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 孔隙水压力系数定义参见第2章式(2.5) 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 ru = 0.1 时 如果土柱容重为 19.6kN/m3 则可知水面线距土条底为(19.6/9.8)×0.1H=0.2H 其中 H 为土柱高 在 2001 年 12 月以后 STAB 版中 凡是输入 ru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 ru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(I)<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 IDIR=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 12.4(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(I)和相应的水平 地震力系数 COE(I)与垂直地震系数 VOE(I)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OPT1ON(5)<0 和OPT1ON(5)>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