1 引言

積水條件下的邊坡穩定性(Ponded Water in Slope Stability)分析是巖土工程經常遇到的一個問題，最典型的場景如水庫的土壩或土石方壩【從巖土工程視角看本周美國水壩的損壞】，工業場地的積水池(蓄水池)以及采礦工程的尾礦壩等，在這個筆記中，我們使用HYRCAN分析這類邊坡的穩定性，并與SLIDE的計算結果進行比較。

2 問題陳述

下圖所示的邊坡由兩層土組成，邊坡一側有3米高的水位，求邊坡的安全系數。

3 求解過程

在此之前，我們已經分析過兩個例子的邊坡穩定性，因此在本例中，省略了一些相同或相似的操作步驟，代之以代碼的方式呈現。

HYRCAN腳本描述以及與SLIDE計算結果比較

HYRCAN多層土邊坡(Non-Homogeneous Slope)穩定性分析以及安全系數的自動提取

(1) 項目設置

選擇四種方法，改變邊坡方向為從左到右，改變“條塊數量”值，設置為50。

set("Method","GLE/M-P","on","Method","JanbuSim","on","Method","Spencer","on")set("failureDir","l2r","numSlice",50)

(2) 邊坡形狀

按節點坐標順序畫出邊坡外部形狀。使用主菜單”幾何構型->外部邊界”命令，順序輸入外部邊界坐標，結束后輸入”c[close]”, 形成邊坡形狀。

extboundary(0,0,40,0,40,4,30,4,10,14,0,14,0,0)

(3) 材料邊界

由于本例有兩層土，因此只需要畫一條材料邊界。使用主菜單"幾何構型->材料邊界”命令。

matboundary(0,9,20,9)

(4) 材料參數

使用“屬性->定義材料”打開定義材料屬性對話框，輸入上下兩種土的參數。

definemat("ground","matID",1,"matName","Upper Layer","uw",17,"cohesion",4,"friction",20)definemat("ground","matID",2,"matName","Lower Layer","uw",18,"cohesion",8,"friction",25)

(5) 分派屬性

使用“屬性->分配屬性”命令打開"指定材料"對話框，選擇土層名稱，然后用鼠標點擊土層的區域，程序會自動把材料參數賦值到對應的土層。

assignsoilmat("matid",1,"atpoint",4.79092,10.5657)assignsoilmat("matid",2,"atpoint",5.34701,4.14928)

(6) 增加水位

使用“幾何構型->添加地下水”增加水位(Assign Water Table to Materials)， 

addwatertable(0,10,24,7,40,7)

至此，完成了模型建立過程，如下圖所示。

(7) 計算

使用“分析->計算”命令開始進行計算。

compute()

(8) 結果

選擇主菜單”結果”下的“全部表面“和”展示條塊”，如下圖所示的Bishop Simplified方法。

show("allsurfaces")show("slices")

相同的數據在SLIDE下運行，計算結果比較如下：

可以看出，除了簡化的Janbu法計算結果稍有不同外，其它三種方法的計算結果基本一樣。使用與上一個例子相同的代碼可以提取出安全系數值。

4 與Plaxis LE的結果比較

相同的數據在Plaxis LE上運行，發現安全系數很小，如下表所示。但目前還找不出原因為啥會計算出如此低的安全系數。