基于Drucker-Prager准则的边坡安全系数定义及其转换

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1、第25卷增1岩石力学与工程学报Vol.25Supp.12006年2月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringFeb.，2006基于Drucker-Prager准则的边坡安全系数定义及其转换赵尚毅，郑颖人，刘明维，钱开东(后勤工程学院建筑工程系，重庆400041)摘要：探讨了基于D-P(Drucker-Prager)准则的边坡稳定安全系数定义形式，提出了各D-P准则之间的安全系数转换关系，并据此建立了基于D-P准则的边坡稳定安全系数与传统莫尔–库仑准则条件下安全系数的关系表达

2、式。目前，ANSYS有限元软件采用的岩土材料屈服准则为莫尔–库仑六边形外接圆D-P准则，在利用有限元强度折减法计算边坡稳定安全系数时，可以先求出外接圆D-P准则条件下的安全系数，然后利用所提出的安全系数转换公式就可直接计算出各D-P准则条件下的安全系数。对于平面应变条件下的强度问题，平面应变莫尔–库仑匹配D-P准则(分关联和非关联两种情况)与莫尔–库仑准则等效，因此，通过转换就可以在ANSYS程序中实现莫尔–库仑准则，而不需要进行二次开发。这样就解决了基于D-P准则的有限元强度折减安全系数与传统工程中采用的安全系数(基

3、于莫尔–库仑准则)间的接轨问题。大量算例结果表明：在平面应变条件下采用平面应变莫尔–库仑匹配D-P准则求得的安全系数与传统极限平衡条分法中用Spencer法求得的安全系数非常接近，且误差在1%～2%，已经具有相当高的计算精度，也同时证明所提出的方法是可行的。关键词：边坡工程；边坡稳定分析；有限元强度折减法；Drucker-Prager准则；安全系数转换中图分类号：TD824.7文献标识码：A文章编号：1000–6915(2006)增1–2730–05DEFINITIONANDTRANSFORMATIONOFSLOPES

4、AFETYFACTORBASEDONDRUCKER-PRAGERCRITERIONZHAOShangyi，ZHENGYingren，LIUMingwei，QIANKaidong(DepartmentofCivilEngineering，LogisticalEngineeringUniversity，Chongqing400041，China)Abstract：Slopestabilityanalysiswascarriedoutusingstrengthreductionfiniteelementmethod(FEM)

5、basedontheDrucker-Pragercriterion.ThedefinitionofslopestabilitysafetyfactorbasedontheDrucker-Pragercriterionwasproposed，andthesafetyfactorconversionformulawithdifferentDrucker-Prageryieldcriteriawasdeduced.ThesubstitutiverelationshipofsafetyfactorbasedontheDruck

6、er-PrageryieldcriterionandMohr-Coulombyieldcriterionwassetup.Currently，theMohr-CoulombhexagoncircumcircleDrucker-PragercriterionwasadoptedintheANSYSprogramme.So，thesafetyfactorusingANSYSwiththeMohr-CoulombhexagoncircumcircleDrucker-Pragercriterioniscalculated，th

7、usthesafetyfactorbasedontheDrucker-Prageryieldcriterion(suchastheMohr-CoulombmatchingDrucker-Prageryieldcriterionundertheplanestraincondition)canbeobtainedusingthededucedconversionformulae.Undertheplanestraincondition，theMohr-CoulombyieldcriterionintheANSYSprogr

8、ammewithoutsecondaryprogrammingdevelopmentthroughequivalentsubstitutionisadopted.Aseriesofcasestudiesindicatethattheaverageerrorofsafetyfactorsbetweenthoseobtainedbys