极限平衡有限元法在边坡稳定分析中的应用-论文.pdf

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1、第30卷第2期S上han海ghai水Wa务terVo1．30No．22014年6月June．，2014极限平衡有限元法在边坡稳定分析中的应用朱蟋(上海市水利工程设计研究院有限公司，上海200061)摘要：目前，边坡稳定分析常用的定量分析方法主要为刚体极限平衡法和有限元数值分析法，二者各有优缺点。将两种传统方法相结合，应用极限平衡有限元法和自编程序分析某边坡实例的稳定性。结果分析表明，该法计算的安全系数较为可靠，且作为两种传统方法的结合，能扬长避短，既可满足较高的分析精度要求，又能较好的适应现有的边坡稳定评价体系。关键词：边坡稳定；极限平衡有限元法；局部稳定；指定滑动面；评价Applicatio

2、nofLimitEquilibriumFiniteElementMethodInAnalysisofSlopeStabilityZhuYi(ShanghaiWaterConservancyEngineeringDesignandResearchInstituteCo．，Shanghai200061)Abstract：Nowadays，therigidlimitbalancemethodandfiniteelementapproacharetwomostwidelyusedmethodsofquantitativeanalysisofslopestability，bothofwhichhavet

3、heiradvantagesanddisadvantages．Combiningthesetwotraditionalmethods，thispaperappliesthelimitequilibriumfiniteelementmethodinaslopeanalysisexample，withtheassistanceofaself-madecomputerprogram．Theresultindicatesthatthesafetycoeficientcalculatedinthisexampleisreasonableandreliable．Furthermore，fosterings

4、trengthsandmakingupforweaknessesoftwotraditionalapproaches，thecombinationmethodyieldshighprecisionandapplieswellwiththecurrentevaluatingsystemofslopestability．Keywords：slopestability；thelimitequilibriumfiniteelementmethod；localslopestability；assignedslidingface对边坡边界条件进行假定和简化，简单易行，工程应1前言用最早也最广泛：后者基于计

5、算机技术及大型数值边坡稳定问题是土力学三大经典问题之-[”，也模拟运算的快速发展，能反应坡体内部的应力、应变是工程界一个重要的研究课题，它涉及到水利工程、情况，结果更为直观、真实。建筑工程、道桥工程、隧道工程等诸多领域。边坡稳本文拟将上述两种方法相结合，采用极限平衡定与否直接影响到工程建设的安全，滑坡事故的发有限元法对工程实例进行边坡稳定分析，探索解决生可能给人民生命财产带来极大的损失，因此，有关这一问题的新思路。边坡稳定性分析的研究具有十分重要的意义。2常用分析方法目前．常用的边坡稳定定量分析方法主要分两大类：刚体极限平衡法和有限元数值分析法。前者2．1刚体极限平衡法作者简介：朱蟋，女，助理

6、工程师，主要从事水利工程结构设计。E—mail：zhuyi一1402@163．corn。18·上海水务2014钜刚体极限平衡法将边坡内潜在滑体视为刚体，3．1单元应力状态忽略其自身的变形。该法以摩尔一库伦抗剪强度理由于FLAC3D中的单元属于常应力常应变单论为基础，并将滑体划分为若干条块，根据各条块在元．单元的应力状态就是一点的应力状态，如图1所假想滑动面上的极限平衡条件建立方程，通过对边示。计算结束后，单元应力状态(O"x、．、)就确定界条件的简化化超静定问题为静定问题求解。该法了．可以利用FISH函数提取单元的应力状态(如通过假设若干可能的滑动面的试算，求出最小安全Z_SXX(p_z))，

7、则单元上的潜在滑弧段上的法向应力系数，即为该坡体的稳定安全系数Fs，为各类规范和切向应力可由下式确定：的推荐方法。根据不同的边界条件简化方式，常用的刚体极限平衡分析法可分为：bishop法、Janbu法(简=(，一)sin2a+c。s2(1)布法)、Morgenstem-Prince法(M—P法)和Spencer法f斯宾塞法1等。+2一该法可以较快速地对边坡稳定问题给出综合性式中：为滑面切线与轴夹