基于有限元強度折減法的土質(zhì)邊坡穩(wěn)定圖表法研究.pdf

1、由于有限元強度折減法能夠考慮土體的應力應變關系，不需要假定滑動面的形狀和位置，且可以模擬邊坡的漸進破壞過程等優(yōu)點而被廣泛應用于邊坡穩(wěn)定分析中。目前關于該方法的研究，雖然取得了不少研究成果，但仍未達到完善程度。另外，邊坡的空間效應客觀存在，廣義的空間效應包括滑體形態(tài)效應和坡面形態(tài)效應。如果在穩(wěn)定分析時將其忽略，可能造成較大的工程浪費或安全隱患。關于邊坡空間效應的研究多是釆用三維極限平衡方法，由此得出的結論有待驗證。鑒于此，本文圍繞有限元強

2、度折減法及其應用開展了如下研究工作：
　　（1）研究了D-P系列屈服準則間安全系數(shù)的轉(zhuǎn)換問題，提出一種以D-P準則在π平面上的屈服圓半徑比進行安全系數(shù)轉(zhuǎn)換的方法。算例分析表明該方法簡單方便，且精度也滿足要求。
　?。?）研究了剪切強度參數(shù)c和ψ對邊坡穩(wěn)定性的影響程度。c和ψ對安全系數(shù)的影響程度與坡角β有關，對于任意均質(zhì)邊坡，存在著一個等效影響坡角θe。當β=θe時，C和ψ對邊坡穩(wěn)定性的影響程度相同；當β＜θe時，ψ對穩(wěn)定性的

3、貢獻程度大于C；當β＞θe時，C對穩(wěn)定性的貢獻程度大于ψ。等效影響坡角的概念具有普遍性。
　?。?）結合典型算例對現(xiàn)有四種失穩(wěn)判據(jù)進行了對比分析和評價。收斂性判據(jù)得到的安全系數(shù)與位移突變判據(jù)和動力學判據(jù)得到的結果十分接近，但無法反映邊坡失穩(wěn)的動態(tài)變形過程，且計算結果與收斂準則的設置有關，具有人為任意性，建議聯(lián)合其他判據(jù)綜合判斷。塑性區(qū)貫通判據(jù)計算的安全系數(shù)明顯偏小，塑性區(qū)是否貫通需人為觀察，塑性區(qū)貫通并不一定表示邊坡失穩(wěn)。位移突變

4、判據(jù)能夠定量表征邊坡在臨界狀態(tài)時產(chǎn)生很大且無限發(fā)展的塑性變形和位移，物理意義明確。動力學判據(jù)物理意義明確，但計算復雜。
　　（4）通過分析滑動機理提出一種基于邊坡等效塑性應變分布的滑動面搜索方法。算例分析表明，該方法準確可靠，也適用于邊坡多級滑動面的搜索。
　?。?）推導了Hoek-Brown準則下巖體瞬時等效Mohr-Coulomb強度參數(shù)的估算公式，并進行了驗證；進而研究了巖石的材料特性對等效強度參數(shù)的影響規(guī)律；提出了基

5、于（5）推導了Hoek-Brown準則下巖體瞬時等效Mohr-Coulomb強度參數(shù)的估算公式，并進行了驗證；進而研究了巖石的材料特性對等效強度參數(shù)的影響規(guī)律；提出了基于Hoek-Brown準則的強度折減方法，結合算例與其他方法進行了比較驗證；在此基礎上繪制了求解安全系數(shù)的穩(wěn)定性圖表，最后通過兩個工程實例進行了應用。
　?。?）根據(jù)所建立的三維均質(zhì)邊坡數(shù)值分析模型，建立了一套能夠快速獲取邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)的圖表法，并進行了可靠性驗證