三维边坡稳定弹塑性有限元分析与评价

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1、第29卷第10期岩土力学、，o1．29NO．1O2008年10月RockandSoi1MechanicsOct．2008文章编号：1000-7598-(2008)l0—2667一O6三维边坡稳定弹塑性有限元分析与评价方建瑞，许志雄2，庄晓莹(1．同济大学土木工程学院，上海200092；2．福建省第一电力建设公司，福卅l350003)摘要：在边坡稳定分析有限元强度折减法的基础上，将二维分析推广到三维分析，研究了其安全系数的定义方式、屈服准则与失稳破坏标准等。算例分析表明，三维有限元分析比传统三维极限平衡方法和二

2、维有限元分析更加符合实际，可以较好地模拟解决实际工程的计算问题。探讨了影响二维与三维分析结果的一些因素，通过分析得出结论：相同模型中选取Mohr内切圆屈服准则比选取外接圆屈服准则的计算结果偏于保守；三维边坡的侧向边界约束条件和长高比对计算结果影响较大，侧向边界全部约束时安全系数将大大增加，而安全系数随着长高比的增加逐渐减小。关键词：三维边坡；弹塑性有限元；强度折减法；安全系数中图分类号：Tu457；TB115文献标识码：AAppraisalandanalysisofthree-dimensionalslope

3、stabilitybasedonelastoplasticFEMFANGJian—rui，XUZhi—xiong，ZHUANGXiao—ying(1．CollegeofCivilEngineering，TongjiUniversity，Shanghai200092，China；2．FujianNo．1ElectricPowerConstructionCo．，Fuzhou350003，China)Abstract：Basedonthes~engthreductionmethodinslopestabilitya

4、nalysis．two—dimensionalanalysisiSpromotedtothree—dimensionalslopeanalysis；anditsdefinitionwayofsafetyfactor,yieldruleanddestructioncfitefionareresearched．Thethree—dimensionalfiniteelementanalysisconfomtotherealitymorethan仃aditionalthree—dimensionallimitequi

5、libriummethodandtwo—dimensionalfiniteelementanalysis，anditmaysimulatethesolutionofpracticalprojectwellbyexample．Also，someinfluentialfactorsintwo—dimensionalandthreedimensionalanalysesarediscussed；andsomeconclusionsaredrawnasfollows：thecomputedresultbyusingM

6、ohrinscfibedcircleyieldruleiSlessthanthatbyusingMohrcircumcircleyieldruleinthesamemode1．Thelateralboundarycons~mntconditionandtheratiooflengthtoheighthavewellinfluenceonthecomputedresult；thesafetyfactorwil1increasegreatlywhenlateralisrestrainedcompletely,bu

7、treducegraduallyalongwiththeincreaseofratiooflengthtoheight．Keywords：three—dimensionalslope；elastoplasticfiniteelements；strengthreductionmethod；safetyfactor有关三维边坡稳定分析，目前研究较多是三维1前言极限平衡方法，国内外已有许多的研究成果，在边坡稳定分析中，将边坡进行适当的简化处Duncan曾经列表总结了2O篇文献资料，并列举了理，并进行二维分析是常用的

8、手段。但是很多情况这些方法的特点与局限性J。为了使问题变得静定下直接对边坡进行三维稳定分析有其独特和重要的可解，各种三维极限平衡方法均引入大量的假定，意义，这是由于自然界中发生的滑坡绝大多数呈三另外还对滑裂面的形状做出假定，如假定左右对称、维状态，三维分析可以更加真实地反映边坡的实际为椭球面或对数螺旋面等，从而进一步削弱了该方状态；而且有些情况一定要使用三维分析，例如洞法的理论基础和应用范围。随着计