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边坡的稳定性研究在岩土工程领域占有相当重要的位置,分析方法主要有极限平衡法、极限分析法以及有限元法等。随着计算机技术及有限元理论的发展,近年来,有限元强度折减法被重视起来,与极限平衡法相比,有限元强度折减法不但能求出稳定系数,而且能找到最危险滑动面、反映边坡的应力场分布和渐进破坏过程。由于其优点,便成为当前研究的热点。全文内容主要有以下几方面:
(1)介绍了边坡稳定性分析的常用方法及其优缺点,对有限元强度折减法的基本原理进行简单阐述,并总结了前人对有限元强度折减法的研究成果。
(2)对土体的几种本构模型和屈服准则的选取作了简单的阐述,本文采用理想弹塑性本构模型和Mohr-Coulomb屈服准则;为便于应用ANSYS程序计算结果与GEO-SLOPE程序计算结果相比较,本文列出Mohr-Coulomb屈服条件的外角外接圆准则(即D-P1准则)与Mohr-Coulomb等面积圆准则的换算关系。
(3)采用有限元强度折减法分析边坡稳定性的关键问题是如何根据计算结果判定边坡是否失稳破坏。本文提出了以位移矢量角判别边坡的稳定性,通过实例验证了该方法的可行性,并且结合实例对边坡常用的三种判据进行了分析对比,从数值分析的结果差别方面,探讨各种判据与传统极限平衡法之间的异同,说明各种判据的合理性和工程适应性。
(4)分析了边坡稳定系数的影响因素(坡高和坡率、粘聚力C和内摩擦角φ、弹性模量E和泊松比v),得出了弹性模量E和泊松比v对边坡的稳定系数几乎没有影响。但弹性模量E和泊松比v分别对边坡的变形和塑性区分布范围有影响;本文还定性分析了水也是影响边坡稳定性的重要因素之一。
(5)结合本文提出的位移矢量角与边坡稳定性的关系,基于ANSYS的有限元程序对H30滑坡的稳定性进行分析,并与传统极限平衡法的结果相比较,最后提出合理性的治理方案。