土坡穩(wěn)定分析方法研究.pdf

1、條分法和有限元法是土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析的主要方法.本文就強度參數(shù)非線性、擬靜力法、有限元邊坡穩(wěn)定分析等進行了研究,得到一些結論,提出了一些改進和新的方法.(1)考慮強度參數(shù)非線性時的安全系數(shù)及應用.堆石料等粗粒土強度包線具有非線性.對非線性強度參數(shù)對安全系數(shù)的影響進行了理論分析,計算比較了8個高土石壩壩坡的線性和非線性安全系數(shù).(2)擬靜力法邊坡穩(wěn)定分析的改進.擬靜力法在土石壩的抗震設計中發(fā)揮了很大作用,積累了較豐富的經(jīng)驗.傳統(tǒng)上,滑動體都

2、是按豎向條分的.考慮地震慣性力時,豎向條分在計算地震慣性力和抗滑力矩時存在計算上的不合理,從而使地震慣性力與實際值有誤差,抗滑力矩偏小;考慮地基中的地震荷載時,安全系數(shù)的計算結果是不確定的,沒有一個客觀的最小安全系數(shù)計算結果.(3)強度折減有限元失穩(wěn)判據(jù)研究.強度折減有限元的關鍵問題是臨界破壞狀態(tài)的確定,即如何定義失穩(wěn)判據(jù).目前主要有三種失穩(wěn)判據(jù):①邊坡某個部位的位移或最大位移.②迭代求解過程的不收斂.③土體塑性應變、應力水平等某些物理

3、量的變化和分布.這些失穩(wěn)判據(jù)中,判據(jù)1和判據(jù)3具有較明確的物理意義,但也存在一些應用上的缺陷.通過算例對這兩種判據(jù)進行討論,提出一種強度折減法確定安全系數(shù)的方法.該方法的出發(fā)點是將最大水平位移與折減系數(shù)的關系曲線和表示邊坡破壞區(qū)擴展的應力水平區(qū)域結合起來,在曲線上定量的給出一個具有明確物理意義的點作為安全系數(shù)取值點.該方法的優(yōu)點在于既可避免由于位移和折減系數(shù)關系曲線沒有明顯軌點時的任意性,又可以考慮邊坡是漸近破壞的這一特征.(4)基于滑

4、面上應力優(yōu)化的土坡穩(wěn)定分析方法.基于滑面有限元應力分析的土坡穩(wěn)定分析方法的關鍵在于滑面上應力的計算,而已有方法的共同點是滑面上點的應力是在其所處的單元內(nèi)插值得到,從而引起滑面上應力的不連續(xù).基于此,本文提出的方法對滑面一定區(qū)域內(nèi)的應力進行光滑,滑面上點的應力外推得到,從而得到較光滑的應力分布,更符合實際.(5)有限元圓弧滑動法.傳統(tǒng)的有限元邊坡穩(wěn)定分析都是有限元計算和最小安全系數(shù)的優(yōu)化計算獨立進行的.本文通過適應滑面的圓弧形狀網(wǎng)格的自動