【摘 要】
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在边坡稳定性分析中,相比于传统的极限平衡法、极限分析法等,强度折减有限元法具有明显的优势。这主要体现在其无须事先假定滑动面的形状和位置,只需通过不断降低边坡岩土体
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在边坡稳定性分析中,相比于传统的极限平衡法、极限分析法等,强度折减有限元法具有明显的优势。这主要体现在其无须事先假定滑动面的形状和位置,只需通过不断降低边坡岩土体强度参数,进而使边坡岩土体因抗剪强度不能抵抗剪切应力而发生破坏,并最终得到边坡的最危险滑动面及相应的安全系数。但此法还存在诸多问题需解决,基于此,本文以均质土坡为例,采用强度折减有限元法对其进行稳定性分析,提出了一些改进方法,得到了一些结论,具体内容如下:①本文根据各D-P屈服准则在π平面上投影圆的半径表达式,提出了一种各D-P屈服准则相互转化的新的关系式:不同的D-P屈服准则在π平面上投影圆的半径之比即为对应的D-P屈服准则所得安全系数的比值,由于此值只与土体的内摩擦角有关,为便于应用ANSYS程序采用不同D-P屈服准则求解边坡安全系数时查用,本文列出了常用内摩擦角值对应的各种D-P屈服准则所得均质土坡安全系数的转化表格。②本文结合工程实例比较了三种计算工况下各D-P屈服准则的计算结果,结论表明采用平面应变条件下和非关联流动法则(ψ=0)下的摩尔匹配D-P准则作为均质土坡的屈服准则最为合适。③采用强度折减有限元法分析边坡稳定性的一个关键问题是如何根据有限元计算结果判定边坡是否处于失稳破坏状态。本文就边坡常用的三类判据(计算的收敛性、塑性区的贯通和特征部位位移的突变性)展开了讨论并基于边坡特征位移的突变判据提出了一种改进的判定方法:以土坡中最大水平位移为研究对象,提出了以最大水平位移增量、折减系数增量比值△S/△F s与折减系数Fs之间的关系曲线取代最大水平位移Smax与折减系数Fs的关系曲线来确定土坡安全系数的方法。新的曲线更能体现强度折减法的本质,更重要的是求解操作上准确方便,并最终通过工程实例验证了它的可行性。④不同计算参数对边坡稳定性计算精度的影响:强度参数粘聚力C和内摩擦角φ对边坡的影响较大;刚度参数E和ν对边坡安全系数的影响较小,其影响甚至可以忽略不计,条件是土体弹性模量取值不能过小,若很小,很有可能导致部分土体变形过大而使有限元计算不收敛,最终对安全系数产生很大影响。工程经验表明若没有实际的测量数值,弹性模量E不宜小于1MPa。
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