基于有限元法的邊坡穩(wěn)定性評價.pdf

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1、２０１６年第１０期（總第１８７期）江西建材勘察與測繪基于有限元法的邊坡穩(wěn)定性評價■白石■東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱１５００４０摘要：為了驗證有限元計算方法的邊坡穩(wěn)定性計算中的有效性，闡述了運用有就是利用重度增加法以及強度折減法進行計算，通過增加重度以及定限元計算邊坡穩(wěn)定性的基本原理，通過大型有限元計算軟件通過強度折義土體材料的本構(gòu)模型并對材料的抗剪參數(shù)進行相應(yīng)的折減，通過設(shè)減的方法對某邊坡進行穩(wěn)定性系數(shù)的計算。計算結(jié)果表明有限元計算計對應(yīng)的計算收斂條件如設(shè)置塑性區(qū)開展的大小以及邊坡在水平向的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)的數(shù)據(jù)與經(jīng)典條分法計算結(jié)果較為接近，應(yīng)用有限元方滑移來

2、進行終止，計算所得到增大系數(shù)以及折減系數(shù)就是邊坡的穩(wěn)定法計算邊坡穩(wěn)定性是合理的，所得結(jié)論可為土木工程中邊坡的設(shè)計以及系數(shù)。加固提供參考。３實例分析關(guān)鍵詞：邊坡穩(wěn)定性有限元法ａｎｓｙｓ運用大型有限元計算軟件ａｎｓｙｓ對某公路路基邊坡進行二維建模在土木工程中，為了滿足實際工程的需求會在自然邊坡上修筑建分析，運用強度折減原理計算該邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)。筑物或者建造相應(yīng)的人工邊坡，這一類工程是邊坡工程。在此工程中，本例采用ＰＬＡＮＥ８２單元作為邊坡的計算單元，該單元是８節(jié)點平最重要的是需要計算自然邊坡或者人工邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)。邊坡的穩(wěn)面單元，具有１６個自由度，能較好的擬合邊坡失穩(wěn)變

3、形問題。選用材定性系數(shù)也是邊坡的安全系數(shù)，當(dāng)邊坡穩(wěn)定性系數(shù)小于等于１的時候，料本構(gòu)模型為Ｄｒｕｃｋｅｒ—Ｐｒａｇｅｒ法則，這是ａｎｓｙｓ中附帶的本構(gòu)模型，與邊坡面臨失穩(wěn)，此時邊坡會出現(xiàn)滑坡等災(zāi)害。常見的計算邊坡穩(wěn)定性土體抗剪強度理論模型較為相近。運用該模型主要需要材料的三類基的方法是基于極限平衡原理的直線斷面法以及圓弧條分法，近年來，隨本參數(shù)：粘聚力Ｃ、內(nèi)摩擦角φ以及膨脹角ψ，其中設(shè)定膨脹角為０，內(nèi)著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在利用數(shù)值方法計算邊坡穩(wěn)定性系數(shù)越摩擦角為４２°，粘聚力為９００ｋｐａ。運用強度折減法對模型參數(shù)進行相來越多了。對應(yīng)的折減，將原有的抗剪強度參數(shù)除以

4、折減系數(shù)得到新的強度參數(shù)，１邊坡穩(wěn)定性影響因素將其放入模型中進行迭代計算直到不收斂為止，所得強度折減系數(shù)即影響邊坡穩(wěn)定性系數(shù)的主要因素較多，其中較為主要的三個影響為該邊坡的穩(wěn)定性系數(shù)。因素是邊坡的形態(tài)，邊坡的材料屬性以及邊坡所處的外界環(huán)境：（１）邊由于公路邊坡是沿縱向延伸很長的實體模塊，因此在計算過程中坡的形態(tài)主要包括邊坡的坡度以及由于雨水以及坡面溪流沖刷使得邊可以將三維計算模型進行簡化變?yōu)槎S模型進行計算，建立模型以后，坡外形發(fā)生的變化。邊坡的坡度越大，邊坡穩(wěn)定性系數(shù)就越低，同時由對邊坡施加重力荷載以及相應(yīng)的邊界條件，并且設(shè)定邊坡計算收斂條于外界的侵蝕切入邊坡底部軟弱

5、層次中使得坡底出現(xiàn)脫空，引起邊坡件進行計算。根據(jù)計算結(jié)果，邊坡穩(wěn)定性系數(shù)在２４，當(dāng)邊坡處于極限的承載力不足最終失穩(wěn)破壞；（２）邊坡的材料參數(shù)主要是邊坡的土質(zhì)以狀態(tài)時，其ｘ方向位移開展值出現(xiàn)了先增大后減小的情況，最大的時候及巖質(zhì)情況，邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)滑坡很有可能是由于材料的抗剪強度不足５３６６ｍｍ，發(fā)生在Ｆ＝１６，當(dāng)達到極限平衡狀態(tài)時，ｘ方向位移開展的引起邊坡沿剪切面滑動。一邊情況下，粉質(zhì)土的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)較粘最大值為２３１４ｍｍ，塑性應(yīng)變開展為１０。性土邊坡穩(wěn)定性系數(shù)要?。唬ǎ常┻吰滤幍耐饨绛h(huán)境主要是水文地質(zhì)情４結(jié)語況以及外力作用，當(dāng)邊坡所處點段的水位上漲或者由于

6、長時間的降雨運用有限元法計算邊坡穩(wěn)定性是一種新型的邊坡穩(wěn)定評價方法，引起邊坡內(nèi)部的含水量增大，土體的強度就會降低，更易引起滑坡，同通過ａｎｓｙｓ運用強度折減法對某邊坡進行穩(wěn)定系計算，計算所得穩(wěn)定性時風(fēng)化作用、爆破、振動等因素也是影響邊坡穩(wěn)定性系數(shù)的外界環(huán)境因系數(shù)為２４，這與經(jīng)典條分法得到的系數(shù)是較為接近的，因此有限元法素。計算邊坡穩(wěn)定性系數(shù)是完全可行的。２基于有限元法的穩(wěn)定性系數(shù)計算有限元法計算邊坡穩(wěn)定性問題主要是根據(jù)有限元的基本理論，將參考文獻邊坡模型用單元離散化，選取相應(yīng)的形函數(shù)來描述單元性質(zhì)，并建立單［１］曾亞武，田偉明．邊坡穩(wěn)定性分析的有限元法與極限平衡法的結(jié)

7、合元剛度矩陣如式１，集成單元剛度矩陣為整體剛度矩陣，并根據(jù)邊坡情［Ｊ］．巖石力學(xué)與工程學(xué)報，２００５（Ｓ２）：５３５５－５３５９．況引入相應(yīng)的邊界條件進行求解。［２］趙杰．邊坡穩(wěn)定有限元分析方法中若干應(yīng)用問題研究［Ｄ］．大連理［ｋ］·｛ｕ｝＝｛ｆ｝（１）工大學(xué)，２００６．式中：ｋ為單元剛度矩陣，ｕ為單元節(jié)點位移向量，ｆ為單元節(jié)點荷［３］唐棟，李典慶，周創(chuàng)兵，方國光．考慮前期降雨過程的邊坡穩(wěn)定性分載列向量。析［Ｊ］．巖土力學(xué)，２０１３（１１）：３２３９－３２４８．在計算邊坡穩(wěn)定性中，有限元計算軟件主要根據(jù)兩類辦法計算穩(wěn)［４］黃潤秋．巖石高邊