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1O6 低 温 建 筑 技 术 2016年第 1期(总第 211期) DOI：10．13905／j．cnki．dwjz．2016．01．039 基于扩展有限元的滑坡应力场分析 邵霞萍 ， 谢 凡 ， 刘 腾 ， 朱明杰 (1．江苏省地矿局第一地质大队。 南京 210041；2．中铁第四勘察设计院集团有限公司， 武汉 430063 3．河海大学地球科学与工程学院， 南京 210098) 【摘 要】 常规有限元 (CFEM)在遇到不连续或断裂力学问题时，需要重新划分网格，且在应力集中区高 密度划分问题上精度不高。扩展有限元 继承了常规有限元的优点，在此基础上又解决了上述问题 ：在模拟裂纹 生长时无需重新划分网格。本研究基于扩展有限元法 对金江滑坡的应力场进行分析 ，并运用二维有限元离散 模拟软件 “2D一叮”对金江滑坡模型进行模拟计算，最终得到金江滑坡各应力等值线图和破坏度接近程度等值线 图。结果显示：金江滑坡应力集中并不明显，在前端坡脚处的堆积体有蠕滑变形的趋势，在外荷载(特别是诸如地 震等动荷载)的作用下可能会产生失稳破坏。模拟结果与金江滑坡实际破坏符合度较好。 【关键词】 扩展有限元法；应力场；稳定性；滑坡 【中图分类号】TU443 【文献标识码】B 【文章编号】 1001—6864(2016)01—0106—04 当斜坡堆积体 内的剪应力达到或超过其最大 其中，为空间节点坐标 ；N，()为有限元节点函 抗剪强度时，堆积体将发生破坏。若坡体内存在一个 数；，为 I节点的自由度。 连续贯通或多个不连续破坏区域，坡体将产生滑动失 在上述位移公式中引人广义 Heaviside函数，其取 稳产生灾害。斜坡堆积体 内的应力破坏类似于断裂 值规则为在裂纹上方H()取 1，在裂纹下方 H()取 力学模型，可用扩展有限元法模拟求解。 一 1，Heaviside函数如下 ： 1 扩展有限元法介绍 日()：J．，‘一 0 (2) 扩展有限元法 (theextendedfiniteelementmethod， 【一1，( 一 ) n 0 XFEM)是在单位分解的基础上，引入反应裂纹面不连 式中，是所考察的点； 是离 最近的裂纹面上 续性的跳跃函数，从而达到避免常规有限元计算断裂 的点，且n是 ’处裂纹的单位外法向矢量。 问题时需重新划分网格的缺点。 由于跳跃函数 (Heaviside函数)不能反映裂隙尖 单位分解 思想中位移函数如下： 端的变形特点，因此 ，引人映裂隙尖端单元函数向量 ()=∑ {Ⅳ，()f，) (1) 如下 ： 压缩变形的能力强，压缩系数较小。 程学院学报 (自然科学版)，2014，12(3)：64—68． 4 结语 [4] 鄢兆伦，陈学良，高孟潭，等 ．青岛胶州湾淤泥 (质)土动力特 性试验研究[J]．世界地震工程，2014，30(4)：261—268． 昆明盆地淤泥质土压缩系数与含水率、