浅论基于能量原理的有限元强度折减法分析边坡稳定

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1、同济大学土木工程学院硕士学位论文基于能量原理的有限元强度折减法分析边坡稳定姓名：张斌申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：钟才根20080301摘要有限元法对边坡稳定问题的分析优势明显，相对于传统极限平衡法的过多假设而可以考虑影响边坡稳定的多数主要因素。有限元强度折减法在边坡稳定分析中的应用正逐渐受到重视，但是这种方法目前在工程中的应用还不成熟。本文针对此种方法的相关问题进行了研究，主要工作包括：(1)首先介绍了边坡稳定安全系数的定义、有限元模拟边坡的实现要点和有限元强度折减法的基本思路；对比分析各种

2、边坡失稳判别准则；以澳大利亚计算机应用协会(ACADS)的均质土坡考题为算例分析有限元强度折减法的可行性。(2)建立了基于结构分析的能量准则的边坡失稳判别方法；用该失稳判别方法为基础的有限元强度折减法对二维算例边坡进行计算分析，讨论坡体的位移在折减过程中的变化与边坡滑动面的位置。(3)分析了采用不同屈服准则的计算结果间相互转换的原理，并提出相应的公式，以算例验证其可行性；分析了材料强度参数岩土粘聚力C、内摩擦角妒、剪胀角lf，、弹性模量E、泊松比'，以及二维平面应变假设的对安全系数计算的影响；通过正交试验

3、方法分析各种参数影响的大小。(4)对一路堑边坡工程实例的开挖前后和加固后几个不同工况应用结合了本文提出的失稳判别准则的有限元强度折减法进行了稳定分析，初步探讨了本文方法应用于工程实践的可行性和效果。最后，关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。关键词：边坡稳定，有限元，强度折减法，能量准则，屈服单元层，失稳判别AbstractAscomparedwiththetraditionalcriticalequilibriummethod，thesuperiorityofthefiniteelementmehtod

4、inslopestabilityanalysisisobvious，becauseitcananalysetheeffectofmostofthemajorfactorsinslopestabilityanalysis．Tothisday,Thefiniteelementmethodbasedonthestrengthreductiontechniquehavebeenincreasinglyappliedtothenumericalanalysisofslopestability,however,thi

5、smethodhasnotbeendevelopedinpractice．Inthisthesis，thekeyissuesrelatedtothesemethodsarediscussed．11lemaininvestigationsarecomposedofthefollowingparts．(1)Atfirst，thedefinitionofslopesafetyfactor,themainpointsofslopestabilityanalysisbyfruitelementmehthodandt

6、hebasicthoughtsoffiniteelementmethodbasedonthestrengthreductiontechniqueareintroduced．Severalfailureevaluationcriterionsarediscussed．nefeasibilityoffiniteelementmethodbasedonthestrengthreductiontechniqueisanalysedwiththehomogeneoussoilslopemodelofACADS．(2

7、)Afailureevaluationcriterionisdevelopedfromtheenergyruleofstructureanalysis．nemodelsoftwodimentionalslopeareanalysedbyfiniteelementmethodwiththefailureevaluationcriterionputforwardinthisthesis．Thedisplacementofslopeintheprocessofstrengthreductionandthepos

8、itionofslidingsurfacearediscussed．(3)Thetheoryoftransformintheresultscalculatedbasedondifferentyieldcriterionsisanalysed．Thecorrelationformulaearebroughtforward，andthefeasibilityisvalidatethroughmodelanalysis．耽einfe