从木工到学者（三十六）土坡设计软件第二版

在编制软件第一年，我全身心地投入到土坡设计软件的编制工作中。那是一段充满挑战与坚持的时光。

白天，利用科内工作的空余时间编制，晚上在家更是全神贯注地思考、编写、测试。无数次的修改，只为了让软件更加完善，这期间，我遇到了许多难题，有时候一个小小的错误就能让我几天的努力付诸东流，但我们从未放弃。

1.      TPS2.0诞生

终于，第一版的土坡设计软件编制完成！可以计算拟定边坡的安全系数。那一刻的喜悦，至今仍让我心潮澎湃。然而，我知道这只是开始。

紧接着，我又马不停蹄地投入到第二版的开发中。这一次，我要增加自动调整坡角的功能，还要能够按照拟定的稳定系数 K 来设计土坡。新的挑战意味着更多的付出，但我无所畏惧。

当第二版软件也成功完成时，我感到无比自豪。它填补了我国一项软件空白，不仅为工程领域带来了便利，也为自己的职业生涯写下了精彩的一笔。

为了让更多的人了解我的成果，我决定撰写论文。先是在“宝钢报”上发表，得到了一定的关注和认可。而后，在“建筑技术”1996 年第 2 期上发表，这让我的成果能够被更广泛的专业人士所知晓。

发表论文第一页

发表论文第二页

回首这段历程，那些日夜奋战的日子，那些为了一个目标不懈努力的时刻，都成为了我人生中最宝贵的财富。

2.      TPS2.0计算的土坡类型

TPS第二版能计算多层土的土坡、折线状坡面土坡、堤坝土坡、凸凹状土坡、滑弧面圆心高于坡顶土坡、坡顶有外载的土坡。以适应不同形状、不同土层、不同地下水位的计算要求。

计算土坡类型

3.      计算方法

1)  以坡面特征点、外载边界点、土层界面与坡面交点、土层界面与滑弧交点、最大分条宽度绘垂直线分格土条；以土层界面、地下水位为水平分格线，分割出计算单元。计算出土条重度，叠加上外载，代入公式计算出稳定安全系数K。

2)  危险滑弧的圆心位置及危险滑弧与坡底交点，采用二分法进行搜索。先确定搜索范围，每计算1轮,搜索范围缩小一半。达到控制精度后结束搜索。

3)  按拟定的稳定系数K设计土坡：输入设计安全系数K、所需的坡面形状参数及其它有关参数后，起动程序，计算机自动调整坡面参数，直到满足计算精度。

4)  为防止危险滑弧超出搜索区域，有越界追踪功能。

5)  得不到土层固结快剪峰值时，能按折减系数反求峰值。

6)  以最大绘图幅面，绘制土坡轮廓线，坡面特征点序号，土层标高，为用户提供土坡简图。

4.      算例一

上海市银河宾馆主楼基坑北面为大开挖放坡。基坑剖面：

银河宾馆基坑剖面图

土层主要性质指标：

银河宾馆土层指标

用TPS2.0计算得土坡稳定安全系数1.180679703。

基坑在井点预抽15天后挖土,开挖后基坑土体稳定,取得较好的技术经济效果。

5.      算例二

“宝钢4#铁皮坑”，基坑底部平面尺寸为17.9m×36.4m，深-13.6m。采用大开挖施工。基坑剖面：

铁皮坑基坑图

土层性质指标：

上层土体：重度=18.2kN/㎡，内摩擦角=19.2°，粘聚力=5kN/㎡；

下层土体：重度=17.3kN/㎡，内摩擦角=8°，粘聚力=12kN/㎡。

基坑边坡约1:2.7.开挖过程中正遇连续降雨,土体位移,坡顶产生裂缝,危及安全施工。紧急磋商后,决定暂停挖土,抢灌半段底板混凝土,并随即回填压载等措施消除滑坡险情。采用TPS2.0验算土坡稳定系数为0.9865134337,安全系数偏低。这是按二十冶总工“张惠甸”提供资料计算。

6.      日本竞赛题

日本<土木施工>９３年第５期组织土质（斜面安定）软件竞赛，有５份软件参赛，计算出的稳定安全系数分别是：1.014、  0.991、   1.017、   0.996、   1.026。

用TPS2.0计算,土坡稳定安全系数为1.009089092。

设计土坡需连续计算二至三天，受袖珍机运算速度慢及内存容量小的影响，TPS2.0的运算能力受到限制,部分功能未能开发,有待向微机移植。