基于FLAC3D强度折减及理正Janbu计算边坡的安全系数.pdf

《基于FLAC3D强度折减及理正Janbu计算边坡的安全系数.pdf》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、研究与探讨广东建材2011年第5期基于FLAC3D强度折减及理正Janbu计算边坡的安全系数季景山刘晓光李静雅(中南大学地球与信息物理学院)摘要：通过对FLAc3D强度折减法及理正Janbu法的理论分析，并对由两层土组成的边坡进行了模拟及对安全系数的求解，发现FLAc3D强度折减法和理止Janbu法的区别和联系，并对结果的差异进行了分析。在FLAC3D强度折减法和理正Janbu法中，通过改变某些条件进行过程的模拟及结果的求解，总结出了边坡安令系数对某些参数的敏感程度，并且对在建模工程中应注意的一些问题及参数的合理取值提供了一些建议。

2、关键词：FLAc3D；强度折减法；Janbu法；安仓系数；岩土参数随着我国工程建设的需要，特别是基坑和边坡等引起的岩土环境问题对人们造成的危害，使得我们不得不对基坑及边坡的稳定性进行详细的研究分析。但是，由于影响因素较多，现在理论难以考虑这种多因素的耦合作用[1】。随着数值技术的发展，特别是有限元及有限差分法的逐步完善，数值模拟成为工程中不可或缺的一种方法。FLAC3D是基于有限差分法发展起来的一种模拟软件，但是在FLAC3D建模的过程中，其中的一些参数的设定会对安全系数造成不同程度的影响，也就是说安全系数对这些参数的敏感程度是不一

3、样的。并且，我们在工程设计的时候，经常用到理正软件，但理正软件和FLAc3D模拟接近程度到底有多大。这些问题将在下面的内容中得到解决。1FLAC3D强度折减法及理正Ianbu法的原理1．1强度折减法强度折减法中边坡稳定性的安全系数定义为：是边坡刚好达到临界状态时，对岩十体的抗剪强度进行折减的程度，即定义为安全系数为岩土体的实际抗剪强度与临界破坏时的折减后剪切强度的比值，强度折减法的要点是利用式l及式2来调整c、币值。cF=c／Ft(式1)由，=tan1((tan由)／F。)(式2)式中：c。一为折减后的粘聚力；由，广为折减后的摩擦角

4、；一166一Ft——为折减系数。按弹塑性理论，用FLAC方法迭代求解边坡在给定荷载及边界条件下的应力和变形。对滑动面上的所有单元，求单位滑动面上的阻滑力Fr和滑动力F。：MKlF，=}∑∑(_tan由。；onig+c。；)V；。(式3)Li=lg=1MKF。=}∑∑

5、T啦IV。。(式4)oi=lg=1式中：N，一为单元体总数；N厂一为每个单元体中高斯积分点数；o血。、T。。，分别为第i单元第g高斯点的正应力、剪应力，Pa；V；厂一为第i单元体第g高斯点的控制体积m。；t——为滑动面上单元的计算厚度，m；巾。；——为第i单元体的折减摩

6、擦角，(。)；C。；——为折减凝聚力，Pa。然后利用式5求解新的安全系数。KNeK+=K∑F，／∑F：(式5)e=Je：lK+一K／K4≤n(式6)如果如果求的的安全系数舻满足式6。则真实的安全系数即为n负责令K=辩重新计算直到满足式6为止。在FLAC3D中可通过SOLVEfos命令实现根据强度折减方法确定安全系数晗】。模型中的屈服函数及塑性势函数中：广东建材2011年第5期研究与探讨摩尔屈服强度准则：+T=o。tan巾+c(式7)式中的c、由、o。分别为粘聚力、摩擦角、剪切面上的法向应力。把式7转化成单元体形式：单=ccos巾+半

7、sin巾(式8)F=o广o3Nm+2c何(式9)式中旷器塑性势函数为：Q=o1一o3N，(式10)式中Nv=器，1王r为剪胀角。当为关联流动，时为非关联流动，本文中大部分用到的为非关联流动。1．2Ianbu法简布法假定滑体中推力线已知，滑动面上的切向力等于滑动面上土所发挥的抗剪强度；假定十条两侧法向力作用于土条底面以上l／3高度处，利用力矩平衡条件把条间竖向剪力表示成水平推力的函数，适用于最一般的情况。利用该法不仅可求出滑裂面平均安全系数及应力[3]，[4】分布还可求出各分界面上的抗剪安全系数作为校核。下面分别建立力及力矩平衡方程及

8、边界条件。卜_^_1图1Janbu条分法受力图1．2．1力的平衡Nicosai_wi+△Xi—TisinQi(式11)Ni=(wi+△Xi)secQi—TitgⅡi(式12)△Ei=Nisinai—TicosQi(式13)得到：△Ei=(Wi+△Xi)tgQi—TisecQi(式14)1．2．2力矩的平衡xibi=一EibitgQti+hti△Ei(式15))【i=_Ejtgati+hti譬(式16)1．2．3边界条件∑(wi+△xi)tgQ；一∑iisecQ。=o(式17)1．2．4安全系数的定义和莫尔一库仑准则_i：毒＆：坐坐罢

9、型坐生(式18)1i一]西一一————两——一。A均7雨icosQi=wi+△xi一千isinQi(式19)得到：：i=；=去[cib。+(wt+△xt)tg巾；】导(式20)IIIi=cosQ；+坐睾竽(式21)125安仝系教Fs=