土质边坡稳定分析中条分法与有限元法的比较.pdfVIP

第 22 卷第 1 期 四　川　水　力　发　电 V o l. 22 ,N o. 1 2 0 0 3 年 3 月 Sichuan　W ater　Pow er M ar. , 2 0 0 3 土质边坡稳定分析中条分法与有限元法的比较 杨　静, 　何 江 达, 　胡 德 金 ( 四川大学 水电学院, 四川 成都　610065) 摘　要: 对比分析了土质边坡稳定性计算中条分法和有限元法的特点, 讨论了在有限元法中边坡稳定系数的计算方法, 并针对铜 钟水电站库区左岸滑坡分别采用条分法和有限元法研究其稳定性。计算结果表明两种计算方法得到的滑坡稳定系数规律相同, 但 条分法计算值一般大于有限元值, 反映出条分法中部分基本假设与实际情况存在一定差异。 关键词: 土质边坡; 有限元法; 条分法; 安全系数; 铜钟库区 中图分类号: 34; 39; 43　　　　　　　　　　　文献标识码: 　 　　　　　　　　文章编号:(2003) O O TU B 　　在实际的土质边坡稳定分析中, 往往习惯于用 然后考虑每一土条的静力平衡。 ( 基于极限平衡理论的极限平衡法 包括 B ishop 、 1. 2　边坡稳定分析中条分法存在的一些问题 ) Janbu 和 Spencer 法等 计算土质边坡稳定系数来评 条分法把稳定问题简化为静力学问题, 除了滑 价工程的稳定性, 这方面的研究和应用已有很长历史。 动面上的应力以外, 没有考虑其它任何地方的应力, 但众所周知, 极限平衡方法存在许多需要进一 没有建立应力场, 没有考虑材料的应力～ 应变关系 步研究和完善的问题, 对于土质边坡稳定问题而言, 和材料的流动规则, 所以它只能是一种近似的方法。 建立在刚体平衡理论上的极限平衡法不考虑土体的 虽然条分法为手算提供了某些方便, 但是在结 应力～ 应变关系, 其工作状态是虚拟的。所以, 对于 合渗流场计算方面却有其难以克服的困难: 首先, 条 均质土坡的分析结果与实际尚能符合, 但对由多种 分法不能进行渗流场的反演计算, 它必须在已知边 材料所组成的一般性边坡, 目前已有的各种方法都 坡渗流场后, 再进行边坡稳定分析计算; 其次, 目前 是借助于粗糙的假定或简化模型进行分析计算, 即 沿用的条分法仍采用土条周边的孔隙水压力考虑问 对非均质及复杂的工程土坡计算较为困难。 题, 由于难以正确估算, 于是就只考虑土条两侧以及 非线性有限元法也是常用来分析边坡稳定性的 土条底部滑动面上的水压力, 并作了一些土重不同 数值方法。对于大部分土质边坡及软弱岩体边坡, 边 取法的规定, 这是很粗略的近似, 而且会因为概念不 坡自身的弹性变形、塑性变形或流变变形较大, 使变 清造成错误。如图 1 中所示的在滑动面上考虑孔隙 形体在后缘张开, 前缘压缩隆起, 滑动面也早已不再 水压力W 的同时, 又把浸润线以下的土体按浮容重 是滑动前的形状, 在这种情况下, 必须考虑用适应于 计算, 对渗流作用力相当于重复用了两次 (L ou is, 变形介质的分析方法。非线性有限元法是一种非常 ) 1977 。发生此类错误是因为没有把表面水压力与渗 有效的方法。它可以进一步考虑变形体中泥化夹层 透力之间的转换关系交代清楚。 的渗流效应、孔隙水压力与土体颗粒之间的相互