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黄土边坡稳定性分析的有限元方法

刘钟森  
【摘要】:黄土地区是滑坡泥石流多发地区之一,黄土滑坡(崩塌)是黄土高原特有的常见的地质灾害。由于黄土的水敏性,当降雨时,由于雨水入渗导致土体强度指标大幅降低,从而造成了大量的滑坡和泥石流。据了解,黄土地区发生的滑坡有一半以上是由于降雨形成的。这给黄土地区的人民生命财产安全造成了极大的威胁和损失,随着我国经济建设的飞速发展和西部大开发的实施,黄土滑坡受到了更多专家和学者的关注。 由于黄土强度指标随着含水量的增加而降低,那么在降雨入渗的过程中,土坡的稳定性与土坡中土体的含水量有直接的关系,因此研究黄土边坡稳定性与土体含水量之间的关系显得十分必要。 目前主要的土坡稳定性分析方法还主要是传统的极限平衡分析方法,如圆弧滑动法、条分法等方法,而这些方法往往需要大量的假定,如Janbu法、Bishop法、Fellenius法等、而且极限平衡分析法首先要假定土体的滑动面。近年来随着有限单元法作为一种应用广泛的数值分析方法运用于土坡稳定性分析中,其在计算上精确、灵活和假定少的特点使其相对于其它方法表现出了其独特的优越性。有限单元法不但可以计算出土坡中的应力、应变分布,找出土坡中的薄弱区域,而且与强度折减法相结合还可以得到土坡潜在破坏面的位置和形状,因此有限单元法是一种比较理想的土坡稳定性分析方法。 本文的主要目的是自己编制出基于修正剑桥模型的有限单元程序,并利用该程序模拟土坡的降雨入渗过程,并得出土坡中的应力、应变分布情况。利用有限单元强度折减法得出不同坡角不同入渗深度的土坡安全系数及土坡破坏面形状,并进一步分析降雨条件下土坡的破坏机理,为实际工程提供一定的科学依据。


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