基于有限元强度折减法在边坡稳定性分析中的应用研究

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1、2013年3月第3期城市道桥与防洪科技研究173基于有限元强度折减法在边坡稳定性分析中的应用研究夏志国(天津城市基础设施建设投资集团有限公司，天津300040)摘要：随着我国修建高填方路基数量的增多，高填方路基的稳定性问题也日益备受关注。特别是近年来随着计算机技术的飞速发展与计算分析软件的日益完善，各种计算手段逐渐被应用至边坡稳定性分析中。该文阐述了利用有限元强度折减法对高填方路堤的稳定性进行分析，并通过实际工程应用证明其准确性。关键词：高填方路基；稳定性分析；有限元强度折减法；应用；天津市中图分类号：U417．1文献标识码：A文章

2、编号：1009—7716(2013)03—0173～02式中：——安全系数；0引言，——滑动面上各点的抗剪强度；随着应用技术的发展，很多数值计算方法应——滑动面上各点的实际强度；用到边坡稳定分析中来。有限元法则是其中一种将式子两边同时除以k，式子(1)变为：比较成熟的方法。有限单元系统的理论解算来源J。()dltan于弹性理论，它仍然使用平衡条件、相容条件、边1一一一界条件及材料的弹性性质，但有限元法克服和弥』一』丁补经典极限分析法只适用于均质材料等不足，可方便地处理岩体非均质问题。极限分析有限元法式中：c’=}，tanq~’__t

3、anq~一就是采用有限元数值分析方法进行边坡稳定状态式(2)的左边等于1，表明当强度折减k后，坡的极限平衡分析IllI2]。体达到极限状态；也就是说强度折减k后，边坡最目前已开发出二维或三维边坡有限元商业分终到达破坏。则k就是强度贮备的安全系数，这个析程序，如ANSYS，ADINA，SAP2000，PLAXIS等，系数即为有限元强度折减法求出的安全系数，实可用来求解弹性、弹塑性、粘弹塑性、粘塑性、流变际上也就是折减系数。问题、大变形和小变形问题，以及其他非线性应力1．2有限元强度折减法的原理变形问题等。所谓有限元强度折减法，就是在理

4、想的弹塑本文采用有限元强度折减法，借助有限元分性有限元计算中将边坡岩土体的抗剪强度参数：析软件ANSY对高填方路堤的稳定性进行分析。粘聚力c和内摩擦角‘D按照安全系数的定义同时1有限元强度折减法【3]【4]的基本理论和方法除以一个k，得到一组新的c’、’值，然后作为一组新的参数输入，再进行试算，当计算不收敛时，所1．1安全系数的定义对应的k被称为坡体的安全系数，此时坡体达到将地基或者土坡引入极限状态有两种方法：极限状态，发生剪切破坏，同时可以得到坡体的滑一是增量加载，例如求地基的极限承载力；二是强动面。其中c、‘p为：度折减，例如求

5、土坡的稳定安全系数。传统边坡稳定分析的极限平衡方法事先假定一滑动面，根据cI_}，’=arctan()(3)力(矩)的平衡来计算安全系数，将安全系数定义1．2．1屈服准则为滑动面的抗滑力(矩)与下滑力(矩)之比：由M—c准则转化来的等效D—P准则形式：flr1+=参数值如表1所列，本文以此为基础J。J。(c+tan~)dl⋯一一一采用不同的准则分别计算，并进行比较。』：dz—f：1_2．2判断失稳的标准收稿日期：2012—12—17目前有三种方法判断边坡到达失稳状态：(1)作者简介：夏志国(1975一)，男，天津人，高级工程师，从事

6、道以关键点的位置发生突变；(2)以塑性区间贯通；路、桥梁项目前期研究工作。