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1、边坡工程GEOTECHNICALENGINEERINGWORLDVOL.11No.2边坡滑裂面及安全系数确定方法的研究123杨令强孟祥明马静(1.济南大学土建学院2.潍坊市白浪河水库管理局3.济南大学控制学院)摘要根据边坡工程渐进破坏的理论,利用破坏追踪的方法得到最大可能滑裂面的位置,然后利用可靠度理论得到相应的失效概率,并把失效概率进一步转化为安全系数,与定值法计算结果进行比较,通过一个均质土坝的算例,验证该方法是可行的,并将所得的结果与Bishop法、降低强度法和增加容重法进行了对比,结果表明本文采用的方法与Bishop法及降低强度法相近,但与增加容重法相
2、比相差较远。关键词渐进破坏破坏追踪滑裂面边坡稳定分析的重点在于准确确定滑裂面的位敲、验证,因为上述方法假定土体破坏时,塑性区各置,其次在于稳定安全系数的计算。对于滑裂面的点的剪应力同时达到抗剪强度,这种情况只有对理位置一般是工程师根据工程经验假定一系列的滑裂想塑性体和应变硬化材料才有可能,对于大多数土面,然后利用极限平衡理论求得边坡的稳定安全系体,土体内的应力是不均匀的,应力大的点总是先超数,工程师的经验固然可贵,但毕竟有很大的随意性过强度指标而破坏。并且以上所有方法都不能准确和因人而异的差别,操作性不强,随着计算机技术和表示边坡在达到极限状态时的变形过程,因
3、此,还应数值计算方法的发展,很多数值计算方法逐步应用从岩土体的本构关系和强度演化规律入手来寻找一到边坡工程中来,采用有限元法分析,可以不必事前比较合适的确定滑裂面的方法。知道破坏面的形状或位置,假定破坏自然地发生在土工结构的安全系数一般定义为结构所具有的土的抗剪强度不能抵抗剪应力的地带,并且有限元承载力与承受荷载所需要的承载力之比,土工结构法提供了应力变形的全部信息,因此有限元法在边安全系数的计算,特别是土坡稳定安全系数的计算,[1]坡工程中得到广泛的应用,Zou等人采用有限元一般采用极限平衡理论,这种方法包括两个方面:一法分析土坡稳定安全系数,计算土坡内各点
4、的应力,是对设定的破坏滑移面计算安全系数,这方面的计而破坏面的确定是用动态规划法。也有用逐渐增大算方法有Bishop方法、Janbu方法、Spencer方法等;土的容重使边坡到达极限状态,但增加容重时,土中二是寻找真正的破坏面以给出最小安全系数,这方正应力也相应增大。而土是一种摩擦材料,在正应面最简单的方法是取不同的破坏面进行计算、比较。力增大时其抗剪强度也增大,所以,对此类土工结近年来又采用运筹学的一些方法,最简便的是非线性规划中的单纯形法,也有人用动态规划方法。极构,增大土的容重未必会使其达到极限状态,因此利限平衡方法的一个局限是对较复杂的土工结构,计用这
5、种方法确定的滑裂面位置是值得商榷的。宋二祥教授[2]提出计算过程中将土的强度参数(内摩擦算较困难。随着有限元法的广泛应用,它也被用来分析土坡的稳定问题,目前有限元计算安全系数的角和内聚力)逐步降低而使结构达到极限状态,在方法有geo-slope中建议的方法、动态规划法、模式计算的过程中给出位移增量的等值线,位移增量等搜索法等,实际上上述方法都是基于有限元应力场值线最密处既是滑裂面的位置,但强度折减法将强的搜索方法,其实安全系数本身没有意义,是一个相度参数(粘聚力和摩擦角)均按同一比例进行折减,对值,只有相互比较才有意义。本文利用有限元结没有考虑岩土体的真实变形
6、破坏机制,粘聚力在变合可靠度理论提出边坡稳定的安全度量,并与其他形很小时就丧失能力,而摩擦强度在变形很大时也的安全系数对比,说明安全系数的工程意义。发挥作用,并且强度折减法中关于边坡失稳的判据大致有三种,一是计算是否收敛,二是位移是否发生突变,三是塑性区贯通,这三种方法都有待进一步推1收稿日期22007-07-0952岩土工程界第11卷第2期边坡工程的方向,该单元变为物理正交异性处理破坏单元,其1边坡渐进破坏及滑移失稳的概念弹性关系矩阵为:按连续体力学的概念,边坡的失稳滑移破坏就000000是无限个不连续点的集合,然而用有限元法分析连dc22dc23000续体
7、力学问题,则边坡的破坏过程就应当是有限个dc33000不连续点的集合。边坡中点的应力状态是不同的,Dcf=对dc4400(4)应力大的点总是先超过强度(剪切变形极限)指标称[3]而破坏,因此边坡的失稳是一渐进破坏的过程。dc550按有限元法分析边坡的效应场、功能函数场或可靠dc66度指标场,记录可靠度指标的最小值及相应的失效2d12E概率,然后指定可靠度指标最小单元破坏,原来该单式中:dc22=d22-=,d111-L元承担的应力将转化到其他未破坏的单元上,应力2d13E发生重分布,因此重新计算与该单元有关的刚度矩dc33=d33-=2,d111-L阵,组装总
8、刚,再次计算边坡的效应场、功能函数场2
