基于强度折减法的边坡稳定性三维有限元分析

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1、第23卷第16期岩石力学与工程学报23(16)269026932004年8月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringAug.2004基于强度折减法的边坡稳定性三维有限元分析马建勋赖志生蔡庆娥徐振立(西安交通大学土木工程系西安710049)摘要将强度折减法应用于边坡稳定性分析中折减土体强度代入有限元程序进行计算直至计算不收敛此时的折减系数即为安全系数将强度折减法应用于边坡稳定性的三维分析结合工程实例基于强度折减法的边坡稳定性有限元法和传统极限平衡法的计算

2、结果对边坡稳定性二维分析和三维分析的结果进行了对比表明基于强度折减法的边坡稳定性三维有限元分析是可行的在边坡稳定性分析中为得到更符合实际情况的结果在有条件的前提下宜补充进行边坡稳定性三维分析关键词岩土力学边坡稳定性强度折减法有限元三维分析分类号TU457文献标识码A文章编号1000-6915(2004)16-2690-043DFEMANALYSISOFSLOPESTABILITYBASEDONSTRENGTHREDUCTIONMETHODMaJianxunLaiZhishengCaiQing¢eX

3、uZhenli(DepartmentofCivilEngineeringXi¢anJiaotongUniversityXi¢an710049China)AbstractByusingthestrengthreductionmethodintheanalysisonslopestabilitythesoilstrengthisreducedsothatthenumericalnon-convergenceoccursandthesafetyfactorisobtained.Thestrengthre

4、ductionmethodisappliedto3Danalysisonslopestabilityinthispaper.AtthesametimewithacasestudytheresultanalyzedbythetraditionalmethodiscomparedwiththatbystrengthreductionFEMandtheresultsof2Dand3Danalysesareanalyzed.ItisindicatedthatstrengthreductionFEMisap

5、propriatetostabilityanalysisofslopeand3Danalysisshouldbeusedinstabilityanalysisofslopeifitispossible.Keywordsrockandsoilmechanicsslopestabilitystrengthreductionmethodfiniteelement3Danalysis力-应变关系不考虑支挡结构的作用等等因此1前言传统分析方法不能得到滑体内的应力变形分布状况也不能求得岩体本身的变形和支挡结构

6、对边坡边坡稳定性分析的主要任务是进行边坡稳定性变形及稳定性的影响传统分析方法的这些先天缺计算评价当前边坡的稳定状态和可能的变化发展点使它在应用中受到一定的限制尤其在大型边坡趋势以便作为边坡整治工程设计的依据目前应和重要工程的边坡整治分析中大多仅用它作为初用于边坡稳定性分析的方法主要有基于极限平衡的步计算和估计而有限元法克服了传统分析法的不[13]传统法和有限元法传统的边坡稳定性分析方足不仅满足力的平衡条件而且还考虑了土体应法中为了便于分析计算的进行做了许多近似假力变形关系和支挡结构的作用能够得到边

7、坡在[45]设如假设一个滑动面不考虑土体内部的应荷载作用下的应力变形分布模拟出边坡的实际2003年1月5日收到初稿2003年7月4日收到修改稿作者马建勋简介男1961年出生现任教授博士生导师主要从事工程结构为故障诊断与诊活方面的研究工作E-mailmajx@mail.xjtu.edu.cn万方数据第23卷第16期马建勋等.基于强度折减法的边坡稳定性三维有限元分析•2691•滑移面正因为有限元法的这些优点近年来它已cc¢=广泛应用于边坡稳定性分析采用有限元法来分析Kætanjö边坡的稳定性时可分为二

8、维分析和三维分析目j¢=arcotç÷èKø前对边坡稳定性的有限元分析大多都集中于二维分通过逐步调整系数K得到不同的c¢j¢将析而二维分析的结果推广到实际边坡应用时往c¢j¢代入有限元程序反复分析边坡直至坡体往存在较大的误差基于这些原因本文探索一种达到临界状态坡体达到临界状态时的K值即作为用于边坡稳定性三维分析的强度折减有限元法以边坡稳定性安全系数期能更好地解决工程计算问题[79]用强度折减有限元法分析边坡的稳定性[10]采用解的不收敛作为破坏标准在指定的收敛准2边坡稳定性三维有限