基于有限元法的边坡稳定性评价.pdf

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1、２０１６年第１０期（总第１８７期）江西建材勘察与测绘基于有限元法的边坡稳定性评价■白石■东北林业大学土木工程学院，黑龙江哈尔滨１５００４０摘要：为了验证有限元计算方法的边坡稳定性计算中的有效性，阐述了运用有就是利用重度增加法以及强度折减法进行计算，通过增加重度以及定限元计算边坡稳定性的基本原理，通过大型有限元计算软件通过强度折义土体材料的本构模型并对材料的抗剪参数进行相应的折减，通过设减的方法对某边坡进行稳定性系数的计算。计算结果表明有限元计算计对应的计算收敛条件如设置塑性区开展的大小以及边坡在水平向的边坡稳定性系数的数据与经典条分法计算结果较为接近，应用有限元方滑移来

2、进行终止，计算所得到增大系数以及折减系数就是边坡的稳定法计算边坡稳定性是合理的，所得结论可为土木工程中边坡的设计以及系数。加固提供参考。３实例分析关键词：边坡稳定性有限元法ａｎｓｙｓ运用大型有限元计算软件ａｎｓｙｓ对某公路路基边坡进行二维建模在土木工程中，为了满足实际工程的需求会在自然边坡上修筑建分析，运用强度折减原理计算该边坡的稳定性系数。筑物或者建造相应的人工边坡，这一类工程是边坡工程。在此工程中，本例采用ＰＬＡＮＥ８２单元作为边坡的计算单元，该单元是８节点平最重要的是需要计算自然边坡或者人工边坡的稳定性系数。边坡的稳面单元，具有１６个自由度，能较好的拟合边坡失稳变

3、形问题。选用材定性系数也是边坡的安全系数，当边坡稳定性系数小于等于１的时候，料本构模型为Ｄｒｕｃｋｅｒ—Ｐｒａｇｅｒ法则，这是ａｎｓｙｓ中附带的本构模型，与边坡面临失稳，此时边坡会出现滑坡等灾害。常见的计算边坡稳定性土体抗剪强度理论模型较为相近。运用该模型主要需要材料的三类基的方法是基于极限平衡原理的直线断面法以及圆弧条分法，近年来，随本参数：粘聚力Ｃ、内摩擦角φ以及膨胀角ψ，其中设定膨胀角为０，内着计算机技术的不断发展，现在利用数值方法计算边坡稳定性系数越摩擦角为４２°，粘聚力为９００ｋｐａ。运用强度折减法对模型参数进行相来越多了。对应的折减，将原有的抗剪强度参数除以

4、折减系数得到新的强度参数，１边坡稳定性影响因素将其放入模型中进行迭代计算直到不收敛为止，所得强度折减系数即影响边坡稳定性系数的主要因素较多，其中较为主要的三个影响为该边坡的稳定性系数。因素是边坡的形态，边坡的材料属性以及边坡所处的外界环境：（１）边由于公路边坡是沿纵向延伸很长的实体模块，因此在计算过程中坡的形态主要包括边坡的坡度以及由于雨水以及坡面溪流冲刷使得边可以将三维计算模型进行简化变为二维模型进行计算，建立模型以后，坡外形发生的变化。边坡的坡度越大，边坡稳定性系数就越低，同时由对边坡施加重力荷载以及相应的边界条件，并且设定边坡计算收敛条于外界的侵蚀切入边坡底部软弱

5、层次中使得坡底出现脱空，引起边坡件进行计算。根据计算结果，边坡稳定性系数在２４，当边坡处于极限的承载力不足最终失稳破坏；（２）边坡的材料参数主要是边坡的土质以状态时，其ｘ方向位移开展值出现了先增大后减小的情况，最大的时候及岩质情况，边坡出现失稳滑坡很有可能是由于材料的抗剪强度不足５３６６ｍｍ，发生在Ｆ＝１６，当达到极限平衡状态时，ｘ方向位移开展的引起边坡沿剪切面滑动。一边情况下，粉质土的边坡稳定性系数较粘最大值为２３１４ｍｍ，塑性应变开展为１０。性土边坡稳定性系数要小；（３）边坡所处的外界环境主要是水文地质情４结语况以及外力作用，当边坡所处点段的水位上涨或者由于

6、长时间的降雨运用有限元法计算边坡稳定性是一种新型的边坡稳定评价方法，引起边坡内部的含水量增大，土体的强度就会降低，更易引起滑坡，同通过ａｎｓｙｓ运用强度折减法对某边坡进行稳定系计算，计算所得稳定性时风化作用、爆破、振动等因素也是影响边坡稳定性系数的外界环境因系数为２４，这与经典条分法得到的系数是较为接近的，因此有限元法素。计算边坡稳定性系数是完全可行的。２基于有限元法的稳定性系数计算有限元法计算边坡稳定性问题主要是根据有限元的基本理论，将参考文献边坡模型用单元离散化，选取相应的形函数来描述单元性质，并建立单［１］曾亚武，田伟明．边坡稳定性分析的有限元法与极限平衡法的结

7、合元刚度矩阵如式１，集成单元刚度矩阵为整体刚度矩阵，并根据边坡情［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００５（Ｓ２）：５３５５－５３５９．况引入相应的边界条件进行求解。［２］赵杰．边坡稳定有限元分析方法中若干应用问题研究［Ｄ］．大连理［ｋ］·｛ｕ｝＝｛ｆ｝（１）工大学，２００６．式中：ｋ为单元刚度矩阵，ｕ为单元节点位移向量，ｆ为单元节点荷［３］唐栋，李典庆，周创兵，方国光．考虑前期降雨过程的边坡稳定性分载列向量。析［Ｊ］．岩土力学，２０１３（１１）：３２３９－３２４８．在计算边坡稳定性中，有限元计算软件主要根据两类办法计算稳［４］黄润秋．岩石高边