考虑张拉与剪切破坏的土坡稳定数值分析

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1、第27卷第2期岩石力学与工程学报Vol.27No.22008年2月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringFeb.，2008考虑张拉与剪切破坏的土坡稳定数值分析1213戴自航，刘志伟，刘成禹，何满潮(1.福州大学岩土工程研究所，福建福州350002；2.福建省电力勘测设计院，福建福州350003；3.中国矿业大学力学与建筑工程学院，北京100083)摘要：论述边坡失稳是滑动土体受张拉和剪切的复合破坏行为，而不是单一剪切破坏的结果，并探讨适用于岩土材料的张拉Mohr-Coulomb剪切复合破坏准则。在采用现行

2、只含单一剪切破坏材料模型的大型有限元程序进行土坡稳定分析时，可通过二次程序开发加入此张拉–剪切复合破坏材料模型，或在数值计算中以剪切破坏区与张拉破坏区刚好连通作为边坡失稳破坏判据2种方法来考虑土体的张拉破坏。采用有限元法和快速拉格朗日有限差分法对7种形式的土坡进行了数值模拟分析与比较。计算结果表明，在考虑土体张拉–剪切复合破坏条件下，2种数值计算方法的分析结果相当。由于土体的抗拉强度小于抗剪强度，因而在不考虑土体的张拉破坏条件下，计算所得边坡稳定安全系数均可能较理论结果偏高1%～10%，故在边坡稳定分析中考虑土体的张拉破坏是必要的。同时，获得了这7种形

3、式的土坡失稳时，对应张拉–剪切复合滑动面形状的规律性认识，可用来检验其他边坡稳定分析法所搜索到的最危险滑动面的合理性。关键词：边坡工程；边坡稳定；张拉和剪切；复合破坏准则；有限元法；有限差分法中图分类号：P642；O242文献标识码：A文章编号：1000–6915(2008)02–375–08NUMERICALANALYSISOFSOILSLOPESTABILITYCONSIDERINGTENSIONANDSHEARFAILURES1213DAIZihang，LIUZhiwei，LIUChengyu，HEManchao(1.InstituteofGeo

4、technicalEngineering，FuzhouUniversity，Fuzhou，Fujian350002，China；2.FujianInvestigationandDesignInstituteofElectricPower，Fuzhou，Fujian350003，China；3.SchoolofMechanicsandCivilEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Beijing100083，China)Abstract：Theauthorsconsiderthatunstabl

5、eslopesarecausedbycompositefailureoftensionandMohr-Coulombshearofslidingsoilmass，butnotcausedbysingleshearfailure.Thecompositefailurecriterion，whichisapplicabletorockandsoil，isdiscussed.Whentheprevailinglarge-scalefiniteelementprogramsthatonlythesingleshearmodelisincludedintheir

6、materialmodelsareusedtoanalyzesoilslopestability，therearetwowaystoconsidershearfailureofsoilmass.Theoneistoredevelopsubroutineofuser-definedmechanicalmodel，whichcanexpressthecompositefailurecriterionofsoils.Theotheristhatthejustconnectionbetweentheshearfailurezoneandtensionfailu

7、rezoneshouldberegardedasthecriterionofslidingfailureofsoilslopes.NumericalmodelinganalysisisperformedwithsevenkindsofsoilslopesbyusingthefiniteelementmethodandthefastLagrangianfinitedifferencemethod.Thecomparisonsshowthattheresultsfromthetwomethodsconsideringthecompositefailureo

8、ftensionandshearofsoilmasscoincideverywell.Sinc