有限元强度折减法进行边坡稳定分析——郑颖人.pptVIP

用有限元强度折减法

进行边坡稳定分析;提纲;1、前言;随着计算机技术的开展，尤其是岩土材料的非线性弹塑性有限元计算技术的开展，有限元强度折减法近来在国内外受到关注，对于均质土坡已经得到了较好的结论，但尚未在工程中实用，本文采用有限元强度折减法，对均质土坡进行了系统分析，证实了其实用于工程的可行性，对节理岩质边坡得到了坡体的危险滑动面和相应的稳定平安系数。该方法可以对贯穿和非贯穿的节理岩质边坡进行稳定分析，同时可以考虑地下水、施工过程对边坡稳定性的影响，可以考虑各种支挡结构与岩土材料的共同作用，为节理岩质边坡稳定分析开辟了新的途径。

;2.有限元强度折减系数法的根本原理;3.有限元强度折减系数法精度分析;3.1.1屈服准那么的影响

;M-C准那么较为可靠，它的缺点在于三维应力空间中的屈服面存在尖顶和棱角的不连续点，导致数值计算不收敛，所以有时也采用抹圆了的M-C修正准那么，它是用光滑连续曲线来逼进摩尔-库仑准那么，此法虽然方便了数值计算，但往往公式复杂不利用实际应用。而D-P准那么在偏平面上是一个圆，更适合数值计算。通常取M-C准那么的外角点外接圆、内角点外接圆或其内切圆作为屈服准那么，以利数值计算

由徐干成、郑颖人〔1990〕提出的摩尔-库仑等效面积圆准那么实际上是将M-C准那么转化成近似等效的D-P准那么形式。该准那么要求π平面上的摩尔-库仑不等边六角形与相同静水压力条件下D-P圆面积相等。计算说明它与摩尔-库仑准那么十分接近。;表1各准那么参数换算表;算例分析说明：摩尔库仑等面积圆准〔M-CEAC〕那么与简化Bishop法所得稳定平安系数最为接近〔图1〕。对有效算例〔Φ≠0〕的误差进行统计分析可知，中选用M-CEAC准那么时，误差的平均值为5.7%，且离散度很小〔图2〕。而外角点外接D-P圆准那么的平均误差为29.5％，同时采用内角点外接D-P圆准那么、内切D-P圆准那么准那么所得计算结果的离散度非常大，均不可用。因此在数值分析中可用M-CEAC准那么代替摩尔－库仑准那么。;图1Ф～折减系数曲线

Fig.1Ф～Reductioncoefficientcurve;图2摩尔库仑等面积圆准准那??的计算误差分布

Fig.2TheerrordistributionofcomputationbyM-CEAC;3.1.2不同流动法那么的影响;

3.2有限元法引入的误差

;表3网格疏密对计算结果的影响

;3.2.2模型边界范围

;3.3边坡参数的影响

;3.3.1坡高H的影响

;3.3.2坡角β的影响;3.3.3粘聚力C的影响

;3.3.4摩擦角Φ的影响

;4.均质土坡稳定分析;坡角（度）;从表中计算结果可以看出，采用外接圆屈服准那么计算的平安系数比传统的方法大许多，而采用莫尔-库仑等面积圆屈服准那么计算的结果与传统极限平衡方法〔Spencer法)计算的结果十分接近，说明采用莫尔-库仑等面积圆屈服准那么来代替莫尔-库仑不等角六边形屈服准那么是可行的。

通过4组计算方案〔改变内摩擦角、内聚力、坡角β、坡高H的值〕共计106个算例的比较分析说明，用莫尔-库仑等面积圆屈服准那么求得的平安系数与Bishop法的误差为4%-8%，与Spencer法的误差为0.5%--4%，说明了有限元强度折减法完全可以实用于土坡工程。;5.岩质边坡稳定分析;5.1有限元模型极其平安系数的求解;有限元模型以及变形后产生的塑性区;〔2〕硬性结构面。

无充填的硬性结构面，不能按照传统连续介质原理进行处理，本文采用美国ANSYS程序提供的无厚度接触单元来模拟硬性结构面的不连续性。;接触面的接触摩擦行为服从库仑定律:

;5.2折线型滑动面边坡稳定分析算;?

;5.3具有一组平行节理面的岩质边坡算例;表5.3.1计算采用物理力学参数;5.4具有两组平行节理面的岩质边坡算例;材料

名称

;通过有限元强度折减，求得的滑动面如图6-(a)所示,它是最先贯穿的塑性区。塑性区贯穿并不等于破坏，当塑性区贯穿后塑性开展到一定程度，岩体发生整体破坏，同时出现第二、三条贯穿的塑性区，如图6-(b)，程序还可以动画模拟边坡失去稳定的过程，从动画演示过程可以看出边坡的破坏过程也整体破坏的过程。;;5.5带软弱夹层的土坡稳定分析算例;计算方法;用有限元强度折减法求得的滑动面;5.6福宁高速公路A15-2标段二埔塘2号深路堑高边坡算例;福鼎至宁德高速公路A15-2标段K102+720--K102+900右侧路堑高边坡位于霞浦县盐田乡二铺村西侧，边坡设计最高为50m，长180m，工点附近属丘陵剥