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《温控参数折减有限元法在拟静力土石坝坝坡稳定分析中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第24卷第2期内陆地震Vo.l24No.22010年6月INLANDEARTHQUAKEJune2010文章编号:10018956(2010)02013106中图分类号:P315.7文献标识码:A温控参数折减有限元法在拟静力土石坝坝坡稳定分析中的应用11111,2严新军,欧阳君,宫经伟,侍克斌,徐千军(1.新疆农业大学水利与土木工程学院,新疆乌鲁木齐830052;2.清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京100084)摘要:土石坝的拟
2、静力计算与温控参数折减有限元法相结合,对土石坝边坡稳定性进行有限元计算与分析。按水工建筑物抗震设计规范!(SL203-97)的规定,依据坝高动态分布系数施加水平等效地震惯性力,然后用温控参数折减有限元法确定土石坝边坡的临界失稳状态及其所对应的安全系数。结果表明:采用此法进行拟静力土石坝边坡稳定分析与传统的Bishop法相比,计算结果相一致,且可以反映土石坝的应力、应变和整个边坡破坏发展过程。关键词:边坡稳定分析;温控强度参数折减;地震惯性力;拟静力法土石坝由于自身的诸多优点,在各国使用都极为普遍,但很大一部分土石坝
3、都建在强烈地震区。由于土石坝的坝体和坝基常常由散粒材料组成,其材料性能和对地震反应都很复杂,所[1]以土石坝比混凝土坝更易失事。因而我国水工建筑物抗震设计规范!规定,设计烈度6度以上的土石坝应进行抗震稳定计算。针对我国目前无法广泛采用动力分析这一国情,根据国内外土石坝抗震设计水平,并考虑到在动力分析中部分的计算参数选择及工程安全判据方面[2]资料尚不够充分,所以目前规范仍以拟静力法作为土石坝抗震稳定计算的主要方法。目前,拟静力法土石坝的稳定分析使用的方法有刚体极限平衡法、极限分析法及有限元法[3]等。相比而言,有限元法
4、是近年来比较活跃的一种土石坝稳定分析方法。有限元法即克服了刚体极限平衡法中的不能给出土体的应力∀应变关系、应力场、位移常及其失稳的渐变过程,也克服了极限分析法中无法考虑土岩材料的不连续性、各向异性和非线性的本构关系以及结构在破坏时呈现的体胀、软化、大变形等缺陷。但由于传统的有限元法结果只能得到应力、应变和位移等,无法直接得到工程实践广泛应用的安全系数和滑动面形状和位置,因此如何将其计算成果与传统的边坡稳定安全系数联系起来,已成为边坡稳定有限单元分析中的一个重要研究课题。目前,用有限元法分析结果来评价坝体边坡稳定性的方法
5、大致可以分为两类。一类是采用刚体极限平衡法原理分析有限单元法的计算结果,它是根据一定的安全系数定义方法来寻求最小安全系数和最危险滑动面,这种方法可以称之为间接法。另一类方法是直接法,这种方收稿日期:20091222;修回日期:20100302.课题项目:新疆维吾尔自治区高校科研计划青年教师科研启动基金(XJEDU2008S27)、清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室开放基金(sklhse2008D01)、新疆水利水电工程重点学科基金(XJZDXK20021005)联合资助.作者简介:严新军
6、(1977~),男,硕士,讲师,2004年毕业于新疆农业大学水利水电工程专业,主要从事水工结构工作.Emai:lxjndyx@jsina.com132内陆地震24卷法直接使用有限元法,通过不断降低边坡岩土体强度或增加岩土体的自重使边坡岩土体达到临界状态,得到边坡的安全系数。采用直接法不需要事先假定滑动面的形状和位置,只要不断降低岩土体的强度,破坏将发生在边坡岩土体抗剪强度不能抵抗剪应力的位置,从而得到最危险滑动面及相应的安全系数。这种方法称之为
7、强度折减有限元法。在通常的有限元程序中实现强度折减有限元法有两种:一种是先折减后加载,这种方法概[4]念明确,计算可靠,但需要反复修改输入文件中的c值和f值进行试算,计算量大;另一种方法是先加载后折减,这种方法以现实的应力状态为起点,逐步降低土体的强度参数值进行迭代[5]计算,直至边坡进入极限状态,由此得出相应的安全系数。第二种方法更加符合实际情况,整个分析计算一次完成,无需调整输入文件反复试算,但是需要重新编制有限元程序才能实[6]现。徐千军等结合两种方法的长处,在边坡稳定分析中提出用温控参数折减有限元法进行边坡稳定
8、分析。综上所述,本文中选用温控参数折减有限元法方法进行拟静力土石坝坝坡稳定计算。这种方法即可反映土石坝坝坡的破坏过程,又可考虑土体复杂的非线性本构关系,而且只需将基本参数一次性输入,便的出计算出结果,也无需重新编写程序,计算效率较高。1计算原理及计算模型[6]1.1温控强度参数折减有限元法的基本原理通常有限元强度折减法就是在理
