基于滑移线法边坡临界滑动面搜索方法的研究

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1、TheresearchonthemethodabouttrackingthecriticalslidingsurfaceoftheslopewiththesliplinetheoryADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangChangyeSupervisor：Prof.LiTongluChang’anUniversity,Xi’an,China本文受国家自然科学基金项目（40972182）“灌溉诱发的黄土滑坡-泥流形成机理及预测判据研究”和（41172256）“考虑地表水沿裂隙浸入作用的黄土斜坡稳定

2、性分析”资助。摘要本文在前人工作的基础上，将有限元计算和滑移线理论相结合，利用弹塑性有限元法计算出边坡的应力场，提取边坡有限元模型中每个单元的应力分量，结合滑移线理论，利用单元的插值函数和节点应力作出边坡的滑移线场，进而确定边坡的临界滑动面。本文研究的主要内容和成果如下：1、建立二维边坡模型，利用理想弹塑性有限元法计算得到边坡应力场，通过给定起点和定步长追踪的方法，用FORTRAN程序实现了滑移线追踪的算法，并利用滑移线上的正应力计算相应稳定系数，稳定系数最小的滑移线即是临界滑动面。2、弹塑性有限元计算结果在临近边坡顶部和坡面处存在着应力异常，异常的应力结果直接影响滑

3、移线的方向，从而影响整条滑移线的走向。适当增大有限元单元的网格可以消除有限元结果异常对程序搜索滑移线的影响。离坡顶较近单元由于重力较小，因此对误差的较为敏感，一个很小的误差容易造成起点的滑移线方向发生偏转，起点滑移线的方向影响整条滑移线的位置。所以滑移线的起点不要选择坡顶，但是尽可能离坡顶较近。3、通过追踪不同条件下的滑移线可知，影响滑移线位置主要因素包括：滑移线上两点间的步长、有限元划分的网格尺寸及流动法则。步长对滑移线的形状和位置影响较大，通过不断的减小步长进行试算发现，刚开始步长减少时，滑移线的位置和形状变化较大，当步长减小到一定值再继续减小时，滑移线的形状和位

4、置变化不大，因此在搜索边坡的滑移线场时，应该取不同的步长值进行试算。而网格尺寸和流动法则对搜索临界滑动面的影响相对较小。4、利用野外测量的三亩台滑坡地形图恢复其滑前地形，建立二维模型进行弹塑性有限元分析，结合本文中追踪滑移线的方法搜索出其临界滑动面，表明搜出的滑面和野外调查确定的滑面位置基本一致。关键词：有限元模拟，滑移线理论，影响因素，临界滑动面iAbstractInthispaper,finiteelementmethodwascombinedwithslip-linetheoryonthebasisoftheexistingachievements.Thestr

5、essfieldoftheslopewascalculatedbyelastic-plasticfiniteelementmethod,andthestresscomponentsofeachelementwerecollected.Theslip-linefieldoftheslopewasgotbyusingtheinterpolationfunctionandnodestressoftheelement,andthecriticalslipsurfaceoftheslopewasdeterminedintheend.Themaincontentsandresul

6、tsareasfollows.1.Thetwo-dimensionalslopemodelwasbuiltandthestressfieldoftheslopewascalculatedbytheidealelastic-plasticfiniteelementmethod,thealgorithmoftrackingslip-linewascomposedbyFORTRANprogramwhengivingthestartingpointandfixingthelengthofstep.Thecorrespondingstabilitycoefficientswer

7、ecalculatedbyusingthenormalstressofthesliplines,andthesliplinewiththesmalleststabilitycoefficientisthecriticalslipsurface.2.Theresultofelastic-plasticfiniteelementcalculationshowsthatthereisstressabnormalitynearthetopandsurfaceoftheslope,whichcandirectlyaffecttheorientationofsl