考虑初始地应力的海底斜坡稳定性分析-论文.pdf

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1、第35卷第3期青岛理工大学学报Vo1．35No．32014JournalofQingdaoTechnologicalUniversity考虑初始地应力的海底斜坡稳定性分析曹杰峰，曹金凤，李文宇，金晓杰(青岛理工大学理学院，青岛266033)摘要：基于大型有限元非线性软件ABAQUS，运用有限元强度折减法，将初始地应力的平衡应用到海底斜坡模型的稳定性评价中．选取均质海底斜坡及折线型海底斜坡两种模型进行分析，计算出斜坡的稳定安全系数，并给出了失稳时的塑性区等信息．验证了初始地应力的平衡运用到海底斜坡模型中的可行性；且平衡地应力对斜坡模型的塑性区及稳定安全系数均

2、有一定影响．将初始地应力的平衡运用到海底斜坡的稳定性评价中，为海底斜坡的进一步探索提供了参考．关键词：初始地应力；海底斜坡；应力；塑性区中图分类号：TU501文献标志码：A文章编号：1673—4602(2014)03—0018—06Studyonthestabilityofsubmarineslopesconsideringtheinitialgeostressfi

3、eldCAOJie—feng，CA()Jin-feng。LIWen-yu．JINXiao—jie(SchoolofScience，QingdaoTechnologicalUniversity，

4、Qingdao266033，China)Abstract：Withthelarge—scalenonlinearfiniteelementsoftwareABAQUS，thestabilityofsubmarineslopesconsideringtheinitialgeostressfieldisanalyzedbyusingthestrengthreductionmethodinthispaper．Twodifferentkindsofsubmarineslopesaresimulated，andthesafetyfactorsofhomogeneou

5、sandpolygonalsubmarineslopearecalculated，andtheplasticzoneisgiven．Thefeasibilityofusingtheinitialgeostressfieldonthestabilityofsub—marineslopesisverified．Anditprovesthattheinitialgeostressfieldhasanimpactonthesafetyfactorsandtheplasticzone．Itcanbeareferenceforthepreventionofsubmar

6、ineslopescausedbytheinitiaJgeostressfield．Keywords：initialgroundstress；seabedslope；stressdistribution；plasticzone在漫长的地质历史中，岩体内形成了极其复杂的地应力场．地应力是存在于地壳中未受工程扰动的天然应力，也称岩体初始应力口]．初始地应力场是影响地下工程围岩应力、位移分布以及破坏形式的重要因素之一l_2j，初始地应力场的可靠与否将直接影响到工程设计与施工的可靠性与安全性嘲．斜坡中的初始地应力长期处于不受重视的地位，尤其对于海底斜坡．对于海底斜

7、坡的稳定性数值模拟问题，能否合理的模拟初始地应力场是技术关键．海底斜坡土体不同于陆地斜坡，主要表现在：一方面，海底土体长期受海水影响，土体饱和度及天然含收稿日期：2013—10—15基金项目：山东省自然科学基金联合专项(ZR2013EELOl2)作者简介：曹杰峰(1991一)，女，山东菏泽人．硕士，研究方向为岩土力学及数值模拟．Email：xiaofengzi001@qq．com．*通讯作者(Correspondingauthor)：曹金凤，女，博士，副教授．E-mail：bonny．ojr@163．com．第3期曹杰峰，等：考虑初始地应力的海底斜坡稳定性

8、分析水率较高，土体的抗剪切强度较弱，有限元分析的过程中更易出现沉降，此沉降对失稳后土体的位移影响较大；并且，海底斜坡比陆地斜坡需要更长时间的沉降固结，产生的初始地应力场不同[4；另一方面，海底滑坡的影响范围比陆地斜坡的影响范围大，任何微小的变形将会引起较大的位移．因此在进行数值模拟过程中，不允许海底斜坡有较大变形，在ABAQUS中[5设置为几何大变形关，这不同于陆地斜坡的模拟．综合以上几方面，本文在进行海底斜坡的稳定性模拟中，采用大尺寸的模型，考虑初始地应力的平衡在海底斜坡模型应用中的可行性，并在引入初始地应力的基础上，将陆地边坡中广泛使用的有限元强度折减

9、法_6]应用到海底斜坡的稳定性分析中，分析计算斜坡的稳定安全系数，