邊坡穩(wěn)定分析的有限元極限平衡法原理及程序?qū)崿F(xiàn).pdf

1、邊坡失穩(wěn)是嚴(yán)重的災(zāi)害，對(duì)人類的生命財(cái)產(chǎn)帶來重大的威脅，邊坡穩(wěn)定性分析有著重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)社會(huì)價(jià)值。邊坡穩(wěn)定的主流分析方法有條分法和有限元強(qiáng)度折減法。條分法依賴條間力假定，并且在復(fù)雜條件下存在尋找臨界滑動(dòng)面的困難。而有限元強(qiáng)度折減法存在本構(gòu)模型選擇及安全系數(shù)判定準(zhǔn)則等方面的爭議。
　　本文探討了有限元極限平衡法分析邊坡穩(wěn)定的可能性。有限元極限平衡法是基于有限元計(jì)算應(yīng)力場的極限平衡法，它避免了條分法條間力的假定和有限元強(qiáng)度折減法安

2、全系數(shù)判定爭議;將極限平衡分析和有限元應(yīng)力場結(jié)合，計(jì)算邊坡的安全系數(shù)。
　　有限元極限平衡法的思路是:首先采用有限元分析軟件計(jì)算邊坡的應(yīng)力應(yīng)變場，得出邊坡網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)和高斯點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變信息;然后根據(jù)邊坡的應(yīng)力應(yīng)變和邊坡的網(wǎng)格，采用雙線性插值，便可求出邊坡中指定的滑裂面的應(yīng)力信息，進(jìn)而根據(jù)極限平衡原理求出該滑裂面的安全系數(shù);最后改變滑裂面的位置，搜索最危險(xiǎn)滑動(dòng)面，得出邊坡的安全系數(shù)。
　　本文根據(jù)有限元極限平衡法的原理，利用C＃語

3、言編寫了相應(yīng)的計(jì)算程序。該程序首先讀入有限元應(yīng)力應(yīng)變場，然后對(duì)指定的直線滑面、圓弧滑面進(jìn)行安全系數(shù)計(jì)算，并實(shí)現(xiàn)了臨界滑裂面的搜索和邊坡穩(wěn)定系數(shù)的求解。
　　筆者將新開發(fā)的有限元極限平衡法計(jì)算程序用于土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析，并將其計(jì)算結(jié)果和條分法，有限元強(qiáng)度折減法進(jìn)行比較，獲得了如下結(jié)論:
　　1.有限元極限平衡法對(duì)邊坡穩(wěn)定性評(píng)估的結(jié)果和傳統(tǒng)條分法和有限元強(qiáng)度折減法計(jì)算結(jié)果相近，可以作為條分法和強(qiáng)度折減法評(píng)估邊坡穩(wěn)定性的有效補(bǔ)充。

4、
　　2.有限元極限平衡法對(duì)邊坡穩(wěn)定性的評(píng)估受到有限元應(yīng)力場的影響，基于彈性解應(yīng)力場的計(jì)算結(jié)果相近于傳統(tǒng)條分法計(jì)算結(jié)果，而基于塑性解應(yīng)力場的計(jì)算結(jié)果更相近于有限元強(qiáng)度折減法計(jì)算結(jié)果。
　　本文還進(jìn)行了大變形分析方法用于邊坡穩(wěn)定性分析的嘗試。對(duì)于變形較大的邊坡工程，采用小變形有限元的模擬往往不收斂，導(dǎo)致模擬不能進(jìn)行下去，而使用采用應(yīng)力插值和網(wǎng)格重劃分技術(shù)的Afena軟件，能夠直接模擬得到邊坡失穩(wěn)后的幾何形式，準(zhǔn)確評(píng)估邊坡穩(wěn)定的