基于强度折减法的边坡动力稳定性分析研究

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随着计算机技术的快速发展,有限元强度折减法作为一种比较新的边坡稳定性计算方法逐渐受到了越来越多工程技术人员的关注,由于其具有概念明确,物理模型简单,破坏面的形状或位置不需事先假定也无需进行条分,考虑了土体的本构关系和变形对应力的影响,不受边界条件的限制,而且计算结果和传统的极限平衡法有着惊人的相似。因此,有限元强度折减法开始逐步被重视起来。但是,如何用有限元强度折减法对边坡在动力作用下的稳定性分析研究较少,因此,根据工程需求有必要对其进行研究。 本文首先用有限元强度折减法分析一均质边坡在自重作用下的稳定性,讨论了粘聚力和内摩擦角在不断折减的情况下边坡应力应变的变化情况,以及边坡剪应变率最大值区域的扩展情况。得到了,在粘聚力和内摩擦角同时折减的情况下,边坡安全系数为1.44。当分别折减粘聚力和内摩擦角时,从结果可以看出,对内摩擦角需要进行更多的折减,边坡才会发生破坏。 其次,在用有限元静力分析得到边坡的初始应力的情况下,将激励荷载作用作为一种动力作用加在边坡上,首先分析强度参数的折减所对应的边坡应力应变图,得到了在这种激励荷载作用下边坡的安全系数小于静力情况下的安全系数,其特征点的位移变化趋势与在静力情况下相类似。然后分析探讨了激励荷载作用的三要素,振幅、频率、持续时间分别对边坡永久位移的影响。得出,边坡的最终位移随着振幅的增加而增加,只是增幅不同;边坡的最终位移和输入动力作用频率的关系取决于边坡体的自振频率;最终位移和持续时间的关系呈现良好的一次线性关系。 最后,采用强度折减法对某渠道边坡进行了静力和动力的稳定性分析。得到了在KOBE地震波作用下,其安全系数比静力情况下要低。
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