基于位移变化率和强度折减有限元的边坡失稳判定方法

• Published in: 农业工程学报 Vol. 33; no. 15; pp. 155 - 161
• Main Authors: 江胜华, 汪时机, 李伟清, 鲍安红
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 西南大学工程技术学院,重庆,400715 2017
• Subjects: models; 边界条件; finite element method; displacement rate; 边坡稳定性; 模型; 有限元法; 位移变化率; boundary conditions; 强度折减法; slope stability; strength reduction method
• ISSN: 1002-6819
• DOI: 10.11975/j.issn.1002-6819.2017.15.020

TV871; 采用强度折减有限元法计算边坡稳定时,以变形为基础的失稳判据具有显著的物理意义和工程意义.该文采用变步长的折减方法,基于位移变化率-强度折减系数曲线的转折突变作为失稳判据,并研究特征点的敏感性及选取范围.计算结果表明,当折减系数为1.42时,坡顶水平位移变化率、竖向位移变化率和总位移变化率均发生急剧性的转折.与位移相比,位移变化率-强度折减系数的曲线存在明显的转折突变,可更准确、明显地判断边坡稳定的安全度.至坡顶一定距离范围内的特征点,如位于非塑性区域且非滑动土体时,其位移变化率-强度折减系数的曲线发生转折突变,但曲线在转折点附近存在振荡现象.通过位移变化率计算得到的54个安全系数,平均值为1.420,变异系数为0.0053,不同特征点根据水平位移变化率、竖向位移变化率和总位移变化率得到的安全系数基本一致.当特征点至坡顶的距离≤1倍坡高时,特征点的位移>12 mm,且位移变化率均较大,此时特征点对位移变化率较敏感;当特征点至坡顶的距离>1倍坡高时,特征点位移在5~18 mm之间,但位移变化率大幅度降低,此时特征点对位移变化率的敏感性大幅度降低.考虑边界约束的影响及特征点的敏感性,建议特征点的选取范围为:与坡顶距离为1倍坡高的范围.