屈服准则对边坡稳定分析影响的研究

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边坡稳定性分析是岩土工程中具有理论与实践价值的基本问题,同时也是当今学术界与工程界的难点和热点之一。传统边坡稳定分析多采用极限平衡法,该方法概念清晰、易于理解。但极限平衡法只能得出边坡的最危险滑裂面及安全系数,不能得到边坡的应变与位移分布等情况,且计算结果偏于保守。应用有限元法分析边坡稳定,可以计算边界条件、加载条件相当复杂的非均质土体,并且得出边坡的位移场和应力场。同时反映边坡的渐进破坏过程,便于跟踪边坡内塑性区的发生、发展情况,从破坏机理上寻找最危险面,在理论上来讲也更为合理。应用有限元法分析边坡稳定中的两个重要问题是:边坡最危险滑裂面的确定和屈服准则的选用。有限元法分析边坡稳定中,采用的是理想弹塑性本构模型,需要选择合适的屈服准则,以往该方法的计算精度不够,多是由于屈服准则的选择不当引起的。本文运用有限元法分析了屈服准则选用对边坡稳定分析结果的影响,主要完成内容如下:1、应用有限元法,根据边坡等效塑性应变云图确定边坡滑裂面,并与传统方法确定的滑裂面进行比较,分析结果表明两种方法算得的边坡滑裂面具有一致性。2、选取主要应用于边坡稳定分析的五种常用D-P准则,叙述了五种屈服准则的推导过程,进行了各屈服准则之间强度参数的转换,完成了它们在有限元软件Marc中的合理实现。3、应用有限元法,分析不同屈服准则下边坡的应力应变分布、位移场、滑裂面位置等。考察屈服准则对这些分析结果的影响,分析了其对边坡稳定安全系数计算精度的影响。表明应用外角外接圆和折中圆屈服准则分析时,在应变与位移场的数值和分布区域上,同其它三类屈服准则相比差别较大,一般不宜采用。在边坡稳定安全系数值上,外接圆屈服准则同传统方法相比的差值在25%左右。等面积圆、内切圆、内角外接圆三类屈服准则与传统方法的差值在10%左右。4、建立加筋土边坡有限元模型,计算了不同屈服准则下边坡加筋后的稳定性增加情况,计算表明,边坡加筋后,应变和位移较大值分布区域明显减少。不同屈服准则下边坡稳定安全系数值增加均在10%左右。
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