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强度折减法在边坡稳定分析中的应用

肖剑飞  
【摘要】:发展水电,西电东输是实施西部大开发战略的重大课题之一,也是实现我国电力资源优化配置的关键。随着西部大开发战略决策的实施,目前我国已迎来了水电建设的高潮,然而西部水电站大多数修建在地质条件复杂的高山峡谷地区,各种水坝的兴建将不可避免地涉及工程边坡的稳定性等工程地质问题。许多大坝失稳实例告诉我们,一旦边坡失稳将给大坝建筑物及下游区的人民生活和安全带来致命危害。多年来,我国地质灾害均以滑坡、崩塌等突发性灾害为主,其中又以滑坡灾害最为严重。而边坡变形破坏的形式主要包括:崩塌、倾倒和滑坡,其中滑坡是边坡失稳破坏的主要形式,并且其破坏性最大。 有史以来,人们都在不断积极寻求解决边坡稳定性分析的方法,当前边坡稳定性分析的基本方法主要包括:定性分析法、定量分析法、非确定分析法、物理模型方法及现场监测法。而定量分析法中的极限平衡分析法和有限单元法是最常用的方法。极限平衡分析法中常用的方法有:瑞典条分法、简化毕肖普法、简布法等。本文采用基于ANSYS软件的有限单元法结合强度折减法对边坡稳定性进行分析。 分析岩土体材料时,首先要选择屈服破坏准则,常用的屈服破坏准则有:最大剪应力准则(maximum shearing stress theory、Mises屈服准则、摩尔-库伦屈服准则(Mohr-Coulomb failure criterion)、德鲁克-普拉格屈服准则(Drucker-Prager failure criterion),本文计算采用的是德鲁克-普拉格屈服准则,也称为D-P准则。 在选择好计算方法和屈服破坏准则的基础上,本文选择了三种典型的边坡:均质边坡、层状边坡、包含软弱夹层边坡,应用ANSYS软件和强度折减法分别对三种边坡的稳定性进行二维分析和三维分析,并把二维分析的结果和三维分析的结果进行对比。分析时,准确选择边坡破坏的依据是很关键的,本文中采用了:计算不收敛、迭代步数突变、位移突变和塑性区贯通四种失稳判据。


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