基于強(qiáng)度折減法的邊坡穩(wěn)定性分析方法研究.pdf

1、在邊坡穩(wěn)定性分析方法中，基于強(qiáng)度折減的邊坡穩(wěn)定分析方法既具有數(shù)值方法適應(yīng)性廣的優(yōu)點(diǎn)，又具有有限元分析法貼近巖土工程設(shè)計(jì)，實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。20世紀(jì)末前后，國(guó)際上發(fā)表了多篇有關(guān)文章，研究了有限元強(qiáng)度折減法求解均質(zhì)土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)Fs，由于一些算例得到的結(jié)果與傳統(tǒng)方法求解結(jié)果比較接近，逐漸得到學(xué)術(shù)界的認(rèn)可，有些國(guó)外學(xué)者認(rèn)為有限元強(qiáng)度折減法使邊坡穩(wěn)定分析進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代。然而，土體材料有2個(gè)強(qiáng)度指標(biāo)c和tan(Φ)，采用一個(gè)強(qiáng)度安全系數(shù)，意

2、味著兩個(gè)指標(biāo)按同一比例下降，而實(shí)際土體并非這樣。本文對(duì)于這一問(wèn)題進(jìn)行了研究，力求能夠找到一種合理的折減方法解決上述不足。本文的主要工作及結(jié)論包括：
　　 (1)對(duì)邊坡穩(wěn)定性分析的傳統(tǒng)計(jì)算方法，包括極限平衡法，極限分析法，有限元法等做了較為系統(tǒng)的分析與總結(jié)，并著重介紹了有限元強(qiáng)度折減法的基本原理和研究進(jìn)展，通過(guò)與傳統(tǒng)計(jì)算方法的對(duì)比闡述其優(yōu)點(diǎn)。
　　 (2)介紹了大型有限元計(jì)算軟件ANSYS，及其在邊坡穩(wěn)定分析中的應(yīng)用。

3、r>　　 (3)通過(guò)三軸儀及直剪儀得出土坡的原狀土及重塑土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)和土體的殘余強(qiáng)度。運(yùn)用Geo-studio中的slope模塊，計(jì)算邊坡的安全系數(shù)。用于后續(xù)不同折減方法算得的安全系數(shù)作比較。
　　 (4)用有限元計(jì)算軟件ANSYS對(duì)甘肅某一均質(zhì)土坡建立二維模型，用不同的折減方法計(jì)算邊坡的安全系數(shù)。首先研究了網(wǎng)格密度和單元類(lèi)型對(duì)均質(zhì)土坡的安全系數(shù)的影響。然后對(duì)滑帶上土體同時(shí)折減強(qiáng)度參數(shù)c和(Φ)值，求出達(dá)到臨界破壞時(shí)的折減

4、系數(shù)，即為邊坡安全穩(wěn)定系數(shù)。通過(guò)計(jì)算結(jié)果分析可認(rèn)為，對(duì)于均質(zhì)土坡而言，平均每10m2內(nèi)的單元數(shù)為6.898時(shí)，網(wǎng)格密度對(duì)邊坡的安全系數(shù)的影響已經(jīng)不明顯。對(duì)滑帶上的土體進(jìn)行強(qiáng)度折減，能夠切合實(shí)際地反映土坡的安全穩(wěn)定系數(shù)，且能夠得到較為準(zhǔn)確的滑帶上土體的變形。
　　 (5)在整個(gè)模型區(qū)域內(nèi)對(duì)強(qiáng)度參數(shù)進(jìn)行不同步折減，分別先折減c，折減到殘余強(qiáng)度和重塑土強(qiáng)度的c值，然后對(duì)(Φ)進(jìn)行折減，使邊坡進(jìn)入臨界破壞狀態(tài)，取對(duì)c和(Φ)相對(duì)較小的折

5、減系數(shù)為此邊坡的安全穩(wěn)定系數(shù)。計(jì)算結(jié)果表明，對(duì)于均質(zhì)土坡而言，先折減c值到其殘余強(qiáng)度，然后折減(Φ)直到邊坡達(dá)到臨界破壞的方法分析邊坡穩(wěn)定性，能夠更接近極限平衡法計(jì)算所得的結(jié)果。
　　 (6)只對(duì)滑帶上土體的強(qiáng)度參數(shù)進(jìn)行不同步折減，分別先折減c，折減到殘余強(qiáng)度的c值，保持c值不變，然后對(duì)(Φ)進(jìn)行折減，使土坡達(dá)到臨界破壞狀態(tài)，取對(duì)c和(Φ)相對(duì)較小的折減系數(shù)為此邊坡的安全穩(wěn)定系數(shù)。計(jì)算結(jié)果表明，此折減方法既能夠得到與極限平衡法較