 防灾减灾工程学报 2024年44卷第5期页码：1020-1029
- 作者机构：
  
  1.南京工业大学交通运输工程学院，江苏南京 211800
  2.长江水利委员会长江科学院，湖北武汉 430010
  3.水利部山洪地质灾害防治工程技术研究中心，湖北武汉430010
  4.西安理工大学土木建筑工程学院，陕西西安 710048
- 作者简介：
  
  郭双枫(1988—)，女，讲师，博士。主要从事边坡稳定性分析，数值仿真模型分析方面的研究。E-mail：shuangfengguo@njtech.edu.cn
  张鹏(1976—)，男，教授，博士。主要从事边坡工程、隧道及地下工程的智慧信息化方面的研究。 E-mail：zhangpeng-mail@njtech.edu.cn
- 基金信息：
  
  江苏省自然科学基金青年项目(BK20230334);重庆市自然科学基金面上项目(CSTB2024NSCQ-MSX1040);国家自然科学基金青年项目(42407258)
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20230404001
  中图分类号： P642
- 收稿：2023-04-04，
  
  修回：2023-05-18，
  
  纸质出版：2024-10-15
- 稿件说明：
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郭双枫,何嘉元,张志华等.双层土质滑坡临界滑动面判识与失稳机理研究[J].防灾减灾工程学报,2024,44(05):1020-1029.

GUO Shuangfeng,HE Jiayuan,ZHANG Zhihua,et al.Study on Identification of Critical Sliding Surfaces and Instability Mechanisms of Double‑layered Soil Landslides[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(05):1020-1029.
郭双枫,何嘉元,张志华等.双层土质滑坡临界滑动面判识与失稳机理研究[J].防灾减灾工程学报,2024,44(05):1020-1029. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20230404001.

GUO Shuangfeng,HE Jiayuan,ZHANG Zhihua,et al.Study on Identification of Critical Sliding Surfaces and Instability Mechanisms of Double‑layered Soil Landslides[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(05):1020-1029. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20230404001.

摘要

研究层状土质边坡的临界滑动面和失稳机制是岩土工程中经典的研究课题。聚焦引起边坡失稳破坏的不同诱发机制和触发因素，关注边坡的破坏模式和失稳过程，有利于提供更具针对性的加固措施。针对岩土工程中常见的非均质边坡，研发了适合双层土质边坡的有限元程序。研究了土坡在不同几何形态下，稳定性态、临界滑动面位置、失稳模式及破坏机制的演化规律；推导了非均质土坡的安全系数

与土体特性和几何形态之间的内在函数关系式；提出了双滑面失稳机理与临界强度比的概念，给出了边坡稳定性态与失稳破坏的临界转折点和双滑面失稳的判别准则；揭示了双层不排水边坡的破坏机制，建立了不排水边坡稳定性态和失稳机理的相关设计图表。工程验证表明，计算所得的边坡稳定数及稳定状态与工程实际非常接近，该运算程序能够精准快速地判定潜在临界滑动面，准确评估边坡破坏机制，为双层土质边坡稳定性分析提供了新的思路和途径。

Abstract

The identification of critical sliding surfaces and instability mechanisms in layered soil slopes is of great significance in geotechnical engineering. This research focuses on providing more targeted reinforcement measures by examining different inducing mechanisms and triggering factors responsible for slope instability

while also analyzing the failure modes and destabilization processes. A finite element program was developed specifically for double-layered slopes commonly found in geotechnical engineering to study the evolution of stability behavior

critical sliding surface position

instability modes

and failure mechanisms under different geometric conditions. The intrinsic functional relationships between the safe

ty factors

soil properties

and geometric shapes of non-homogenous slopes were derived. The study introduced the concept of double-sliding surface instability mechanisms and critical strength ratios

and defined the critical transition points between slope stability and instability

along with the criteria for identifying double-sliding surface instability. Additionally

the failure mechanisms of double-layered undrained slopes were revealed

and design charts related to stability and instability mechanisms were established. The research concludes that the calculated slope stability numbers and stability conditions closely align with engineering practice. The computational program enables quick identification of potential critical sliding surfaces and accurate evaluation of slope failure mechanisms

providing novel insights and approaches for the stability analysis of double-layered soil slopes.

关键词

Keywords

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