基于有限元強(qiáng)度折減法的邊坡穩(wěn)定性分析.pdf

1、在高速公路、鐵路、路堤以及土壩等土木和水利工程項目中,土質(zhì)邊坡廣泛存在,受坡前水位變化和降雨等復(fù)雜因素的影響會經(jīng)常發(fā)生滑坡現(xiàn)象。為了確保工程的安全性,必然會涉及到非穩(wěn)定飽和-非飽和滲流作用下的邊坡穩(wěn)定分析問題。該問題所涉及的影響因素比較復(fù)雜,從已有文獻(xiàn)來看,采用有限元強(qiáng)度折減方法分析這方面的研究工作開展的還不多,而且強(qiáng)度折減法存在著有待進(jìn)一步研究和討論的問題。圍繞上述問題本文進(jìn)行了比較系統(tǒng)而且深入的研究,主要研究內(nèi)容和所取得的研究成果如

2、下:
　　(1)討論了網(wǎng)格尺寸、單元類型及階次對邊坡穩(wěn)定性計算結(jié)果的影響;針對常見的四種失穩(wěn)判據(jù),進(jìn)行了單元類型和網(wǎng)格尺寸的適宜性分析;分別研究了屈服準(zhǔn)則、內(nèi)摩擦角和黏聚力、坡高和坡比對安全系數(shù)和臨界滑動面位置的影響;并將有限元強(qiáng)度折減法應(yīng)用于各種復(fù)雜邊坡的穩(wěn)定分析中。
　　(2)在水位升降過程中,位于水位變化影響范圍內(nèi)的土體呈現(xiàn)出飽和-非飽和特征。通過建立非飽和非穩(wěn)定滲流模型分析研究了滲透系數(shù)、水位降落速度和降落幅度對邊坡

3、滲流場的影響。結(jié)果表明,水位降落易形成對邊坡穩(wěn)定不利的逆向滲流;滲透系數(shù)、水位降落速度和降落幅度對滲流溢出點的位置、溢出點滲透坡降有著不同程度的影響。
　　(3)基于有限元強(qiáng)度折減方法,首先分析了水位驟降和緩降兩種極端降水模式下的邊坡穩(wěn)定性及二者的差異性。結(jié)果表明,水位驟降情況下,安全系數(shù)隨水位降落先陡降后緩降并趨于平穩(wěn);而緩降情況下,后期安全系數(shù)有小幅增大;驟降安全系數(shù)下降率幾乎為緩降的2倍,驟降降幅L/H=0.6~0.8時發(fā)生

4、失穩(wěn)破壞的危險性最大。進(jìn)而,對非穩(wěn)定滲流條件下邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了參數(shù)敏感性分析,依次討論了滲透系數(shù)、水位降速和水位降幅對邊坡安全系數(shù)的影響程度。結(jié)果表明,坡前水位降落引起的非穩(wěn)定滲流是介于驟降和緩降二者間的滲流模式,其穩(wěn)定性受滲透系數(shù)、水位降速和降幅的共同影響。在此基礎(chǔ)上對各種參數(shù)進(jìn)行分類整合和無量綱化處理,提出適用于簡單均質(zhì)土質(zhì)的穩(wěn)定性圖表,并結(jié)合算例進(jìn)行驗證和說明,為工程邊坡的設(shè)計和穩(wěn)定性分析提供參考。
　　(4)結(jié)合泄灘滑坡

5、工程實例,采用有限元強(qiáng)度折減法對水庫蓄水過程中滑坡體的水力學(xué)和變形響應(yīng)以及滑坡體的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析研究。結(jié)果表明,隨著坡外水位的上升,滑坡的變形矢量和滑帶屈服區(qū)由滑坡體的前緣向中、后部發(fā)展,滑帶的后緣基本上沒有產(chǎn)生塑性變形,且主要變形發(fā)生局限在2＃平臺以下。當(dāng)水位在85~105m和150~175m之間變化時,位于滑帶的土體抗剪強(qiáng)度和有效應(yīng)力降低,導(dǎo)致滑坡體的安全系數(shù)呈現(xiàn)快速下降的趨勢,降幅分別為1.82％和1.71％。在不同庫水位作用下