有限元強(qiáng)度折減法計(jì)算土坡穩(wěn)定安全系數(shù)的研究.pdf

1、在邊坡穩(wěn)定性分析中，相比于傳統(tǒng)的極限平衡法、極限分析法等，有限元強(qiáng)度折減法具有明顯的優(yōu)勢(shì)。這主要體現(xiàn)在其無須事先假定滑動(dòng)面的形狀和位置，只需通過不斷降低邊坡巖土體強(qiáng)度參數(shù)，進(jìn)而使邊坡巖土體因抗剪強(qiáng)度不能抵抗剪切應(yīng)力而發(fā)生破壞，并最終得到邊坡的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面及相應(yīng)的安全系數(shù)。有限元強(qiáng)度折減法兼有數(shù)值分析方法和傳統(tǒng)的極限平衡方法的優(yōu)點(diǎn)。但此法還存在諸多問題需解決，基于此，本文以均質(zhì)土坡為例，采用有限元強(qiáng)度折減法對(duì)其在計(jì)算土坡穩(wěn)定安全系數(shù)方面的

2、應(yīng)用進(jìn)行了研究，得到了一些結(jié)論，提出了一些改進(jìn)方法，具體內(nèi)容如下： ①選用理想彈-塑性本構(gòu)模型和非關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則可以滿足工程精度的要求。 ②根據(jù)各D-P屈服準(zhǔn)則在π平面上投影圓的半徑表達(dá)式，提出了一種各D-P屈服準(zhǔn)則相互轉(zhuǎn)化的新的關(guān)系式：不同的D-P屈服準(zhǔn)則在π平面上投影圓的半徑之比即為對(duì)應(yīng)的D-P屈服準(zhǔn)則所求安全系數(shù)的比值，由于此比值只與土體的內(nèi)摩擦角有關(guān)，為便于應(yīng)用ANSYS程序采用不同D-P屈服準(zhǔn)則求解邊坡安全系數(shù)時(shí)

3、查用，本文列出了常用內(nèi)摩擦角值對(duì)應(yīng)的各種D-P屈服準(zhǔn)則所得均質(zhì)土坡安全系數(shù)的轉(zhuǎn)化表格。用工程實(shí)例驗(yàn)證了本文得出的各D-P準(zhǔn)則間轉(zhuǎn)換關(guān)系的正確性。 ③結(jié)合工程實(shí)例比較了三種計(jì)算工況下各D-P屈服準(zhǔn)則的計(jì)算結(jié)果，結(jié)論表明采用平面應(yīng)變條件下和非關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則（ψ=0）下的摩爾匹配D-P準(zhǔn)則作為均質(zhì)土坡的屈服準(zhǔn)則最為合適。 ④以工程實(shí)用為目的，得出了各種參數(shù)取值的常用標(biāo)準(zhǔn)。 ⑤研究了有限元強(qiáng)度折減法中邊坡失穩(wěn)的判據(jù)。目前在

4、這方面尚沒有一致的認(rèn)識(shí)。本文結(jié)合有限元計(jì)算時(shí)邊坡破壞特征和邊坡失穩(wěn)在有限元計(jì)算中的具體體現(xiàn)，提出：在用有限元強(qiáng)度折減法計(jì)算土坡穩(wěn)定安全系數(shù)的實(shí)踐中，可根據(jù)滑面上節(jié)點(diǎn)的位移和塑性應(yīng)變是否產(chǎn)生突變，滑面上節(jié)點(diǎn)的位移和塑性應(yīng)變的量值的大小是否無限制發(fā)展來判斷邊坡是否失穩(wěn)破壞；也可以從迭代過程中力和位移的收斂曲線的發(fā)展趨勢(shì)來判斷邊坡是否穩(wěn)定。本文作者認(rèn)為：?jiǎn)我灰揽恳环N邊坡失穩(wěn)判據(jù)來判斷邊坡是否失穩(wěn)和何時(shí)失穩(wěn)是不可靠的，在具體工程實(shí)踐中，應(yīng)綜合考

5、慮計(jì)算不收斂、塑性區(qū)從坡角到坡頂貫通和特征點(diǎn)位移突變這三種失穩(wěn)判據(jù)，并結(jié)合邊坡破壞特征和邊坡失穩(wěn)在有限元計(jì)算中的具體體現(xiàn)來對(duì)邊坡是否失穩(wěn)和何時(shí)失穩(wěn)進(jìn)行綜合判定。采用綜合判定的理念，可能可以為解決目前關(guān)于有限元強(qiáng)度折減法中邊坡的失穩(wěn)判據(jù)存在的爭(zhēng)議和不一致看法提供一條途徑。 ⑥不同計(jì)算參數(shù)對(duì)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算精度的影響：強(qiáng)度參數(shù)粘聚力C和內(nèi)摩擦角φ對(duì)邊坡的影響較大；剛度參數(shù)E和v對(duì)邊坡安全系數(shù)的影響較小，其影響甚至可以忽略不計(jì)，條件是土