基于区间有限元方法的边坡稳定性分析_胡谢飞.pdf

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1、第３３卷第４期防灾减灾工程学报Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．４２０１３年８月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＤｉｓａｓｔｅｒＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄＭｉｔｉｇａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡｕｇ．２０１３＊基于区间有限元方法的边坡稳定性分析胡谢飞，陈征宙，张明瑞，王双，黄彬彬（南京大学地球科学与工程学院，南京２１００９３）摘要：在边坡的稳定性分析中，岩土体物理力学参数取值具有一定的区间性。以区间变量表示工程中的不确定性量，将区间数学与有限元方法结合起来，采用区间有限元法对边坡稳定性进行不确定分析。在潜在滑动面信息已知的前提下，在传统确定性有限元程序的基础上，编制区

2、间有限元程序，计算边坡的位移、应力和应变区间，并且基于剪应力破坏准则的安全系数定义法求解安全系数区间。通过工程算例，并与传统的Ｂｉｓｈｏｐ法计算结果进行对比分析，验证了该方法的可行性和有效性。在此基础上，进一步探讨了岩土参数区间的变异性对边坡安全系数区间的影响，结果表明，重度、粘聚力及内摩擦角区间对安全系数区间的影响较大。关键词：区间有限元；边坡稳定性；区间变量；安全系数中图分类号：ＴＵ３５２．１文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－２１３２（２０１３）０４－０４０５－０７ＳｌｏｐｅＳｔａｂｉｌｉｔｙＡｎａｌｙｓｉｓＢａｓｅｄｏｎＩｎｔｅｒｖａｌ

3、ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄＨＵＸｉｅ－ｆｅｉ，ＣＨＥＮＺｈｅｎｇ－ｚｈｏｕ，ＺＨＡＮＧＭｉｎｇ－ｒｕｉ，ＷＡＮＧＳｈｕａｎｇ，ＨＵＡＮＧＢｉｎ－ｂｉｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｒｏｃｋａｎｄｓｏｉｌａｒｅｕｎｃｅｒｔａｉｎｉｎｓｌｏｐｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌ－ｙｓｉｓ．Ｉｎｔｅｒｖａｌｖａｒｉａｂｌｅｓａｒｅａｄｏｐｔｅｄ

4、ｔｏｄｅｎｏｔｅｔｈｅｕｎｃｅｒｔａｉｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｔｈｅｉｎｔｅｒ－ｖａｌｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ，ｗｈｉｃｈｉｓｃｏｍｂｉｎｅｄｂｙｉｎｔｅｒｖａｌｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓａｎｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ，ｉｓｕｓｅｄｆｏｒｕｎｃｅｒｔａｉｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｌｏｐｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃｅｒｔａｉｎｆｉｎｉｔｅｅｌｅ－ｍｅｎｔｐｒｏｇｒａｍ，ｔｈｅｉｎｔｅｒｖａｌｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｐｒｏｇｒａｍａｉｍｉｎｇａｔａｋ

5、ｎｏｗｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｓｌｉｄｉｎｇｓｕｒｆａｃｅｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ｓｔｒｅｓｓａｎｄｓｔｒａｉｎｉｎｔｅｒｖａｌｏｆａｓｌｏｐｅ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｓａｆｅｔｙｆａｃｔｏｒｉｎｔｅｒｖａｌｉｓａｌｓｏｏｂｔａｉｎｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｏｆｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓｆａｉｌｕｒｅｃｒｉｔｅｒｉａ．Ｉｔｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈａｔｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｆｅａｓｉｂｌｅａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔｅｘａｍｐｌｅａｎｄｃ

6、ｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＢｉｓｈｏｐｍｅｔｈｏｄ．Ａｆｕｒｔｈｅｒｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎｔｈｅｉｎ－ｆｌｕｅｎｃｅｏｆｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｓｌｏｐｅｓａｆｅｔｙｆａｃｔｏｒｉｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｕｎｉｔｗｅｉｇｈｔ，ｃｏｈｅｓｉｏｎａｎｄｉｎｔｅｒｎａｌｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｇｌｅｉｎｔｅｒｖａｌｈａｖｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｓａｆｅｔｙｆａｃｔ

7、ｏｒｉｎｔｅｒｖａｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｒｖａｌｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ；ｓｌｏｐｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｉｎｔｅｒｖａｌｖａｒｉａｂｌｅ；ｓａｆｅｔｙｆａｃｔｏｒ＊收稿日期：２０１２－０８－２０；修回日期：２０１２－１２－１３基金项目：国家自然科学基金项目（４１２７２３１３）资助作者简介：胡谢飞（１９８７－），男，硕士。主要从事边坡工程与基坑工程方面的研究。Ｅｍａｉｌ：ｍｇ１０２９０８８＠ｓｍａｉｌ．ｎｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ通讯作者：陈征宙（１９５７－），男，教授。主要从事边坡工程方面的研究。Ｅｍａｉｌ：ｃｚｚ＠ｎｊｕ．ｅｄ

8、ｕ．ｃｎ４０６防灾减灾工程学报第３３卷引言１区间有限元控制方程［１０］边坡稳定性评价是岩土工程领域的重要工作之在有限元位移法中，位移控制方程为一。目前边坡稳定性分析