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基于综合法的边坡稳定分析研究

徐继伟  
【摘要】: 边坡稳定问题是土力学中的三大经典问题之一,而边坡失稳已经成为全球性三大地质灾害之一。随着我国经济建设和大规模基本建设的进行,产生了大量的建筑边坡、水利边坡、矿山边坡,以及交通边坡等,所以进行边坡稳定方面的研究具有十分重要的现实意义。 本文讨论了边坡稳定分析中的极限平衡法以及有限元法,然后针对目前所作的影响边坡稳定各因素的敏感性不一致问题,根据极限平衡法,分别采用正交法和改进的灰色关联法进行了分析,同时对有限元双折减法的可行性以及抗剪强度指标的敏感性进行了分析,可以得出,两个抗剪强度指标的敏感性受边坡高度,以及基准值的影响比较大,且随着坡度的增大,粘聚力的敏感性在增强,而内摩擦角的则在下降;有限元双折减法进行不同步折减时,最危险滑弧位置已经改变,且难以给一定值来确定边坡的安全系数,其合理性值得进一步研究。 对有限元重力加载比例法进行改进,提出重力加载和强度折减相结合的综合法,分别采用不同的屈服准则和刚度,考虑大变形的影响,并对比两种方法所得到的安全系数及等效塑性应变云图,所得结果与有限元强度折减法基本一致,说明了重力加载和强度折减相结合的综合法是可行的,也说明了二者在本质上是一致的,间接说明了有限元强度折减法的合理性。当采用大变形小刚度时会出现较大的变形,而不能得到理想的结果,因此运用大变形,采用综合法时要对刚度做加大处理,所得结果也比较理想。采用小变形小刚度时,所得结果在45°坡角之前与有限元强度折减法基本一致,在45°坡角之后所得结果与有限元强度折减法有较大的偏差,这可能与45°坡角之后,随着边坡坡度和变形的增大,收敛变的更加困难,有待进一步的研究。采用小变形大刚度时,所得结果在45°坡角之前与小变形小刚度的基本一致,但在45°坡角之后所得结果有了较大的偏差,可见在45°坡角之后采用小变形时,刚度对安全系数的计算结果有明显的影响。并采用该法对三维边坡进行了稳定分析,所得结果与二维边坡的基本一致,只是采用小刚度大变形时,所得结果偏小。


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