基于強度折減法的邊坡穩(wěn)定性分析方法研究.pdf

1、在邊坡穩(wěn)定性分析方法中，基于強度折減的邊坡穩(wěn)定分析方法既具有數(shù)值方法適應(yīng)性廣的優(yōu)點，又具有有限元分析法貼近巖土工程設(shè)計，實用性強的優(yōu)點。20世紀末前后，國際上發(fā)表了多篇有關(guān)文章，研究了有限元強度折減法求解均質(zhì)土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)Fs，由于一些算例得到的結(jié)果與傳統(tǒng)方法求解結(jié)果比較接近，逐漸得到學(xué)術(shù)界的認可，有些國外學(xué)者認為有限元強度折減法使邊坡穩(wěn)定分析進入了一個新的時代。然而，土體材料有2個強度指標c和tan(Φ)，采用一個強度安全系數(shù)，意

2、味著兩個指標按同一比例下降，而實際土體并非這樣。本文對于這一問題進行了研究，力求能夠找到一種合理的折減方法解決上述不足。本文的主要工作及結(jié)論包括：
　　 (1)對邊坡穩(wěn)定性分析的傳統(tǒng)計算方法，包括極限平衡法，極限分析法，有限元法等做了較為系統(tǒng)的分析與總結(jié)，并著重介紹了有限元強度折減法的基本原理和研究進展，通過與傳統(tǒng)計算方法的對比闡述其優(yōu)點。
　　 (2)介紹了大型有限元計算軟件ANSYS，及其在邊坡穩(wěn)定分析中的應(yīng)用。

3、r>　　 (3)通過三軸儀及直剪儀得出土坡的原狀土及重塑土的抗剪強度參數(shù)和土體的殘余強度。運用Geo-studio中的slope模塊，計算邊坡的安全系數(shù)。用于后續(xù)不同折減方法算得的安全系數(shù)作比較。
　　 (4)用有限元計算軟件ANSYS對甘肅某一均質(zhì)土坡建立二維模型，用不同的折減方法計算邊坡的安全系數(shù)。首先研究了網(wǎng)格密度和單元類型對均質(zhì)土坡的安全系數(shù)的影響。然后對滑帶上土體同時折減強度參數(shù)c和(Φ)值，求出達到臨界破壞時的折減

4、系數(shù)，即為邊坡安全穩(wěn)定系數(shù)。通過計算結(jié)果分析可認為，對于均質(zhì)土坡而言，平均每10m2內(nèi)的單元數(shù)為6.898時，網(wǎng)格密度對邊坡的安全系數(shù)的影響已經(jīng)不明顯。對滑帶上的土體進行強度折減，能夠切合實際地反映土坡的安全穩(wěn)定系數(shù)，且能夠得到較為準確的滑帶上土體的變形。
　　 (5)在整個模型區(qū)域內(nèi)對強度參數(shù)進行不同步折減，分別先折減c，折減到殘余強度和重塑土強度的c值，然后對(Φ)進行折減，使邊坡進入臨界破壞狀態(tài)，取對c和(Φ)相對較小的折

5、減系數(shù)為此邊坡的安全穩(wěn)定系數(shù)。計算結(jié)果表明，對于均質(zhì)土坡而言，先折減c值到其殘余強度，然后折減(Φ)直到邊坡達到臨界破壞的方法分析邊坡穩(wěn)定性，能夠更接近極限平衡法計算所得的結(jié)果。
　　 (6)只對滑帶上土體的強度參數(shù)進行不同步折減，分別先折減c，折減到殘余強度的c值，保持c值不變，然后對(Φ)進行折減，使土坡達到臨界破壞狀態(tài)，取對c和(Φ)相對較小的折減系數(shù)為此邊坡的安全穩(wěn)定系數(shù)。計算結(jié)果表明，此折減方法既能夠得到與極限平衡法較