D0I:10.13374/1.issnl00103.2008.06.001 第30卷第6期 北京科技大学学报 Vol.30 No.6 2008年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun.2008 基于临界滑移场技术的排土场边坡稳定性分析 韦寒波)孙世国)高谦)王文婷) 1)北京科技大学土木与环境工程学院，北京1000832)北方工业大学建筑工程学院，北京100041 3)中国建筑科学研究院，北京100013 摘要应用临界滑移场技术，对排土场边坡进行临界滑动面搜寻，结果证明其边坡滑动面并非圆弧滑面：再应用临界滑移 场技术的扩展方法进行反向搜寻，不仅可以得到排土场边坡的安全系数，还能求得边坡的最佳设计坡角， 关键词排土场：边坡稳定性：滑动面：临界滑移场 分类号TD854.6 Stability of waste-dump slopes based on critical sliding field technology WEI Hanbo).SUN Shiguo?),GAO Qian),WANG Wenting3) 1)School of Civil and Environmental Engineering.University of Science and Technology Beijing Beijing 100083.China 2)College of Architecture Engineering,North China University of Technology.Beijing 100041,China 3)China Academy of Building Research,Beijing 100013.China ABSTRACI The critical sliding field technology was used to probe the sliding surface of a waste-dump slope.It is shown that the sliding surface of the slope is not a circular one.The reverse probing was carried out by using the expending method of critical sliding field,and the result show that both the safety factor and the optimum slope angle of waste-dump can be obtained. KEY WORDS waste-dump:slope stability:sliding surface:critical sliding field 对于给定滑动面（圆弧或任意形状）的边坡，应 本文所研究的排土场边坡便是属于这种介质比 用极限平衡条分法能够很好地计算出相应的边坡安 较复杂且多台阶的边坡，龙桥排土场是布沼坝露天 全系数山.然而，对于滑动面未知的边坡，特别是边 矿目前主要使用的排土场，其下方不远处为一小集 坡介质分布比较复杂时，滑动面形状不能用圆弧或 镇，排土场边坡的安全与稳定将直接威胁小集镇居 别的标准曲线描述，这时就必须先找出任意形状的 民的生命财产安全·排土场坡角取何值为最佳、如 临界滑动面，其求解过程是非常复杂的， 何确定最佳值等一系列问题亟待解决，本文着重研 边坡临界滑移场技术是在边坡极限平衡条分法 究人工堆积边坡与山体边坡复合体的滑面搜寻技 基础上发展起来的边坡稳定性分析方法，它直接从 术、边坡稳定性评价方法及其优化设计等问题，确保 整体出发，通过数值方法模拟出边坡体内任一点的 排土场土地使用率最大，同时保证排土场与周边环 危险滑动方向和条块间最不利推力，最终得到一簇 境的安全， 任意形状危险滑动面（其中一条为临界滑动面）的临 界滑动场·相对于其他方法，临界滑移场法求解方 1边坡临界滑移场技术 便可靠，所得临界面能充分逼近已经取得的解析解， 1.1临界滑动面搜寻 不存在局部极值问题，也无需人为地确定初始滑动 临界滑移场方法能准确快速确定边坡任意形状 面2. 临界滑动面，全面评价边坡整体和局部稳定性等. 收稿日期：2007-04-05修回日期：2007-06-12 它首先将边坡体分成很多条块（条块数比常规条分 基金项目：北京市优秀人才基金资助项目(No-KM200710009007): 法所采用的数目要多得多)，再将条块分成众多状态 北京市教委资助项目(No.20041D0500204) 点，在给定安全系数下，边坡体的强度按同一比例 作者简介：韦寒波(1982一)·男：硕士研究生， 发挥，过条块线上的任一点（不只限于状态点）都存 E-mail:weihanbo@163.com: 高谦(1956-)男，教授，博士生导师 在有危险滑动方向（用tana表示，a为过该点上条基于临界滑移场技术的排土场边坡稳定性分析 韦寒波1） 孙世国2） 高 谦1） 王文婷3） 1） 北京科技大学土木与环境工程学院‚北京100083 2） 北方工业大学建筑工程学院‚北京100041 3） 中国建筑科学研究院‚北京100013 摘 要 应用临界滑移场技术‚对排土场边坡进行临界滑动面搜寻．结果证明其边坡滑动面并非圆弧滑面；再应用临界滑移 场技术的扩展方法进行反向搜寻‚不仅可以得到排土场边坡的安全系数‚还能求得边坡的最佳设计坡角． 关键词 排土场；边坡稳定性；滑动面；临界滑移场 分类号 TD854∙6 Stability of waste-dump slopes based on critical sliding field technology W EI Hanbo 1）‚SUN Shiguo 2）‚GA O Qian 1）‚W A NG Wenting 3） 1） School of Civil and Environmental Engineering‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China 2） College of Architecture Engineering‚North China University of Technology‚Beijing100041‚China 3） China Academy of Building Research‚Beijing100013‚China ABSTRACT T he critical sliding field technology was used to probe the sliding surface of a waste-dump slope．It is shown that the sliding surface of the slope is not a circular one．T he reverse probing was carried out by using the expending method of critical sliding field‚and the result show that both the safety factor and the optimum slope angle of waste-dump can be obtained． KEY WORDS waste-dump；slope stability；sliding surface；critical sliding field 收稿日期：2007-04-05 修回日期：2007-06-12 基金项目：北京市优秀人才基金资助项目（No．KM200710009007）； 北京市教委资助项目（No．20041D0500204） 作者简介：韦寒波（1982—）‚男‚硕士研究生‚ E-mail：weihanbo＠163．com； 高 谦（1956—）‚男‚教授‚博士生导师 对于给定滑动面（圆弧或任意形状）的边坡‚应 用极限平衡条分法能够很好地计算出相应的边坡安 全系数［1］．然而‚对于滑动面未知的边坡‚特别是边 坡介质分布比较复杂时‚滑动面形状不能用圆弧或 别的标准曲线描述‚这时就必须先找出任意形状的 临界滑动面‚其求解过程是非常复杂的． 边坡临界滑移场技术是在边坡极限平衡条分法 基础上发展起来的边坡稳定性分析方法．它直接从 整体出发‚通过数值方法模拟出边坡体内任一点的 危险滑动方向和条块间最不利推力‚最终得到一簇 任意形状危险滑动面（其中一条为临界滑动面）的临 界滑动场．相对于其他方法‚临界滑移场法求解方 便可靠‚所得临界面能充分逼近已经取得的解析解‚ 不存在局部极值问题‚也无需人为地确定初始滑动 面［2］． 本文所研究的排土场边坡便是属于这种介质比 较复杂且多台阶的边坡．龙桥排土场是布沼坝露天 矿目前主要使用的排土场‚其下方不远处为一小集 镇‚排土场边坡的安全与稳定将直接威胁小集镇居 民的生命财产安全．排土场坡角取何值为最佳、如 何确定最佳值等一系列问题亟待解决．本文着重研 究人工堆积边坡与山体边坡复合体的滑面搜寻技 术、边坡稳定性评价方法及其优化设计等问题‚确保 排土场土地使用率最大‚同时保证排土场与周边环 境的安全． 1 边坡临界滑移场技术 1∙1 临界滑动面搜寻 临界滑移场方法能准确快速确定边坡任意形状 临界滑动面‚全面评价边坡整体和局部稳定性等． 它首先将边坡体分成很多条块（条块数比常规条分 法所采用的数目要多得多）‚再将条块分成众多状态 点．在给定安全系数下‚边坡体的强度按同一比例 发挥‚过条块线上的任一点（不只限于状态点）都存 在有危险滑动方向（用 tanα表示‚α为过该点上条 第30卷 第6期 2008年 6月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．6 Jun．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．06．001