考虑渗流作用的土质边坡稳定性分析

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滑坡,作为一种主要地质灾害,由于其作用因素及运动机理的多变性和复杂性,预测比较困难,一直是世界各国研究的重要地质和工程问题之一。而地下水的渗流作用又是诱发滑坡的因素之一。实际上,只要有水存在的地方,应力场和渗流场就会相互影响、相互作用,处于一种复杂的动态变化过程中,构成流固耦合关系。论文对岩土工程有限单元计算基本理论中的若干问题进行了讨论。重点对岩土有限单元法中的几类问题:初始地应力场的确定和施加,单元破坏后的修正,不同材料间的接触模拟,有限单元法非线性方程的求解问题进行了讨论。本文借助国际大型通用有限元软件ABAQUS对边坡进行了流固耦合计算。考虑到边坡土体本构关系具有高度的非线性,数值计算中可采用Duncan—Chang本构模型来模拟,因此在ABAQUS软件的二次开发平台上,对Duncan—Chang中的E—B模型进行了二次开发,并且依据常规三轴试验对开发的程序进行了严格的验证,结果证明开发是正确的。结合工程实例考虑三种工况下边坡的应力应变计算,计算结果表明,边坡在自重应力作用下已经趋于稳定。当有渗流作用时,边坡的位移场和应力场都有很大的变化,最终会导致失稳,因此采用抗滑桩对边坡进行支护,根据位移场和应力场的重新分布情况,说明了抗滑桩支护是有效的。最后采用有限元强度折减法确定了边坡的稳定系数,并与极限平衡法进行了对比分析,结果表明在该工程实例中两种方法计算出的稳定系数比较接近。
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