土坡稳定分析有限元强度折减法的失稳判据探讨 study on failure criterion of slope stability analysis by strength reduction finite element method.pdfVIP

第28卷第1期 红水河 V01．28。No．1 2009年2月 River Feb．2009 Ia．ongShui 土坡稳定分析有限元强度折减法的失稳判据探讨 王克东，周喜武 (广西电力工业勘察设计研究院，广西南宁530023) 摘要：基于土坡的变形破坏特点，并结合一算例，研究了强度折减过程中最大等效剪应变￡邺等三个变量随折减 系数F，的变化规律，提出以F。～￡邺曲线发生“突变”作为土坡失稳的判据，并通过与极限平衡法计算结果的比 较验证了判据的可靠性。 关键词：强度折减法；土坡稳定；失稳判据；最大等效剪应变；折减系数 中图分类号：TU432 文献标识码：A 文章编号：1001—408x(2009)01—0049—04 (2)广义剪应变贯通、塑性区的范围及其连通 1引言 状态。连镇营【3】(2001)认为若某一幅值广义剪应 有限元强度折减法是Zienkiewiee[1J于1975年变在边坡中相互贯通，则意味边坡已经失稳破坏；刘 提出的一种边坡稳定分析方法。Duncan指出，边坡祚秋，周翠英等【4】(2005)提出了以某一幅值的总等 安全系数可以定义为使边坡刚好达到临界破坏状态 效塑性应变区，从坡脚到坡顶贯通时为边坡破坏的 时对土的剪切强度进行折减的程度。这种强度折减 标准。 技术应用到有限元法中可以表述为：保持岩土体中 (3)边坡内某点的位移与折减系数的关系曲 的剪应力为常数，通过逐步减小抗剪强度指标，即将 线。宋二祥【5】(1997)采用坡顶位移与折减系数关 C、9值同时除以折减系数F，，得到一组新的强度指 系曲线的水平段作为失稳判据；迟世春，关立军[6】 标C蚋9。进行有限元分析。反复计算直至边坡达到 (卿4)提出坡顶位移增量与折减系数增量之比大于 临界破坏状态，此时采用的折减系数F，即为该边 某一系数为土坡破坏，并建议了其取值。 坡的安全系数F。。 2．2各种判据的优劣 强度折减法思路清晰，原理简单，可以直接得出 由于岩土体的复杂性，影响有限元计算不收敛 边坡的安全系数，不需要事先假设滑裂面的形式和 的因素很多，目前缺乏有效的方法来消除这些因素 位置。但该方法的关键在于：如何在不断降低岩土 的影响，以判据(1)作为失稳判据所确定的安全系数 体强度参数的过程中判断边坡是否达到临界破坏状 的合理性及唯一性受到质疑。另外，目前强度折减 态，这是有限元强度折减法计算中遇到的一个比较 法最普遍的还是用理想弹塑性模型。但是，采用此 棘手的问题。 模型不能考虑弹性常数E和u对边坡稳定安全系数 2各种有限元强度折减法失稳判据 的影响。郑宏指出，边坡稳定分析中对材料强度参 数进行折减时，如果仅对粘聚力c和摩擦角妒进行 2．1现有失稳判据 折减，而不考虑参数E和U也做相应的调整，在有些 目前边坡稳定数值分析中判断失稳破坏的标准 情况下，可能会带来一些问题。 (失稳判据)通常有以下三种：