含水量对边坡结构安全指标的影响分析及数值仿真模拟.pdf

摘 要 在岩土工程中，边坡稳定性是一个十分重要的问题。含水量是影响边坡稳定性的 重要因素，故研究含水量 ω对安全指标(安全系数K 和可靠指标β) 的影响是必要的。 本文采用有限元分析软件、可靠性理论和扰动理论，以工程中常见土质边坡为研 究对象，就 ω对边坡结构 K 和β 的影响进行了研究，得到如下结论： 1、ω 对各种土性参数的取值影响很大，在一定范围内，ω 的扰动对边坡结构的 影响非常大，随着 ω 的增加，边坡结构的变形、应力和应变增大。 2、利用有限元软件求解边坡结构的 K 发现，ω 的变化与边坡结构K 的关系非常 密切，ω增大使得边坡结构的 K 减小。K0=1.25为规范中规定的容许安全系数, K0 对 应的 ω 为保证边坡稳定的临界含水量，当 ωω 时,KK ，边坡结构是稳定的，ω与 0 0 0 K 基本为线性关系；当 ωω 时，KK ，边坡失效，ω与K 基本为线性关系，但其斜 0 0 率明显增大。 3、给出了一种计算可靠指标的新方法——“部分二次二阶矩法(PSOSM) ”，并编 制了相应的 VC++程序。由计算实例可知，ω 的变化对边坡结构的β 影响非常大，ω 增加，边坡结构的β 急速减小，反之亦然；且 ω与β 的关系曲线的非线性程度不高。 4、通过 PSOSM 与有限元法计算结果的对比，在不同 ω下β 的增减趋势基本一 致。由此可知，PSOSM 计算的β 是有效的，PSOSM 计算量增加不大、计算结果较精 确、计算收敛速度非常快、耗时少。因此,PSOSM 方法更适合在非线性程度较高的实 际工程中推广使用。 上述所得结论，对边坡结构可靠度的计算和边坡结构设计、施工、评价等方面， 具有一定的参考价值。 关键词：边坡结构；可靠指标；安全系数；含水量；有限元分析；部分二次二阶矩法 Abstract The slope stability is a very important issue in geotechnical engineering. Water content is important effect factor to slope stability. It is very necessary to research the effect from water content to slope structure safety index (reliability index β and factor safety K). In this paper, finite element method analysis, reliability analysis method and perturbation theory are applied, this subject regards the soil slope as research object, which is quite common in projects, then the influence of the ω to K and β is discussed. The main conclusions are as follows: 1. The effect from ω disturbance to soil parameters and slope structure is visible, and the more ω, the more really displacement and stress and strain of slope structure. 2. The current calculation method