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

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

3、貢獻(xiàn)程度大于C；當(dāng)β＞θe時(shí)，C對(duì)穩(wěn)定性的貢獻(xiàn)程度大于ψ。等效影響坡角的概念具有普遍性。
　?。?）結(jié)合典型算例對(duì)現(xiàn)有四種失穩(wěn)判據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析和評(píng)價(jià)。收斂性判據(jù)得到的安全系數(shù)與位移突變判據(jù)和動(dòng)力學(xué)判據(jù)得到的結(jié)果十分接近，但無法反映邊坡失穩(wěn)的動(dòng)態(tài)變形過程，且計(jì)算結(jié)果與收斂準(zhǔn)則的設(shè)置有關(guān)，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(jì)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(shí)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(dòng)力學(xué)判據(jù)物理意義明確，但計(jì)算復(fù)雜。
　?。?）通過分析滑動(dòng)機(jī)理提出一種基于邊坡等效塑性應(yīng)變分布的滑動(dòng)面搜索方法。算例分析表明，該方法準(zhǔn)確可靠，也適用于邊坡多級(jí)滑動(dòng)面的搜索。
　?。?）推導(dǎo)了Hoek-Brown準(zhǔn)則下巖體瞬時(shí)等效Mohr-Coulomb強(qiáng)度參數(shù)的估算公式，并進(jìn)行了驗(yàn)證；進(jìn)而研究了巖石的材料特性對(duì)等效強(qiáng)度參數(shù)的影響規(guī)律；提出了基

5、于（5）推導(dǎo)了Hoek-Brown準(zhǔn)則下巖體瞬時(shí)等效Mohr-Coulomb強(qiáng)度參數(shù)的估算公式，并進(jìn)行了驗(yàn)證；進(jìn)而研究了巖石的材料特性對(duì)等效強(qiáng)度參數(shù)的影響規(guī)律；提出了基于Hoek-Brown準(zhǔn)則的強(qiáng)度折減方法，結(jié)合算例與其他方法進(jìn)行了比較驗(yàn)證；在此基礎(chǔ)上繪制了求解安全系數(shù)的穩(wěn)定性圖表，最后通過兩個(gè)工程實(shí)例進(jìn)行了應(yīng)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(jìn)行了可靠性驗(yàn)證