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边坡分析的局部强度折减法及其工程应用

钟志辉  
【摘要】:本文以边坡为研究对象,在传统的全局强度折减法基础上,根据边坡失稳的受力机理,提出边坡稳定性分析的局部强度折减法,并结合变模量弹塑性模型,模拟边坡的应力场和变形场,尝试建立边坡失稳过程中的安全系数与位移的关系,为边坡的实际监控提供指导。 以有限差分软件FLAC3D为分析平台,首先介绍了FLAC3D的力学背景、特点、计算方程及其计算流程。考虑到FLAC3D前处理的不足,本文基于Midas/GTS的强大建模功能,介绍了如何从Midas/GTS导入模型网格到FLAC3D中,实现了FLAC3D中复杂边坡模型高效、高质量的建立,从而解决了FLAC3D前处理的不足和困难,为FLAC3D构建复杂的工程模型提供新的思路。 第二,全面阐述了用于边坡稳定性分析的局部强度折减法。实际上,天然的边坡多数是由于局部土体强度的下降而发生失稳的,一旦这些局部土体的强度弱化到一定程度,边坡表面位移十分明显,边坡濒临失稳,因此从边坡的失稳机理来看,用局部强度折减法计算边坡位移更符合实际,并且得出的位移场比全局强度折减的要小。 第三,采用变模量弹塑性模型模拟边坡的变形场。该模型在Duncan-Chang模型的基础上改进,能根据土体单元的应力水平调整土体的变形参数,可以较好地反映土体的塑性特性,较为符合土的变形机理,因此该模型得出的变形场较为符合实际。另外,该模型参数不多,能通过原位试验测定,所以容易推广应用。五华滑坡工程的分析结果表明,采用局部强度折减法和变模量弹塑性模型计算边坡位移是可行的。 最后,将局部强度折减法和变模量弹塑性模型应用于乐昌峡鹅公带古滑坡的稳定性分析中,给出了该古滑坡加固前后的安全系数,并且研究了不同水位下鹅公带古滑坡濒临极限平衡状态时的位移,为该滑坡工程的实际位移监控提供指导。


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