用有限元强度折减法分析边坡稳定-隧道建设.pdfVIP

第２６卷　第３期 隧道建设 ２６（３）：５～８ ２００６年６月 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ＴｕｎｎｅｌＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 Ｊｕｎ．，２００６ 用有限元强度折减法分析边坡稳定 石 长，赵新铭 （南京航空航天大学土木工程系，南京 ２１００１６） 摘要：利用大型有限元分析软件ＡＮＳＹＳ，结合强度折减理论，对不同情况下的边坡稳定进行了分析，对不同网格划分及计算约束条 件的选择对计算精度的影响进行分析，同时对硬性结构面进行模拟，得出一些有益结论。 关键词：边坡稳定；有限元强度折减理论；ＡＮＳＹＳ ＋ ＋ 中图分类号：Ｕ４１６．１４；Ｕ２１３．１３ 文献标识码：Ａ ＳｌｏｐｅＳｔａｂｉｌｉｔｙＡｎａｌｙｓｉｓｂｙｍｅａｎｓｏｆＦＥＭ ＳｔｒｅｎｇｔｈＲｅｄｕｃｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄ ＳＨＩＺｈａｎｇ，ＺＨＡＯＸｉｎｍｉｎｇ （Ｄｅｐｔ．ｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００１６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｒｅｄｕｃｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅａｒｔｉｃｌｅｍａｋｅｓａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｌｏｐｅｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｏｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅｓｈｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓａｎｄｍａｋｅｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｈａｒｄｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｆａｃｅｓｏｆｓｌｏｐｅｓｂｙｍｅａｎｓｏｆＡＮＳＹＳｓｏｆｔｗａｒｅ，ｗｈｉｃｈｌｅａｄｓｔｏ ｓｏｍｅｕｓｅｆｕｌｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｌｏｐｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ＦＥＭｓｔｒｅｎｇｔｈｒｅｄｕｃｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙ；ＡＮＳＹＳ １ 前言 应的稳定判断准则，程序可以自动根据弹塑性计算结 果得到破坏滑动面，确定相应的Ｆ值为坡体的最小稳 岩石介质的力学性质非常复杂，影响其应力和变 定安全系数，此时坡体达到极限状态，发生剪切破坏， 形的因素很多。例如岩土的结构、孔隙、密度、应力历 同时又可得到坡体的破坏滑动面。 史、荷载特征、孔隙水及时间效应等，在如此之多的因 素作用下要获得理论解几乎是不可能的。而用 ＡＮ ３ 边坡破坏特征和表现 ＳＹＳ可以很好地模拟岩土的力学性能，包括对断层、夹 如果边坡失去稳定，将产生很大的位移，滑体由稳 层、节理、裂隙和褶皱等地质情况的模拟。在实际计算 定静止状态变为运动状态，其位移和塑性应变不再是 中要综合考虑到各种因素是非常困难的。在以往的试 一个定值，而是处于无限塑性流动状态，这就是边坡破 验研究过程中，发现在不太大的荷载下，用线弹性模型 坏的特征。 描述这种关系显然是不合理的。从已有的对软岩的强 有限元的计算迭代过程就是寻找外力和内力达到 度模型的研究成果［１～６］中，不难发现，弹塑性模型能较 平衡状态的过程，整个迭代过程直到一个合适的收敛 好的反应软岩的非线性特征。因此，本文对作为主要模 标准得到满足才停止。可见，如果边坡失稳破坏，滑动 拟对象的岩体采用 ＤｒｕｃｋｅｒＰｒａｇｅｒ弹性—理想塑性模 面上将产生没有限制的塑性变形，有限元程序无法从 型，在ＡＮＳＹＳ中ＤＰ材料可以满足这一要求。 有限元方程