強度折減有限元法對均質(zhì)土坡的二維與三維穩(wěn)定性分析.pdf

1、邊坡穩(wěn)定分析的有限元抗剪強度折減法利用不斷降低巖土體強度使邊坡達到極限破壞狀態(tài)，從而直接求出滑動面位置與邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)。該方法十分貼近工程設(shè)計，使邊坡穩(wěn)定分析進入了一個新的時代。 本文首先從定性和定量兩個角度介紹了邊坡的分析方法，然后介紹了有限元的基本理論、彈塑性理論以及非線性分析方法。接著本文運用大型有限元軟件ANSYS作為計算分析工具，對以下問題進行了深入的討論和分析，并得到了有益的結(jié)論： 1．利用基本算例在只有重

2、力荷載作用下，分別對強度折減有限元法如何計算與分析二維與三維邊坡的穩(wěn)定性進行了詳細(xì)并深入的介紹，并通過與極限平衡法對比證明了該方法分析邊坡穩(wěn)定性的可行性。 2．從平面應(yīng)變角度出發(fā)，通過對只有重力作用下均質(zhì)土坡穩(wěn)定性分析的眾多算例，較為全面地討論了各種因素對強度折減有限元法計算得到的安全系數(shù)精度的影響并給出了提高精度的建議。結(jié)果表明：在采用強度折減有限元法計算邊坡安全系數(shù)時建議采用摩爾一庫侖等效面積圓(即DP4)屈服準(zhǔn)則，并且文中

3、給出了不同屈服準(zhǔn)則下安全系數(shù)的轉(zhuǎn)換公式以及轉(zhuǎn)換表。并且通過算例證明選用數(shù)值不收斂做為失穩(wěn)判據(jù)的合理性與廣泛性。在強度折減中，不僅要對粘聚力與內(nèi)摩擦角進行折減，還要對泊松比進行折減。另外，在影響邊坡穩(wěn)定的四大參數(shù)中，發(fā)現(xiàn)內(nèi)摩擦角對折減系數(shù)法計算精度的影響最大，所以建議當(dāng)摩擦角較大時，應(yīng)該以極限平衡法算出的安全系數(shù)值為主要參考值。 3．從三維角度出發(fā)，通過對均布荷載作用下，邊坡在不同荷載作用面積、不同荷載作用長寬比以及不同荷載作用位

4、置等多種工況對邊坡安全系數(shù)以及破壞機理的影響進行了研究并與二維極限平衡法、二維有限元強度折減法以及能量法的計算結(jié)果進行了對比。結(jié)果表明：強度折減有限元法能夠準(zhǔn)確、有效地應(yīng)用到三維邊坡穩(wěn)定性分析中；三維邊坡的穩(wěn)定安全系數(shù)隨著荷載作用面積與作用長寬比的增大而逐漸減小；隨著荷載離邊坡坡頂邊緣越遠，’安全系數(shù)也越大。另外，指出三維邊坡并不是每一個截面的滑移帶位置與大小都相同，所以采用平面應(yīng)變簡化法過于保守，建議對于一些重要工程應(yīng)該補充邊坡的三維