基于有限元边坡稳定参数敏感性分析

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1、北京工业大学硕士学位论文有限元边坡稳定参数敏感性分析姓名：高志辉申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：蒋和洋;冯吉利20070501摘要边坡稳定性评价是岩土工程的基本问题。边坡稳定的合理评定及其设计，对我国经济建设和人民生命财产安全具有重要意义。目前边坡稳定分析仍使用传统的极限平衡法，尽管这种方法已经使用了几十年，但是其仅适用于简单边坡的稳定性评估。而有限元法则可全面考虑诸如边坡几何形状、土体本构模型和非线性加载等复杂因素，尤其是在有限元中灵活利用强度折减法，使复杂的边坡稳定分析评价也易于实现。本文适应这一趋势，对其中一些问题进行了有

2、益的探讨。本文在ABAQUS非线性有限元平台上实现了边坡稳定强度折减法。对各种临界破坏状态判据进行讨论，建议利用边坡内某点水平位移与折减系数的关系曲线突变的临界状态评定准则，并在拐点不明显的情况结合塑性应变分布来计算边坡的安全系数。滑裂面的位置可通过塑性应变的分布来确定。算例分析的结果表明，计算得到的安全系数和滑裂面位置与传统的极限平衡法计算的结果十分接近。之后，本文对边坡有限元稳定分析过程中土体主要参数的敏感性进行数值对比分析。对ABAQUS提供的不同屈服准则在平面应变条件下进行了相互匹配，并比较了不同屈服准则对安全系数计算的影响。最后

3、通过ABAQUS有限元方法对一具体的土钉支护边坡进行分析和优化设计，认为护坡网与土钉共同防止了边坡失稳，对不同材料性质的土坡，两者所起的作用程度不同。本文研究结果对于边坡稳定分析及支护设计具有参考价值。关键词：有限元边坡稳定参数敏感性强度折减技术安全系数ABSTRACTStabilityevaluafionofgeoteehnicalslopeplayslnlimportantrolenotonlyingeotechnicalengineeringpractice,butalsoinOUreconomicdevelopment．Stabi

4、lityanalysesfilecommonlyperformedby仃adi“onallimitequilibriumapproachesinpracticeup-to．．date．Butitisnotedthatthesetradi廿onalapproachesaleonlyusedtosimpleslope．However,thefinitedementmethodbroadlyusedingeoteellniealengineeringc锄dealwithmorecomplexslopessuchascomplicatedslop

5、egeometry,advancedsoilmoddandnon-linearloads．Partieularly，thostrengthreductiontechniqueoffinitedementadvocatedinthethesisisfill'thordevdoptxitOevaluateslopestability．Asaconscqucnce,suchs订engthreductiontechniqueofthes10pestabilityhasbeenrealizedbyABAQUS．Severalkindsofcri蛀c

6、alfailurecriterion黜diseussed．nisadvisedthatthemaximumhorizontaldisplacementatsomepoin协intheslopeistakenasareducedcoefticientforobtainingtheeriticalfailurestate．Thesafetyfactoroftheslopecallbeestimatedbythedistributionoftheplas矗estrain．Thepositionofslidingb'ul'facealsoCall

7、becomputedbysuchadistribution．Thosafetyfactorbythismethodisfairlydo∞totheresultofthetraditionallimitequilibriummethod．Thenmeehaniealparametersaffectedtoslopestabilityhavebeeninvestigated．Moreovel',itisaIsodiscussedthattheseveralyicldcriterionsinABAQUSa阳relatedwiththeircor

8、respondingsafetyfactors．Finely,anailedslopeisevaluatedandoptimized．Simulatingresultsshowthatthep