1、會計學1 隨著計算機技術的發展，尤其是巖土材料的非線性彈塑性有限元計算技術的發展，有限元強度折減法近來在國內外受到關注，對于均質土坡已經得到了較好的結論，但尚未在工程中實用，本文采用有限元強度折減法，對均質土坡進行了系統分析，證實了其實用于工程的可行性，對節理巖質邊坡得到了坡體的危險滑動面和相應的穩定安全系數。該方法可以對貫通和非貫通的節理巖質邊坡進行穩定分析，同時可以考慮地下水、施工過程對邊坡穩定性的影響，可以考慮各種支擋結構與巖土材料的共同作用，為節理巖質邊坡穩定分析開辟了新的途徑。 第1頁/共50頁2. 有限元強度折減系數法的基本原理1trialccF 1arctan(tan )tria

2、lF 第2頁/共50頁3.有限元強度折減系數法精度分析 第3頁/共50頁第4頁/共50頁第5頁/共50頁a2 sin3(3sin)2sin3(3sin)2sin33sin22 3sin2 3 (9sin)k6cos3(3sin)c6 cos3(3sin)c23 cos33sinc26 3 cos2 3 (9sin)ckJIF21第6頁/共50頁第7頁/共50頁010203040500.300.600.901.201.501.802.102.402.703.003.30 折減系數摩擦角 o DP1 DP2 DP3 DP4 簡化Bishop法 第8頁/共50頁024681012141618200.

3、000.020.040.060.080.10誤差樣 本 數(算例數) 第9頁/共50頁第10頁/共50頁 有限元單元網格劃分第11頁/共50頁第12頁/共50頁L坡腳到左端邊界的距離（左邊距），R坡頂到右端邊界的距離（右邊距），B坡腳到底端邊界的距離（底邊距），H坡高 第13頁/共50頁第14頁/共50頁10203040500.600.801.001.201.401.601.80折減系數坡高H DP4 簡化Bishop法第15頁/共50頁30354045501.001.101.201.301.401.50折減系數坡角值 DP4 簡化Bishop法第16頁/共50頁0.03.0 x1046.0

4、x1049.0 x1040.200.400.600.801.001.201.401.601.80折減系數粘聚力C值 DP4 簡化Bishop法第17頁/共50頁H=20m =45 C=42KPa( )0.110253545DP10.5251.044 1.769 2.2543.051DP20.525 0.9301.3321.5301.887DP30.4540.8481.2791.4991.870DP40.4770.8961.3961.6892.182簡化Bishop法0.4940.8461.3161.6232.073(DP1-Bishop)/Bishop0.0630.2340.3440.3550

5、.472(DP2-Bishop)/Bishop0.0630.0990.012-0.080-0.090(DP3-Bishop)/Bishop-0.0810.002-0.028-0.099-0.098(DP4-Bishop)/Bishop-0.0340.0590.0610.0410.053第18頁/共50頁mH203/25mkNkPac42175045403530、第19頁/共50頁 坡角（度）3035404550有限元法（外接圓屈服準則）1.781.621.481.361.29有限元法（莫爾-庫侖等面積圓屈服準則）1.471.341.221.121.06簡化Bishop法1.3941.2591.

6、1531.0620.99Spencer法1.4631.3181.2121.1151.04計算結果計算結果第20頁/共50頁第21頁/共50頁第22頁/共50頁kJIF21第23頁/共50頁有限元模型以及變形后產生的塑性區 第24頁/共50頁第25頁/共50頁tgc0n安全系數 :) ()(tgtgccFs第26頁/共50頁第27頁/共50頁 0 3010 45 45 有限元強度折減法Spencer法C=160kPa,1.000.99C=160kPa,2.112.11C=320kPa,2.332.33C=160kPa,2.091.98C=03.082.94不同方法求得的穩定安全系數 第28頁/共

7、50頁第29頁/共50頁 表5.3.1 計算采用物理力學參數材料名稱重度彈性模量泊松比內聚力內摩擦角kN/m3MPa MPa度巖體25100000.21.038結構面17100.30.1224 表5.3.2 計算結果計算方法安全系數有限元法（外接圓屈服準則）1.26有限元法（等面積圓屈服準則）1.03極限平衡方法(解析解)1.06極限平衡方法(Spencer)1.06第30頁/共50頁5.4 5.4 具有兩組平行節理面的巖質邊坡算例具有兩組平行節理面的巖質邊坡算例 如圖所示，兩組方向不同的節理，貫通率100%，第一組軟弱結構面傾角30度，平均間距10m，第二組軟弱結構面傾角75度，平均間距10

8、m，巖體以及結構面計算物理力學參數見表5.4.1。按照2維平面應變問題建立有限元模型. 計算步驟同上，通過有限元強度折減，求得的滑動面如圖5.4(a)所示,它是最先貫通的塑性區。塑性區貫通并不等于破壞，當塑性區貫通后塑性發展到一定程度，巖體發生整體破壞，同時出現第二、三條貫通的塑性區，如圖5.4(b)，程序還可以動畫模擬邊坡失去穩定的過程，從動畫演示過程可以看出邊坡的破壞過程也整體破壞的過程。 第31頁/共50頁材料名稱重度彈性模量泊松比內聚力內摩擦角kN/m3MPa MPa度巖體25100000.21.038第一組節理17100.30.1224第二組節理17100.30.1224 表5.4.

9、1 計算采用物理力學參數 表5.4.2 計算結果 計算方法安全系數有限元法（外接圓屈服準則）1.62有限元法（等面積圓屈服準則）1.33極限平衡方法(Spencer)1.36第32頁/共50頁 通過有限元強度折減，求得的滑動面如圖6-(a)所示,它是最先貫通的塑性區。塑性區貫通并不等于破壞，當塑性區貫通后塑性發展到一定程度，巖體發生整體破壞，同時出現第二、三條貫通的塑性區，如圖6-(b)，程序還可以動畫模擬邊坡失去穩定的過程，從動畫演示過程可以看出邊坡的破壞過程也整體破壞的過程。 圖5.4(a)首先貫通的滑動面 圖5.4(b)滑動面繼續發展第33頁/共50頁第34頁/共50頁第35頁/共50頁不同方法求得的穩定安全系數 第36頁/共50頁用有限元強度折減法求得的滑動面第37頁/共50頁碎石土強風化晶屑凝灰巖堆土弱風化晶屑凝灰巖 未開挖前的原始地貌（斷面一）第38頁/共50頁第39頁/共50頁原設計開挖斷面 第40頁/共50頁第41頁/共50頁第42頁/共50頁滑動面第43頁/共50頁第44頁/共50頁第45頁/共50頁第46頁/共50頁