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)是嚴重的災(zāi)害，對人類的生命財產(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)價值和經(jīng)濟社會價值。邊坡穩(wěn)定的主流分析方法有條分法和有限元強度折減法。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面的困難。而有限元強度折減法存在本構(gòu)模型選擇及安全系數(shù)判定準則等方面的爭議。
　　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算邊坡的應(yīng)力應(yīng)變場，得出邊坡網(wǎng)格節(jié)點和高斯點的應(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，搜索最危險滑動面，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)的計算程序。該程序首先讀入有限元應(yīng)力應(yīng)變場，然后對指定的直線滑面、圓弧滑面進行安全系數(shù)計算，并實現(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算程序用于土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析，并將其計算結(jié)果和條分法，有限元強度折減法進行比較，獲得了如下結(jié)論:
　　1.有限元極限平衡法對邊坡穩(wěn)定性評估的結(jié)果和傳統(tǒng)條分法和有限元強度折減法計算結(jié)果相近，可以作為條分法和強度折減法評估邊坡穩(wěn)定性的有效補充。

4、
　　2.有限元極限平衡法對邊坡穩(wěn)定性的評估受到有限元應(yīng)力場的影響，基于彈性解應(yīng)力場的計算結(jié)果相近于傳統(tǒng)條分法計算結(jié)果，而基于塑性解應(yīng)力場的計算結(jié)果更相近于有限元強度折減法計算結(jié)果。
　　本文還進行了大變形分析方法用于邊坡穩(wěn)定性分析的嘗試。對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，準確評估邊坡穩(wěn)定的