《土质边坡稳定分析》教学资料（原理、方法、程序）第十二章 程序使用说明

第12章程序使用说明 12.1程序开发过程 STAB程序前后经过了二十余年的开发过程。1976年,作者参加水利电力部第二工程局 官厅水库抗震加固工程时,在北京大学DJS-60机上开发了一个圆弧滑裂面的土石坝边坡稳 定分析的程序。现在的STAB程序仍然保留了这一版本对边坡几何形状处理的主要特点。 1979至1981年,作者赴加拿大 Alberta大学进修,在 Morgenstern教授的指导下,对边坡稳 定分析的 Morgenstern- Price法作出了改进,并编制了相应的程序。1982至1984年,作者在 潘家铮主持的“水工建筑物设计专用程序”项目中,承担了编制土石坝边坡稳定设计专用程 序的工作。在这一项目中,本程序被正式命名为STAB。1994年水利水电规划设计院在黄山 组织专题审查会,并于1984年12月12日以(84)水规算字第3号文正式批准STAB为水利 水电系统土石坝设计专用程序,在水利水电设计系统中推广使用 984至1995年,作者在推广使用STAB程序的过程中,将其改造成微机DOS版,并 命名为STAB95。195年至现在,STAB95逐步获得推广,在此过程中,顺应微机操作系统 从DOS转向 WINDOWS的潮流,提出了STAB95的 WINDOWS仿真DOS环境下运行的版 本。并根据新颁布的水工建筑物抗震设计规范,修改了7度和9度地震时输入的地震加速度 系数。将STAB95升级为 WINDOWS界面交互式软件的工作正在进行,但是其基本功能已 在STAB95中定型。本节介绍STAB95程序使用方法。在网上公布供下载的是STAB95的简 化版SEXE 12.2数据处理 12.2.1几何信息的处理 剖面几何图形 将土石坝、土坡断面放在设定的xoy坐标中,规定ax为水平轴,指向滑动方向为正 为垂直轴,重力方向为正 如112.1节介绍,任一边坡的剖面总是被简化为一个由若干条线段相交形成的图形。每 一个线段连结左右两个端点,线段将不同土层分开。点、线和土层都从1开始依次编号,其 总数分别为NN,IN1,N。如图12.1所示例,该断面点的总数为NN=20,线的总数为IN1 =17。存贮点的坐标值的数组为XN(D)和YN(D)(=1,2,…,NN)在表121的73~79行中读入 确定线段的信息是两个端点的编号IC(1)和IC(,2),不区分左右次序,即左右端点的编号可 以任意存放在IC(,1)和IC(1,2)中。IC(3)存放该线下卧土层的编号。例如,图12.1中的第2 条线,它连接2和3两个点,并下压第1层土,故l(1,1),IC(1.2),IC(1,3)分别为2,3,1。同

第12章 程 序 使 用 说 明 12. 1 程序开发过程 STAB 程序前后经过了二十余年的开发过程 1976 年 作者参加水利电力部第二工程局 官厅水库抗震加固工程时 在北京大学 DJS−60 机上开发了一个圆弧滑裂面的土石坝边坡稳 定分析的程序 现在的 STAB 程序仍然保留了这一版本对边坡几何形状处理的主要特点 1979 至 1981 年 作者赴加拿大 Alberta 大学进修 在 Morgenstern 教授的指导下 对边坡稳 定分析的 Morgenstern−Price 法作出了改进 并编制了相应的程序 1982 至 1984 年 作者在 潘家铮主持的 水工建筑物设计专用程序 项目中 承担了编制土石坝边坡稳定设计专用程 序的工作 在这一项目中 本程序被正式命名为 STAB 1994 年水利水电规划设计院在黄山 组织专题审查会 并于 1984 年 12 月 12 日以(84)水规算字第 3 号文正式批准 STAB 为水利 水电系统土石坝设计专用程序 在水利水电设计系统中推广使用 1984 至 1995 年 作者在推广使用 STAB 程序的过程中 将其改造成微机 DOS 版 并 命名为 STAB95 1995 年至现在 STAB95 逐步获得推广 在此过程中 顺应微机操作系统 从 DOS 转向 WINDOWS 的潮流 提出了 STAB95 的 WINDOWS 仿真 DOS 环境下运行的版 本 并根据新颁布的水工建筑物抗震设计规范 修改了 7 度和 9 度地震时输入的地震加速度 系数 将 STAB95 升级为 WINDOWS 界面交互式软件的工作正在进行 但是其基本功能已 在 STAB95 中定型 本节介绍 STAB95 程序使用方法 在网上公布供下载的是 STAB95 的简 化版 S1.EXE 12. 2 数据处理 12. 2. 1 几何信息的处理 1. 剖面几何图形 将土石坝 土坡断面放在设定的 xoy 坐标中 规定 ox 为水平轴 指向滑动方向为正 oy 为垂直轴 重力方向为正 如 11.2.1 节介绍 任一边坡的剖面总是被简化为一个由若干条线段相交形成的图形 每 一个线段连结左右两个端点 线段将不同土层分开 点 线和土层都从 1 开始依次编号 其 总数分别为 NN IN1 IN 如图 12.1 所示例 该断面点的总数为 NN=20 线的总数为 IN1 =17 存贮点的坐标值的数组为 XN(I)和 YN(I) (I=1,2, …, NN) 在表 12.1 的 73~79 行中读入 确定线段的信息是两个端点的编号 IC(I,1)和 IC(I,2) 不区分左右次序 即左右端点的编号可 以任意存放在 IC(I,1)和 IC(I,2)中 IC(I,3)存放该线下卧土层的编号 例如 图 12.1 中的第 2 条线 它连接 2 和 3 两个点 并下压第 1 层土 故 IC(1,1), IC(1,2) IC(1,3)分别为 2,3,1 同

378土质边坡稳定分析一原理·方法·程序 样道理,对第4条线,IC(4,1),IC(42),1C(4,3)分别为562。除了分界土层的边界线外,还有 组定义浸润线的线段,其表达方式和边界线一样,在表121的75行中读入。如图121所 示例,其浸润线由5个线段构成一条折线。总数IPH=5,而该5条线段的参数分别存放在 ICPH(J)中,1=1,2,…,PH;J=1,2,3。 又库水位 ① 图12.1剖面几何图形处理 在STAB的2002年版,新增添了软弱夹层线,对于搜索任意形状的临界滑裂面十分有 用。当OPl(4)不为零时,读入此行。软弱夹层线总数为LWK,有关参数存放于IC3J)中 在表12.1的76-79行中读入 此外,由于垂直条块不可能与垂直的浸润线或边界线相交,故碰到此类线,程序将予以 忽略,计算结果不受影响。 在第2章第24.3节中讨论了坡外水位的三种处理方案。STAB程序默认的是规范建议 的等效置换的方法,即方案2。用户只需输入坡外水位,程序自动处理成坡外无水的情况。 注意,坡外水位线既不是边界线也不是浸润线。坡外水位以下的外边坡线都是浸润线。如图 12.1所示例题,共有21个点,2层土,17条分界线和8条浸润线。浸润线是连接1、2、3、 7、8、9、10、12、14各点的折线。如果漏掉联接点1、2和点2、3的这两条线,则将导致 大错 坡外水位在计算土石坝上、下游边坡时分别为上游和下游水位。当计算下游边坡时,滑 弧顶部有可能与上游水位相交,参见图12.2。此时的处理方法是将水库水位代表的那条线 DE看作是一条边界线,而DE下压的库水位看作是一层土,这层土的强度指标为零,容重 为水容重。滑面一直延伸到与上游水位相交。也就是说,所研究的边坡的外边坡线是由点 EDGHJKLM这几个点连成。特别需要注意,此时浸润线为ED而不是FD 在使用总应力法进行库水位骤降计算时需输入骤降后水位。 以下的图形处理是错误的: 1)如图123(a),剖面几何图形不够大,不能保证所有可能的滑裂面均和该图形的外轮 廊线相交

378 土质边坡稳定分析 原理 ⋅ 方法 ⋅ 程序 样道理 对第 4 条线 IC(4,1), IC(4,2), IC(4,3)分别为 5,6,2 除了分界土层的边界线外 还有 一组定义浸润线的线段 其表达方式和边界线一样 在表 12.1 的 75 行中读入 如图 12.1 所 示例 其浸润线由 5 个线段构成一条折线 总数 IPH = 5 而该 5 条线段的参数分别存放在 ICPH(I,J)中 I=1, 2, …, IPH; J 1,2,3 图 12. 1 剖面几何图形处理 在 STAB 的 2002 年版 新增添了软弱夹层线 对于搜索任意形状的临界滑裂面十分有 用 当 OP1(4)不为零时 读入此行 软弱夹层线总数为 LWK 有关参数存放于 IC3(I,J)中 在表 12.1 的 76~79 行中读入 此外 由于垂直条块不可能与垂直的浸润线或边界线相交 故碰到此类线 程序将予以 忽略 计算结果不受影响 在第 2 章第 2.4.3 节中讨论了坡外水位的三种处理方案 STAB 程序默认的是规范建议 的等效置换的方法 即方案 2 用户只需输入坡外水位 程序自动处理成坡外无水的情况 注意 坡外水位线既不是边界线也不是浸润线 坡外水位以下的外边坡线都是浸润线 如图 12.1 所示例题 共有 21 个点 2 层土 17 条分界线和 8 条浸润线 浸润线是连接 1 2 3 7 8 9 10 12 14 各点的折线 如果漏掉联接点 1 2 和点 2 3 的这两条线 则将导致 大错 坡外水位在计算土石坝上 下游边坡时分别为上游和下游水位 当计算下游边坡时 滑 弧顶部有可能与上游水位相交 参见图 12.2 此时的处理方法是将水库水位代表的那条线 DE 看作是一条边界线 而 DE 下压的库水位看作是一层土 这层土的强度指标为零 容重 为水容重 滑面一直延伸到与上游水位相交 也就是说 所研究的边坡的外边坡线是由点 EDGHJKLM 这几个点连成 特别需要注意 此时浸润线为 ED 而不是 FD 在使用总应力法进行库水位骤降计算时需输入骤降后水位 以下的图形处理是错误的 1) 如图 12.3(a) 剖面几何图形不够大 不能保证所有可能的滑裂面均和该图形的外轮 廊线相交

第12拿程序使用说明379 2)线段之间不连续,如图123(c)所示,外边坡线缺一条线; 3)线段重叠,如图123(d所示,线15和线17重叠;正确的编法应是将5和6两点连 成一条线,6和7两点连成一条线 4)在图122所示例中,浸润线只输入DE、DC、CJ、JK而没有把KL、LM这两条线 计入浸润线,正确的作法应将两条线也计入 5)外边线存在反坡,如图12.3(b)所示;如果确有反坡需要计算,则OPl(6)不为零, 表121的89~91行读入外边坡线的编号 图12.2上游和下游水位、水库水位、浸润线的处理 2.滑裂面 STAB程序中提供圆弧和任意形状的 两类滑裂面,分别用 OPTION(2)=1和0来 实现。(表12.1中第23行)。定义滑裂面参 数的子程序为READ4,详见表122。 (1)圆弧滑裂面。程序通过表122中 第23~38行来定义圆弧滑裂面。一个圆弧 滑裂面,可由其圆心的位置x、y和滑弧 反坡 深度D来确定。 滑弧深度是滑弧面最深点的y坐标, 如图124所示 已在第4章41节中介绍,D=R+y;R =圆弧半径,参见图124。因此安全系数F 此处边坡线不连续 是x、y和D的函数。土条总数为NS 除了上述功能外,程序还安排了以下 两个功能 l)通过指定的上、下交点的圆弧,如 图125(a),此时LL00 (a)外边坡线不够长;(b)反坡;(c)线段不连续;(d)线段重叠

第 12 章 程序使用说明 379 2) 线段之间不连续 如图 12.3(c)所示 外边坡线缺一条线 3) 线段重叠 如图 12.3(d)所示 线 15 和线 17 重叠 正确的编法应是将 5 和 6 两点连 成一条线 6 和 7 两点连成一条线 4) 在图 12.2 所示例中 浸润线只输入 DE DC CJ JK 而没有把 KL LM 这两条线 计入浸润线 正确的作法应将两条线也计入 5) 外边线存在反坡 如图 12.3(b)所示 如果确有反坡需要计算 则 OP1(6)不为零 在 表 12.1 的 89~91 行读入外边坡线的编号 图 12. 2 上游和下游水位 水库水位 浸润线的处理 2. 滑裂面 STAB 程序中提供圆弧和任意形状的 两类滑裂面 分别用 OPTION(2)=1 和 0 来 实现 表 12.1 中第 23 行 定义滑裂面参 数的子程序为 READ4 详见表 12.2 (1) 圆弧滑裂面 程序通过表 12.2 中 第 23~38 行来定义圆弧滑裂面 一个圆弧 滑裂面 可由其圆心的位置 xc yc 和滑弧 深度 Ds来确定 滑弧深度是滑弧面最深点的 y 坐标 如图 12.4 所示 已在第 4 章 4.1 节中介绍 D=R+y R = 圆弧半径 参见图 12.4 因此安全系数 F 是 x y 和 D 的函数 土条总数为 NS 除了上述功能外 程序还安排了以下 两个功能 1) 通过指定的上 下交点的圆弧 如 图 12.5(a) 此时 LL00 图 12. 3 错误的图形处理 (a) 外边坡线不够长 (b) 反坡 (c) 线段不连续 (d) 线段重叠

380土质边坡德定分析一原理·方法·程序 NGRIX=2 地震加速度 NGRID= 图12.4國弧滑裂面输入参数 (a)枚举法,按不同圆心位置和滑弧深度布置圆弧;(b)水平地震力沿高程按某一分布图形输入 在数据表122中用第23行的LL0来识 别。例题EX16和EX17分别说明此两种情况。 此功能仅适用于LL2不为0时。在实际工程 中极少使用这一功能 大多数情况下,建议使用LL0=0的功 能。有关参数与优化参数一起,将在表122 NGRID=1 和1225节中介绍。 BCXL2.Y12) 2)任意形状滑裂面。程序通过表122 中第41~94行来定义任意形状滑裂面。滑裂 面被m个点A1,A2 An离散为m-1 段(见图126),此m-1段用直线或光滑的曲 线相连。程序要求输入此m个点的坐标。 如前所述,滑裂面被m个点A1,A2,Am 点分为m-1段,从上交点向下交点编号为1 2,…,m-1。程序用LNO代表此m-1段中为 图12.5通过指定点的圆弧 直线段的线段总数。在数组LOO()(=1 2,……LNO中存入这些直线段的编号。其 它线段则默认为曲线。当LNO为零时,滑裂面为一光滑曲线,没有直线段。当LNO为一大 于m-1的数时,则程序默认全部为直线段。这两种情况都无须填写LOO(I)。其它参数与优 化参数一起,将在1225节中介绍

380 土质边坡稳定分析 原理 ⋅ 方法 ⋅ 程序 图 12. 4 圆弧滑裂面输入参数 (a)枚举法 按不同圆心位置和滑弧深度布置圆弧 (b)水平地震力沿高程按某一分布图形输入 图 12. 5 通过指定点的圆弧 在数据表 12.2 中用第 23 行的 LL0 来识 别 例题EX16和EX17分别说明此两种情况 此功能仅适用于 LL2 不为 0 时 在实际工程 中极少使用这一功能 大多数情况下 建议使用 LL0 = 0 的功 能 有关参数与优化参数一起 将在表 12.2 和 12.2.5 节中介绍 (2) 任意形状滑裂面 程序通过表 12.2 中第 41~94 行来定义任意形状滑裂面 滑裂 面被 m 个点 A1 A2 …… Am离散为 m−1 段(见图 12.6) 此 m−1 段用直线或光滑的曲 线相连 程序要求输入此 m 个点的坐标 如前所述 滑裂面被 m 个点 A1 A2 …Am 点分为 m−1 段 从上交点向下交点编号为 1 2 , m−1 程序用 LNO 代表此 m−1 段中为 直线段的线段总数 在数组 LOO(I) (I = 1 2 LNO)中存入这些直线段的编号 其 它线段则默认为曲线 当 LNO 为零时 滑裂面为一光滑曲线 没有直线段 当 LNO 为一大 于 m−1 的数时 则程序默认全部为直线段 这两种情况都无须填写 LOO(I) 其它参数与优 化参数一起 将在 12.2.5 节中介绍

第12章程序使用说明 如图126所示的任意形状滑裂面,在控制点A1,A2,Am各点之间,程序还将进一步用 垂直条细分。为减少滑裂面信息的输入工作量,程序不要求输入所有条块的几何信息,仅要 求输入此m个控制点的x和y坐标,在这些控制点之间进一步细分的土条的几何信息通过线 性内插确定。 移动方向 初始滑裂面 界滑裂面 软羽面 移动方向 图12.6任意形状滑裂面 程序要求输入这些控制点的边界线编号。如A1点的土条边界线为KQ2(1)=1,A2点的 土条边界线为KQ2(2)=5,则程序通过线性内插补齐A1和A2之间的编号为2,3,4的土条 的几何信息。在A1和A2之间构成4个土条。KQ2(和各控制点的x,y坐标在表122的第 46行中输入 滑裂面上的直线段往往代表滑裂面通过的软弱夹层。为了保证图126中的A4A5段使用 软弱面MN代表的坐标,需将MN设成一个有限厚度的土层,并有意将点A4,A5的y坐标 设为略大于实际值,使其连线位于A4A3的下方。同时在优化计算中,令A4和A5两点的移 动方向精确地平行于MN。所有这些做法都增加了数据准备的工作量。为此,在2002年以 后的版本中,设置了软弱面线段的功能。如前所述,在OPl(4)不为零时,表12.1的76~79 行读入了软弱面线段lC3(J的信息。此时,程序将执行数据表122第55行,在输入控制点 信息的同时,增加一个量WS(I),即滑裂面上的某I段所代表的软弱夹层的编号。当WS( 为零时,此段不处于软弱夹层上。当WS()为一正值时,程序将自动将此段滑裂面左、右两 个控制点的坐标值调整到贴近靠编号为WS(的软弱夹层线上。并且在优化过程中自动沿此 夹层移动,找到临界滑裂面。有关功能详见第122.5节 3.拉力缝 圆弧和任意形状滑裂面的顶部均可设一拉力缝,用表121中第23行OPT10N(3)不为零 来控制。 对于任意形状滑裂面,第一个节点的y坐标即反映了拉力缝的深度,无须专门指定,但 对圆弧滑裂面,还需要用户输入拉力缝底部的y坐标,此值在表122第36行读入。拉力缝

第 12 章 程序使用说明 381 如图 12.6 所示的任意形状滑裂面 在控制点 A1,A2,…,Am各点之间 程序还将进一步用 垂直条细分 为减少滑裂面信息的输入工作量 程序不要求输入所有条块的几何信息 仅要 求输入此 m 个控制点的 x 和 y 坐标 在这些控制点之间进一步细分的土条的几何信息通过线 性内插确定 图 12. 6 任意形状滑裂面 程序要求输入这些控制点的边界线编号 如 A1点的土条边界线为 KQ2(1) = 1 A2点的 土条边界线为 KQ2(2)=5 则程序通过线性内插补齐 A1和 A2之间的编号为 2 3 4 的土条 的几何信息 在 A1和 A2之间构成 4 个土条 KQ2(I)和各控制点的 x y 坐标在表 12.2 的第 46 行中输入 滑裂面上的直线段往往代表滑裂面通过的软弱夹层 为了保证图 12.6 中的 A4A5段使用 软弱面 MN 代表的坐标 需将 MN 设成一个有限厚度的土层 并有意将点 A4 A5的 y 坐标 设为略大于实际值 使其连线位于 A4A5的下方 同时在优化计算中 令 A4和 A5两点的移 动方向精确地平行于 MN 所有这些做法都增加了数据准备的工作量 为此 在 2002 年以 后的版本中 设置了软弱面线段的功能 如前所述 在 OP1(4)不为零时 表 12.1 的 76~79 行读入了软弱面线段 IC3(I,J)的信息 此时 程序将执行数据表 12.2 第 55 行 在输入控制点 信息的同时 增加一个量 WS(I) 即滑裂面上的某 I 段所代表的软弱夹层的编号 当 WS(I) 为零时 此段不处于软弱夹层上 当 WS(I)为一正值时 程序将自动将此段滑裂面左 右两 个控制点的坐标值调整到贴近靠编号为 WS(I)的软弱夹层线上 并且在优化过程中自动沿此 夹层移动 找到临界滑裂面 有关功能详见第 12.2.5 节 3. 拉力缝 圆弧和任意形状滑裂面的顶部均可设一拉力缝 用表 12.1 中第 23 行 OPT10N(3)不为零 来控制 对于任意形状滑裂面 第一个节点的 y 坐标即反映了拉力缝的深度 无须专门指定 但 对圆弧滑裂面 还需要用户输入拉力缝底部的 y 坐标 此值在表 12.2 第 36 行读入 拉力缝

82土质边坡德定分析一原理·方法·程序 可以充水或不充水。OPT10N(3)=1时拉力缝不充水,OPT10N(3)=2时拉力缝充水。当 OPTION(3)=-2时拉力缝内按指定高度充水(表12.1的24行),此功能通常用来模拟坝前作 用一定高度的水面的情况,参见例题EX29。 12.2.2物理信息的处理 1.单位 程序要求输入水容重(表12.1中第46行),这一量纲决定了本题使用的单位。 2.基本物理力学指标 对每一个土层,需要输入5个指标(表12.1中48行),其摩擦角和粘聚力分别为PF(① C(I);其天然容重和饱和容重分别为PDW(①,PDS(D)。没有必要把浸润线上下的土作为两 层土处理。最后一个指标LRU()为一整型值,代表孔隙水压力的处理方式。将在1223节 中介绍 (1)组合强度包线。本程序具有用第5章介绍的组合强度包线进行稳定分析的功能。在 表12.1第48行中,每种土输入两组抗剪强度指标即内摩擦角φ和粘聚力csPF(I,PC(I 用于存放基本内摩擦角和粘聚力。PFl(①),PC1①用于存放组合内摩擦角和粘聚力。PF1(), PC()为零时,即为单一强度包线。 需要特别强调这些参数的关系必须是P(>PF(),PC①)PC1(,否则两条强度线无法 在坐标系内相交,程序不能运算。图12.7(a)、(b)示两种错误的指标输入值 图12.7组合抗剪强度包线 (a)不正确、组合包线不相交;(b)不正确的组合,强度包线虽在象限内相交,但不满足PC()<PCl(1)的条件 (2)非线性强度指标。本程序具有第5章5.7节中介绍的对数和指数两种非线性模式。 在表121的48行中PF①和PC1①中存放相应指数模式的A、b或对数模式的ψo、△p 的负值。程序通过负号得知,是进行非线性强度指标的稳定分析,而不是上节的组合强度包 线计算。由于对数和指数两套数据的取值范围有很大的差别,程序可以识别,不需单独说明 采用的是何种非线性模式。例题EX10介绍此功能。 3.内插网格 在本程序的运行过程中,有三个物理量需要用户通过内插确定。因此,在数据文件中要 输入一个网格形成原始数据,在表121的65~70行中输入。 当孔隙水压力是通过实测或其它途径确定时,表121中第48行的LRU()为正值,程序 即认为该I号土层的孔压是通过内插确定的,例题EX2(图128)专门讲述了这一情况

382 土质边坡稳定分析 原理 ⋅ 方法 ⋅ 程序 可以充水或不充水 OPT10N(3) = 1 时拉力缝不充水 OPT10N(3) = 2 时拉力缝充水 当 OPT10N(3) = −2 时拉力缝内按指定高度充水(表 12.1 的 24 行) 此功能通常用来模拟坝前作 用一定高度的水面的情况 参见例题 EX29 12. 2. 2 物理信息的处理 1. 单位 程序要求输入水容重 表 12.1 中第 46 行 这一量纲决定了本题使用的单位 2. 基本物理力学指标 对每一个土层 需要输入 5 个指标 表 12.1 中 48 行 其摩擦角和粘聚力分别为 PF(I) PC(I) 其天然容重和饱和容重分别为 PDW(I) PDS(I) 没有必要把浸润线上下的土作为两 层土处理 最后一个指标 LRU(I)为一整型值 代表孔隙水压力的处理方式 将在 12.2.3 节 中介绍 (1) 组合强度包线 本程序具有用第 5 章介绍的组合强度包线进行稳定分析的功能 在 表 12.1 第 48 行中 每种土输入两组抗剪强度指标即内摩擦角φ′和粘聚力 c' PF(I) PC(I) 用于存放基本内摩擦角和粘聚力 PF1(I) PC1(I)用于存放组合内摩擦角和粘聚力 PF1(I) PC1(I)为零时 即为单一强度包线 需要特别强调这些参数的关系必须是 PF(I)>PF1(I) PC(I)<PC1(I) 否则两条强度线无法 在坐标系内相交 程序不能运算 图 12.7(a) (b)示两种错误的指标输入值 图 12. 7 组合抗剪强度包线 (a) 不正确 组合包线不相交 (b) 不正确的组合 强度包线虽在象限内相交 但不满足 PC(I)<PC1(I)的条件 (2) 非线性强度指标 本程序具有第 5 章 5.7 节中介绍的对数和指数两种非线性模式 在表 12.1 的 48 行中 PF1(I)和 PC1(I)中存放相应指数模式的 A b 或对数模式的φ0 ∆φ 的负值 程序通过负号得知,是进行非线性强度指标的稳定分析 而不是上节的组合强度包 线计算 由于对数和指数两套数据的取值范围有很大的差别 程序可以识别 不需单独说明 采用的是何种非线性模式 例题 EX10 介绍此功能 3. 内插网格 在本程序的运行过程中 有三个物理量需要用户通过内插确定 因此 在数据文件中要 输入一个网格形成原始数据 在表 12.1 的 65~70 行中输入 当孔隙水压力是通过实测或其它途径确定时 表 12.1 中第 48 行的 LRU(I)为正值 程序 即认为该 I 号土层的孔压是通过内插确定的 例题 EX2 图 12.8 专门讲述了这一情况

第12章程序使用说明383 地基原位不排水剪强度φ是位置(即坐标值)的函数,滑裂面上任一点的抗剪强度通 过邻近点的相应值内插获得。例题EX11(图129)专门讲述这一情况 土的地震总强度指标。本程序纳入第7章Sed建议的使用地震动强度指标的边坡稳定 总应力法。在不同的固结比情况下的动三轴试验可给出如图1210所示的曲线。同样,通过 内插确定滑裂面上各点的动强度。例题EX12(图12.10)专门讲述这一情况。 10.0 0.0 孔压单位:9.8kN/m 图12.8按坐标网格输入孔隙水压力值(例题EX2) 15.0。6 图12.9按坐标网格输入地基原位不排水抗剪强度qa(例题EX11) 图12.10土的地震总强度三轴试验曲线(例题EX12)

第 12 章 程序使用说明 383 地基原位不排水剪强度 qcu是位置 即坐标值 的函数 滑裂面上任一点的抗剪强度通 过邻近点的相应值内插获得 例题 EX11 图 12.9 专门讲述这一情况 土的地震总强度指标 本程序纳入第 7 章 Seed 建议的使用地震动强度指标的边坡稳定 总应力法 在不同的固结比情况下的动三轴试验可给出如图 12.10 所示的曲线 同样 通过 内插确定滑裂面上各点的动强度 例题 EX12 图 12.10 专门讲述这一情况 图 12. 8 按坐标网格输入孔隙水压力值 例题 EX2 图 12. 9 按坐标网格输入地基原位不排水抗剪强度 qcu 例题 EX11 图 12. 10 土的地震总强度三轴试验曲线 例题 EX12

84土质边坡穗定分析一原理·方法·程序 上述三种情况,均使用以下同一模式输入原始数据。 设某一物理量Q为坐标x、y的函数,则输入m条“水平线”,在第I条水平线上,布 置了nx(D)个点,其x坐标为x,j=1,2,,mx(D),y坐标为同一值,相应Q值为Qx,y)s 程序要求依次输入,参见表12.1的65~70行。 y为水平线总数,为第65行LOY nx(1)第一条水平线上点的总数,为第67行LOX() x1,yu,Qu(第一条水平线上第一个点的x,y和Q值),为第69行中PX(LJ),PY(LJ x12,y2,Q12(第二条水平线上第一个点的x,y和Q值) [共nx(1)行] mx(2)第二条水平线上点的总数 共nx(2)行] 在表12.1中51行实现动强度指标的输入。子程序REED具有类似的内插格式。上述三 种情况具体输入方法可分别参见例题EX2DAT,EX11DAT,EX2DAT。 12.2.3计算荷款 1.自重 采用实际重,即水下为饱和重,水上为天然重。在程序中,天然重和饱和重分别存于 (①,PDS(1)中(数据表12.1第48行) 2.滑动体边界上的水压力 如前所述,在坡外有水时,作用在滑坡体坡面上的水压力通常用等效置换的方法变成 个坡外无水的情况(参见第2章243节)。请仔细阅读1221节,以确保上、下游水位,浸 润线输入正确无误 3.孔隙水压力 孔隙水压力按下面三种方法输入,以实现对LRU()不同赋值的功能。 (1)当孔隙水压力在某一区域按静压分布时(例如,心墙上游侧的透水坝壳),只需输 入该区域的浸润线位置。程序即能自动识别,按静压计算孔压 如果浸润线较平缓,往往可近似假定等势线铅直。孔压亦可按这种处理方法近似按静压 分布计算。上述两种情况在48行中取LRU①)=0。如图122所示滑面上A点的孔压,其值 应为AB段水头,但确定此值需要绘制流网,这时使用的一种近似的作法是将A点的孔压简 化为AC段的水头。 (2)当孔隙水压力在某一区域不按静压分布时(例如,不透水土在固结过程中的孔压 按坐标网格逐点输入(图12.8)。程序将据此采用等参形状函数进行内插,确定滑弧面上各 点孔压值。已在12.22节中详细介绍,此时,取LRU()>0。例题EX2介绍此功能

384 土质边坡稳定分析 原理 ⋅ 方法 ⋅ 程序 上述三种情况 均使用以下同一模式输入原始数据 设某一物理量 Q 为坐标 x y 的函数 则输入 ny 条 水平线 在第 I 条水平线上 布 置了 nx(I)个点 其 x 坐标为 xij j = 1,2,…,nx(I) y 坐标为同一值 相应 Q 值为 Q(xij yij) 程序要求依次输入 参见表 12.1 的 65~70 行 ny 为水平线总数 为第 65 行 LOY nx(1) 第一条水平线上点的总数 为第 67 行 LOX(I) x11, y11, Q11 第一条水平线上第一个点的 x y 和 Q 值 为第 69 行中 PPX(I,J) PY(I,J) P(I,J) x12, y12 Q12 第二条水平线上第一个点的 x y 和 Q 值 …… [共 nx(1)行] nx(2)第二条水平线上点的总数 …… [共 nx(2)行] …… 在表 12.1 中 51 行实现动强度指标的输入 子程序 REED 具有类似的内插格式 上述三 种情况具体输入方法可分别参见例题 EX2.DAT, EX11.DAT, EX12.DAT 12. 2. 3 计算荷载 1. 自重 采用实际重 即水下为饱和重 水上为天然重 在程序中 天然重和饱和重分别存于 PDW(I) PDS(I)中 数据表 12.1 第 48 行 2. 滑动体边界上的水压力 如前所述 在坡外有水时 作用在滑坡体坡面上的水压力通常用等效置换的方法变成一 个坡外无水的情况 参见第 2 章 2.4.3 节 请仔细阅读 12.2.1 节 以确保上 下游水位 浸 润线输入正确无误 3. 孔隙水压力 孔隙水压力按下面三种方法输入 以实现对 LRU(I)不同赋值的功能 (1) 当孔隙水压力在某一区域按静压分布时 例如 心墙上游侧的透水坝壳 只需输 入该区域的浸润线位置 程序即能自动识别 按静压计算孔压 如果浸润线较平缓 往往可近似假定等势线铅直 孔压亦可按这种处理方法近似按静压 分布计算 上述两种情况在 48 行中取 LRU(I) = 0 如图 12.2 所示滑面上 A 点的孔压 其值 应为 AB 段水头 但确定此值需要绘制流网 这时使用的一种近似的作法是将 A 点的孔压简 化为 AC 段的水头 (2) 当孔隙水压力在某一区域不按静压分布时 例如 不透水土在固结过程中的孔压 按坐标网格逐点输入 图 12.8 程序将据此采用等参形状函数进行内插 确定滑弧面上各 点孔压值 已在 12.2.2 节中详细介绍 此时 取 LRU(I)>0 例题 EX2 介绍此功能

第12章程序使用说明 输入孔隙水压力系数rv此时,取LRU()<0。孔隙水压力系数定义参见第2章式(25)。 此功能在计算天然边坡时常用。此时,往往不易精确地确定坡内孔隙水压力,从实用角度, 工程师常输入一个与土柱高成一定比例的水面线。例如,当r2=0时,如果土柱容重为 196kNm3,则可知水面线距土条底为(19698)×0.1H=02H,其中H为土柱高。 在2001年12月以后STAB版中,凡是输入r为负值的土区,不管其是否在浸润线以 上还是以下,滑面上均按输入的孔压系数处理。也就是说如果使用孔隙水压力系数r的功能, 则无需再输入浸润线的信息。之所以作这一改进,是因为在绝大多数情况下,既然要采用孔 压系数的功能,就没有必要在该土层中再定义一条浸润线。绝大多数用户不希望再花时间去 定义浸润线。如果浸润线通过某一土区,而浸润线以下要用LRU()<0的功能,以上孔压为 零,则用户应将浸润线上、下的土按两种土区来处理 4.地震惯性力 (1)按SL203-97《水工建筑物抗震设计规范》规定计算。已在第7章7.5.1节中介绍。 表12.1中第39行要求输入IQUA=地震烈度,HBAS=坝底高程,HBO=坝高。程序安排地 震力向上和向下两种选择。分别用IDR=0和1实现。 (2)水平地震力沿高程按某一分布图形输入。用户希望沿高程按图124(b)所示分布图形 分别输入水平和垂直地震力系数,则可设IQUA<0,将转折点的y坐标CYE()和相应的水平 地震力系数COE()与垂直地震系数VOE(输入。表12.1中41至42行执行此功能,例题 EX4和EX26介绍此功能 5.外荷载 STAB程序具有两种输入外荷载的功能,分别用 OPTION(5)0和 OPTION(5)0来控制, 通过程序READ3和READ31实现表121中第92~93行。READ31为STAB程序输入外 荷载的老功能(称为第一种功能),在处理实际问题时不太方便,以后又开发了READ3(称 为第二种功能)。推荐使用READ3。 (1)子程序READ3_1,输入外荷载的第一种功能,见表124。当坡面上有作用荷载时, 有两种方式输入。 (a)分布力。分布力强度q和φ是作用在某一线段上的,如图12.1l(a)所示一分布荷载, 坡面上某一小段(水平距离为dx)上若承受水平方向和垂直方向的力分别为dPx,dP,则定义: 12.1) (122) 需要分别输入q、φ在线段左端(x坐标小的那端)和右端(x坐标值大的那端)的数 值,分别用qxq和qx、q来表示,表124中第11和12行的PN和P分别代表qx和q, 数组(I)中Ⅱ为1和2时,分别代表左端和右端值。这一功能通常用来模拟坡面上的建筑物 荷重。定义dP和dP,的正方向分别与x和y轴相同

第 12 章 程序使用说明 385 (3) 输入孔隙水压力系数ru 此时 取LRU(I)0 来控制 通过程序 READ3 和 READ3_1 实现表 12.1 中第 92~93 行 READ3_1 为 STAB 程序输入外 荷载的老功能 称为第一种功能 在处理实际问题时不太方便 以后又开发了 READ3 称 为第二种功能 推荐使用 READ3 (1) 子程序 READ3_1 输入外荷载的第一种功能 见表 12.4 当坡面上有作用荷载时 有两种方式输入 (a) 分布力 分布力强度 qx和 qy是作用在某一线段上的 如图 12.11(a)所示一分布荷载 坡面上某一小段(水平距离为 dx)上若承受水平方向和垂直方向的力分别为 dPx dPy 则定义 x P q x x d d = (12.1) y P q y y d d = (12.2) 需要分别输入 qx qy在线段左端 x 坐标小的那端 和右端 x 坐标值大的那端 的数 值 分别用 qx - qy - 和 qx + qy + 来表示 表 12.4 中第 11 和 12 行的 PN 和 PT 分别代表 qx和 qy 数组(I,II)中 II 为 1 和 2 时 分别代表左端和右端值 这一功能通常用来模拟坡面上的建筑物 荷重 定义 dPx和 dPy的正方向分别与 x 和 y 轴相同

86土质边坡稳定分析一原理·方法·程序 图12.11输入外荷敦示意图 (a)分布力;(b)集中力 (b)集中力。坡面某一段AB均匀分布一总合力为P,如图12.11b,与x正轴正方向夹 角为ψ的荷载。在计算时,力P被处理成均匀地作用在线段AB上,这一功能通常用来模拟 锚索荷载。定义v为正x轴转向正y轴的角度。在表124第9行中用SU和AF表 例题EX21是专门介绍该功能的例子(图12.12) (2)子程序READ3,新设的输入外荷载的第二种功能功能,见表12.5。 (a)分布力。与READ3不同,分布力是作用于某一线段线的法线和切线方向的荷载(qN+, qN和qr,q)同样也是放在PN和P两个数组中,如表124第10和11行。 此时 (12.3) q1 (124) 其中dL为线段的长度 (b)集中力。与READ3不同,集中力是作用在某一指定的x、y坐标上。分别用 XANCH( YANCH(I),ANCH(, ANCHA()4个变量存放集中力的x、y坐标,数值P和与x正轴正 方向夹角v,如表124第16行。 例题EX30是专门介绍该功能的例子。 12.2.4分析方法 有效应力法和总应力法 在开始介绍本节内容前,需要强调指出,有效应力法和总应力法分别包含了对强度指标 和孔隙水压力的不同试验内容和处理方案。用户应在仔细阅读本书第5章和第7章的基础上 合理地使用本程序提供的功能。在没有弄清总应力法的概念以前,不要使用本程序有关总应 力法的功能。有的用户把MTE当作一个开关,在MIE=0时算一遍,令MTE>0时又算 遍,以为这就是相应有效应力法和总应力法的安全系数。这一作法是错误的,也是有害的

386 土质边坡稳定分析 原理 ⋅ 方法 ⋅ 程序 图 12. 11 输入外荷载示意图 (a) 分布力 (b) 集中力 (b) 集中力 坡面某一段 AB 均匀分布一总合力为 P 如图 12.11(b) 与 x 正轴正方向夹 角为ψ的荷载 在计算时 力 P 被处理成均匀地作用在线段 AB 上 这一功能通常用来模拟 锚索荷载 定义ψ为正 x 轴转向正 y 轴的角度 在表 12.4 第 9 行中用 SU 和 AF 表示 例题 EX21 是专门介绍该功能的例子 图 12.12 (2) 子程序 READ3 新设的输入外荷载的第二种功能功能 见表 12.5 (a) 分布力 与 READ3 不同 分布力是作用于某一线段线的法线和切线方向的荷载(qN + , qN - 和 qT + , qT - )同样也是放在 PN 和 PT 两个数组中 如表 12.4 第 10 和 11 行 此时 L P q N N d d = (12.3) L P q T T d d = (12.4) 其中 dL 为线段的长度 (b) 集中力 与 READ3 不同 集中力是作用在某一指定的 x y 坐标上 分别用 XANCH(I), YANCH(I) ANCHL(I) ANCHA(I) 4 个变量存放集中力的 x y 坐标 数值 P 和与 x 正轴正 方向夹角ψ 如表 12.4 第 16 行 例题 EX30 是专门介绍该功能的例子 12. 2. 4 分析方法 1. 有效应力法和总应力法 在开始介绍本节内容前 需要强调指出 有效应力法和总应力法分别包含了对强度指标 和孔隙水压力的不同试验内容和处理方案 用户应在仔细阅读本书第 5 章和第 7 章的基础上 合理地使用本程序提供的功能 在没有弄清总应力法的概念以前 不要使用本程序有关总应 力法的功能 有的用户把 MTE 当作一个开关 在 MTE = 0 时算一遍 令 MTE>0 时又算一 遍 以为这就是相应有效应力法和总应力法的安全系数 这一作法是错误的 也是有害的