基于强度折减法的边坡稳定性分析

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边坡稳定性分析是岩土工程领域人们研究的热点问题之一。目前,分析和求解边坡稳定性的方法有很多种,大多数是基于传统的分析方法,但是这些传统的方法也存在很大的缺陷。很多学者采用有限元法或者有限元强度折减法去分析边坡稳定性问题,并与传统的分析方法相比,具有较大优越性。  近年来,强度折减方法在求边坡安全系数方面得到了广泛应用,其主要特点:具有几何形状和多种材料的适应性,和传统的极限平衡方法比较,两者在理论上是一致的,从而计算结果具有可比性,而且,还可以适用于地下水位变动、有锚固和抗滑桩加固的情况,因此,比传统方法具有更大的优越性。但是,在使用过程中也发现一些问题,如:材料摩擦角小于一定值后,数值计算结果不合理;弹塑性有限元分析所用的本构关系主要是用Mohr-Coulomb强度理论,由于其在主应力空间中为一凸五面体,不利于三维有限元的数值计算,等等。由此可见,开展本研究具有重要的意义。本文采用强度折减法分析边坡稳定性,并作了一系列的研究,主要内容有:  1)根据边坡稳定性的研究发展,分别介绍了不同的边坡稳定性分析方法,如传统的极限平衡法、极限分析法以及其他的分析方法。主要总结了有限元法的发展历程以及有限元方程的推导,同时还着重分析了强度折减法的原理,为边坡的稳定性分析提供较好的理论基础。  2)围绕岩土体的本构模型,对岩土体的应力应变关系作具体分析,讨论了线弹性和弹塑性的基本模型。重点分析Mohr-Coulomb屈服准则和Drucker-Prager屈服准则,并对两者的推导过程作了较为详尽的说明。  3)利用强度折减法分析边坡稳定性的一个关键问题是选取怎样的标准去判断边坡失稳,不同的学者在研究中采用了不同的标准,到目前还没有形成统一的判定标准,本文着重介绍分析了其中常用的三种。  4)基于以上有限元分析方法的研究,通过自编程序进行算例计算,在二维情况下,计算得到的安全系数与传统方法计算得到的结果差异在1%-2%之间。在三维情况下,计算结果与现有的几种分析方法计算得到的结果也十分接近。
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