贵州某机场边坡稳定性有限元分析

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1、贵州某机场边坡稳定性有限元分析案例说明边坡稳定性计算分析的方法有很多，目前使用较多的主要有极限平衡法（LEM）、极限分析法（LAM）和有限元法（FEM）。有限元强度折减法是边坡稳定性问题中经常采用的有限元分析方法。强度折减法的基本原理是将坡体强度参数（粘聚力和内摩擦角值）同时除以一个折减系数F，得到一组新的值，然后作为新的材料参数输入，再进行试算，利用相应的稳定判断准则，确定相应的F值为坡体的最小稳定安全系数，此时坡体达到极限状态，发生剪切破坏，同时又可得到坡体的破坏滑动面。本文将以贵州某机场边坡为分析案例，介绍如何采用GEO

2、5岩土工程有限元分析模块对边坡稳定性进行数值分析。工程概况本文取边坡变形较大、裂缝发育、坡脚鼓胀较为严重部位的边坡剖面作为典型剖面进行稳定性分析及加固设计。图1边坡计算模型边坡岩土层的物理力学参数如下。表1岩土材料参数表重度弹性模量泊松饱和重度内摩擦黏聚力岩土层γE比γ角cef（kN/m3）（MPa）ν（kN/m3）φef（°）（kPa）杂填土19.020.00.3820.012.09.0素填土21.020.00.3222.020.019.0粉质粘土18.918.00.3519.513.024.0基岩23.020000.00.

3、2023.040.0100.0计算流程本案例采用GEO5岩土工程有限元分析模块进行分析，共分为以下三个计算流程：1)工况阶段[建模]：分析设置、添加岩土材料、建立几何模型及生成网格等。2)工况阶段[1]：天然条件下的边坡稳定性分析。3)工况阶段[2]：地下水条件下的边坡稳定性分析。工况阶段[建模]GEO5为用户提供了便捷的建模方法，用户可以使用软件自带的建模工具进行边坡地层建模，也可以直接导入在CAD等软件中已经建好的模型文件。因为事先我们已经建好了DXF边坡模型文件，所以在这里我们选择直接导入。点击【文件】菜单，选择【导入】

4、>【将DXF文件以多段线导入】，在Windows资源管理器中选择并打开DXF文件，在弹出的窗口中根据需要进行设置，在【图层列表】中保持地层线图层的勾选，其它选项选择默认即可。图2导入地层模型这样就将边坡模型成功导入到软件之中，在【分析设置】中选择分析类型为“边坡稳定分析”。图3分析设置接着为边坡地层设置岩土材料。在【岩土材料】界面中，根据表1《岩土材料参数表》添加岩土材料，所有岩土的材料模型均选择为“Drucker-Prager模型”。图6添加岩土材料岩土材料添加完成以后，在【指定材料】界面中将材料指定给各自对应的地层。图7指

5、定岩土材料指定完岩土材料以后即可对模型进行网格划分操作，点击【网格生成】命令，在【网格生成】设置界面中设置网格边长为4.0m，勾选网格平滑，最后点击【启动网格生成】按钮，稍等片刻便可完成网格划分操作。图8生成网格工况阶段[1]点击进入工况阶段[1]，在本工况中计算分析边坡在自然条件下的稳定性。在【分析】界面中点击【开始分析按钮】，通过一段时间的求解即可得到边坡在天然条件下的安全系数和潜在滑动面位置。计算所需要的时间取决于用户计算机性能和网格疏密程度，网格越密，计算需要的时间也就越长。图9边坡塑性应变分布云图计算结果显示自然条件

6、下边坡稳定性安全系数为1.05，边坡已经接近滑动破坏临界状态。从边坡塑性应变分布云图中可以看到塑性应变比较集中的区域呈带状分布，这条区域带就代表了边坡潜在的滑动破坏区域。工况阶段[2]添加工况阶段[2]，在本工况中计算分析地下水条件下边坡的稳定性。在【地下水】设置界面中，选择地下水类型为“地下水位”，点击输入按钮，根据边坡内部水位监测结果绘制地下水位线。图10添加降雨条件在【分析】界面中点击【开始分析按钮】，通过一段时间的求解即可得到地下水条件下边坡的安全系数和潜在滑动面位置。计算结果显示边坡的安全系数为0.90，表明边坡局部

7、已经处于失稳状态。图11地下水条件下边坡塑性应变分布云图案例总结本案例中，我们演示了如何使用GEO5岩土工程有限元分析模块对边坡稳定性进行计算分析，有兴趣的朋友可以将计算得到结果与极限平衡法计算得到结果进行比较。