两级均质土坡位移场对边坡形态的敏感度分析.pdf

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1、第37卷第6期人民黄河Vo1．37．No．62015年6月YELLOWRIVERJun．，20l5【工程建设管理】两级均质土坡位移场对边坡形态的敏感度分析张宏伟，张敏。(1．重庆交通大学国家内河航道整治工程技术研究中心，重庆400074；2．黄河科技学院，河南郑州450000)摘要：运用Abaqus有限元软件求解边坡位移场对边坡形态敏感度的方法，求解分析了两级阶梯型均质土坡在坡顶受40kPa均布荷栽作用下，土坡位移场对一、二级边坡坡度变化与平台高度、宽度变化敏感度的分布规律。结果表明：两级阶梯型均质土坡水平位移场与竖向位移场对二级边坡坡度最敏感位置分别位于二级

2、边坡潜在滑移体下部与边坡坡顶后方附近；对一级边坡坡度较敏感位置分别位于边坡平台后方附近、一级边坡潜在滑坡体下部与一级边坡潜在滑移体顶部、边坡坡顶后方；对边坡平台高度较敏感位置分别位于一、二级边坡潜在滑移体下部与边坡平台下方、一级边坡坡面附近；对边坡平台宽度较敏感位置分别位于二级边坡潜在滑移体下部与边坡坡肩附近。归一化敏感度显示在4个边坡形态因素中，边坡平台高度对边坡位移场影响最大，一级边坡坡度对其影响最小。关键词：均质土坡；位移场；边坡形态；敏感度；Abaqus有限元软件中图分类号：TV39；TV861文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．100

3、0．1379．2015．06．035在岩土工程中，采用单变量敏感度分析方法与正1边坡位移场对边坡形态敏感度分析的原理交试验方法计算边坡应力、安全系数等对边坡参数与坡形敏感性的研究较多j。单变量敏感度分析是改通过边坡各节点在指定方向上的微小改变(设计参数)，求解出边坡位移场(设计响应)关于边坡形态变某一参数而固定其余参数，找到各参数与设计响应变化的敏感度。边坡位移场，对边坡形态变化的敏之间的关系J。当参数较多时计算量很大、多个参数感度计算见式(1)：的改变如何组合很难确定_4J。正交试验方法利用计d咖，a咖ad．．a咖dH，，、算参数组合方案设计响应的极差，判定

4、各参数水平对一dhp+‘+～OAu’¨)u设计响应的敏感度]。袁继国等通过单变量敏感式中：Au为节点Ⅳ的边坡摄动位移；，为边坡位移度定性分析了结构面参数选取对安全系数的影响。韩场，可表示为咖=，((h)，Au(h)，h)，r=1一，现民等[采用正交试验方法建立不同的有限元模型，R为边坡位移场的数目；h。为设计参数，即边坡形态，得出有关边坡稳定性主要指标对矿房结构参数敏感程P=1～P，P为设计参数的数目；OZ为一组状态变量，包括张量(如应力张量)和标量(如等效塑性应变等)。度。当设计响应为位移场与应力场等矢量时，很难用Abaqus软件计算时，通过指定边坡各节点摄

5、动的这两种方法进行处理，不能得到设计响应的分布规律。方向与大小识别边坡形态的变化，然后利用式(1)求陈龙珠等_8提出了分段线性迭代方法分析结构动力解边坡位移场对边坡形态变化的敏感度。为了便于比学参数的敏感度。万林海等利用全局差分法建立较边坡位移场对各边坡形态的敏感度，采用式(2)对材料参数敏感度分析模型。王双等¨刚研究了基于节敏感度进行归一化处理。理产状不确定性的边坡稳定性及敏感度。这些研究均Ⅳ0～zizeddmodal=dmodal⋯ld^(、2)，未涉及设计响应关于形状变化敏感度。形状变化敏感式中：为位移场中绝对值最大所对应的位移值；度分析在机械工程中应用

6、较多¨卜J，笔者通过Abaqus有限元软件，采用机械工程中求解设计响应关a为敏感度；No口zd为归一化敏感度。moctatamoaat于形状变化的敏感度分析方法，计算分析两级阶梯型位移场对边坡形态的敏感度，得到边坡位移场关于边收稿日期：2014—12—19作者简介：张宏伟(1989一)，男，安徽阜阳人，硕士研究生，研坡形态敏感度的分布以及位移场关于各形态的敏感究方向为水工结构与岩土工程仿真。程度。E—mail：ahfyzhang123@163．corn·135·人民黄河2015年第6期移值以2．7×10。的梯度减小，即沉降减小。西安：长安大学，2007．竖向位

7、移场对边坡宽度变化敏感度的最大值位于[2]雷华阳，李鸿琦，宛子瑞，等．建筑垃圾填埋场沉降计算中模型参数灵敏度分析[J]．岩土力学，2007，28(4)：边坡坡肩附近，其值为3．9×10I4(图4(d))。这说明675—678．在坡顶荷载作用下，增大边坡平台的宽度会使边坡坡[3]王志亮，宋茂天，殷宗泽．路堤沉降计算中邓肯一张模型肩附近土体竖向位移以3．9×10的梯度减小，即沉参数灵敏度分析[J]．岩土力学，2004，25(7)：127—130．降减小。同时，可以认为以向边坡后方平移一级边坡[4]刘宁，吴海斌，方军．地下洞室围岩可靠度的敏感性计算的方式增加边坡平台

8、的宽度对一级边坡沉降值的影响[J]．岩