基于极限平衡的边坡稳定分析.pdf

第2期（总第178期） No.2 (Serial No.178) 2015年4月 CHINA MUNICIPAL ENGINEERING Apr. 2015 DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2015.02.022 基于极限平衡的边坡稳定分析 匡　林，贺 梓 宸，范 立 （重庆市市政设计研究院， 重庆 400020） 摘要：利用有限元法求坡体处于弹性状态时此面上的应力场，计算出此面上的法向应力和切向应力分布，由切向 应力求出坡体的滑动力，再由法向应力和 Mohr-Coulomb 破坏准则求出此面达到极限平衡状态时所能提供的抗滑力， 得出坡体的安全系数。通过算例发现，该方法分析边坡稳定是可行的，所获得的坡体安全系数比强度折减法和重 度增加法均要小。通过分析不同参数对计算的影响发现，弹性模量 E 、泊松比 μ 对分析精度影响较小，黏聚力 c 、 内摩擦角 对计算精度影响较大，计算参数的改变对重度增加法的计算结果影响最大，对强度折减法和有限元极 限平衡法影响相对较小。 关键词：边坡稳定；强度折减法；重度增加法；有限元极限平衡法；安全系数 中图分类号：TU413.62 文献标志码：A 文章编号：1004-4655（2015）02-0064-04 边坡稳定性分析是岩土力学与工程中重要的理 边坡达到临界破坏状态，将此时的折减系数定义为 [7] 论与实践课题之一，也是经典土力学最早试图解决 边坡的稳定安全系数 。 而至今未圆满解决的课题。目前，边坡稳定分析方 （1） 法种类繁多，各种方法都有各自的特点和适用范 （2） c c 围。随着计算机技术的发展，有限元法和有限差分 式中 ： 为折减后岩土体的黏聚力，kPa ； 为岩 F 为强度折减系数 ； 为折 法等数值分析方法在边坡稳定分析中得到广泛应 土体的黏聚力，kPa ； s 用，并积累不少宝贵经验。常用的边坡稳定分析的 减后的岩土体内摩擦角，（°）； 为岩土体内摩擦 有限元法有强度折减法和重度增加法 [1-5] 。两种方 角，（°）。 法的原理均较简单，但同时存在一个问题 ：如何在 1.2 重度增加法原理 不断降低岩土体强度参数或不断增加其重度过程中 重度增加法是近年来研究人员提出的一种新方 判断边坡是否达到临界破坏状态，这是有限元、有 法，该方法的计算原理 [8-9] 与强度折减法原理相反。 限差分计算中经常遇到的一个棘手问题。为避免这 该方法要求在计算过程中保持岩土体的抗剪强度指 一问题，本文采用一种将极限平衡方法和有限元法 标 c 、 为常数，通过公式（3）将重力加速度 G0 相结合的有限元极限平衡法，采用的安全系数与经 调整为它的 Fs 倍，从而得到新的重力加速度 G1 再 典极限平衡分析法是相同的 [6] 。最后通过算例，验 进行有限元分析，