基于有限元強(qiáng)度折減法在邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用研究

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1、2013年3月第3期城市道橋與防洪科技研究173基于有限元強(qiáng)度折減法在邊坡穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用研究夏志國(天津城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，天津300040)摘要：隨著我國修建高填方路基數(shù)量的增多，高填方路基的穩(wěn)定性問題也日益?zhèn)涫荜P(guān)注。特別是近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展與計(jì)算分析軟件的日益完善，各種計(jì)算手段逐漸被應(yīng)用至邊坡穩(wěn)定性分析中。該文闡述了利用有限元強(qiáng)度折減法對(duì)高填方路堤的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，并通過實(shí)際工程應(yīng)用證明其準(zhǔn)確性。關(guān)鍵詞：高填方路基；穩(wěn)定性分析；有限元強(qiáng)度折減法；應(yīng)用；天津市中圖分類號(hào)：U417．1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章

2、編號(hào)：1009—7716(2013)03—0173～02式中：——安全系數(shù)；0引言，——滑動(dòng)面上各點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度；隨著應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，很多數(shù)值計(jì)算方法應(yīng)——滑動(dòng)面上各點(diǎn)的實(shí)際強(qiáng)度；用到邊坡穩(wěn)定分析中來。有限元法則是其中一種將式子兩邊同時(shí)除以k，式子(1)變?yōu)椋罕容^成熟的方法。有限單元系統(tǒng)的理論解算來源J。()dltan于彈性理論，它仍然使用平衡條件、相容條件、邊1一一一界條件及材料的彈性性質(zhì)，但有限元法克服和彌』一』丁補(bǔ)經(jīng)典極限分析法只適用于均質(zhì)材料等不足，可方便地處理巖體非均質(zhì)問題。極限分析有限元法式中：c’=}，tanq~’__t

3、anq~一就是采用有限元數(shù)值分析方法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定狀態(tài)式(2)的左邊等于1，表明當(dāng)強(qiáng)度折減k后，坡的極限平衡分析IllI2]。體達(dá)到極限狀態(tài)；也就是說強(qiáng)度折減k后，邊坡最目前已開發(fā)出二維或三維邊坡有限元商業(yè)分終到達(dá)破壞。則k就是強(qiáng)度貯備的安全系數(shù)，這個(gè)析程序，如ANSYS，ADINA，SAP2000，PLAXIS等，系數(shù)即為有限元強(qiáng)度折減法求出的安全系數(shù)，實(shí)可用來求解彈性、彈塑性、粘彈塑性、粘塑性、流變際上也就是折減系數(shù)。問題、大變形和小變形問題，以及其他非線性應(yīng)力1．2有限元強(qiáng)度折減法的原理變形問題等。所謂有限元強(qiáng)度折減法，就是在理

4、想的彈塑本文采用有限元強(qiáng)度折減法，借助有限元分性有限元計(jì)算中將邊坡巖土體的抗剪強(qiáng)度參數(shù)：析軟件ANSY對(duì)高填方路堤的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。粘聚力c和內(nèi)摩擦角‘D按照安全系數(shù)的定義同時(shí)1有限元強(qiáng)度折減法【3]【4]的基本理論和方法除以一個(gè)k，得到一組新的c’、’值，然后作為一組新的參數(shù)輸入，再進(jìn)行試算，當(dāng)計(jì)算不收斂時(shí)，所1．1安全系數(shù)的定義對(duì)應(yīng)的k被稱為坡體的安全系數(shù)，此時(shí)坡體達(dá)到將地基或者土坡引入極限狀態(tài)有兩種方法：極限狀態(tài)，發(fā)生剪切破壞，同時(shí)可以得到坡體的滑一是增量加載，例如求地基的極限承載力；二是強(qiáng)動(dòng)面。其中c、‘p為：度折減，例如求

5、土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。傳統(tǒng)邊坡穩(wěn)定分析的極限平衡方法事先假定一滑動(dòng)面，根據(jù)cI_}，’=arctan()(3)力(矩)的平衡來計(jì)算安全系數(shù)，將安全系數(shù)定義1．2．1屈服準(zhǔn)則為滑動(dòng)面的抗滑力(矩)與下滑力(矩)之比：由M—c準(zhǔn)則轉(zhuǎn)化來的等效D—P準(zhǔn)則形式：flr1+=參數(shù)值如表1所列，本文以此為基礎(chǔ)J。J。(c+tan~)dl?一一一采用不同的準(zhǔn)則分別計(jì)算，并進(jìn)行比較?！唬篸z—f：1_2．2判斷失穩(wěn)的標(biāo)準(zhǔn)收稿日期：2012—12—17目前有三種方法判斷邊坡到達(dá)失穩(wěn)狀態(tài)：(1)作者簡介：夏志國(1975一)，男，天津人，高級(jí)工程師，從事

6、道以關(guān)鍵點(diǎn)的位置發(fā)生突變；(2)以塑性區(qū)間貫通；路、橋梁項(xiàng)目前期研究工作。