强度折减法在边坡稳定有限元分析中的应用

[12-11 16:59:52]   来源:http://www.tmgc8.com  水利水电   阅读:3614

3 算例 下以富宁县小寨电站工程拦河左岸边坡两个典型剖面边坡稳定计算为例进行介绍。 3.1 基本资料 该工程12典型剖面边坡开挖高度分别为140m220m,地层中存在的结构面对边坡整体稳定性存在一定的影响。 该工程边坡为2级边坡,考虑正常运行工况,基本荷载组合(岩体自重) 3.2 岩体的物理力学参数分析及选取 分析地质资料可知,12典型剖面上部的坡积层、全风化和强风化顶部的花岗岩及断层破碎带为类岩体,强风化中、下部及部分弱风化上部和断层影响带为Ⅳ类岩体,弱风化上部部为为Ⅲ类岩体,边坡下部的弱风化至微风化~新鲜岩体为Ⅱ类岩体,边坡稳定性主要受结构面影响。 12典型剖面岩体的物理力学参数如表1 表1www.tmgc8.com   1#、2#典型剖面岩体的物理力学参数 分类 弹性模量 (GPa) 容重 (kN/m3) 摩擦角 (o) 粘聚力 (MPa) 建议坡比 18 26.1 52.4 1.6 1:0.5~1:0.3 8.0 25.5 45.0 0.9 1:0.8~1:0.6 3.0 24.0 35.0 0.4 1:1.0 0.2 22.0 20.0 0.08 1:1.2 F1www.tmgc8.com、F2、F3断层带     11.3 0.005   3.3 计算结果分析与比较 用有限单元法进行边坡稳定分析时,安全系数由强度折减法求得,计算过程中,分别取开挖边坡开口线处节点为控制点,对控制位移与折减系数进行统计分析,得到控制点水平位移与折减系数之间的关系曲线如图2、图3所示。 2   1典型剖面纵断面控制点位移与折减系数关系曲线 图3   2#典型剖面纵断面控制点位移与折减系数关系曲线 如图2、图3所示,本次边坡稳定计算所得曲线并没有明显的转折点,但分析曲线表明,计算所取折减系数范围内边坡位移控制点位移的变化量很大,这是因为采用有限元计算时采用了土体的弹塑性模型,考虑了土体的弹塑性变形,在边坡稳定分析采用有限元计算中是很常见的现象。因曲线类似双曲线,采用计算范围曲线两端切线交点对应的折减系数作为边坡安全系数,据此得到1剖面边坡的安全系数为1.72剖面边坡的安全系数安全系数为4.07 4 结论 传统的边坡稳定分析方法(极限平衡法)计算工作简单,计算结果能直接得出边坡安全系数,是当前边坡稳定分析最基本、最常用的方法。但该方法开始需要进行滑弧假定,带有一定的人为因素,常不能准确确定最不利滑弧位置和安全系数。 本文结合富宁县小寨电站工程拦河左岸边坡介绍了有限元强度折减法,以应变作为收敛控制标准,通过变形等值线图www.tmgc8.com(或应变云图)可以直观、快速发现边坡的薄弱位置,确定边坡安全程度和支护重点,为有限元在工程边坡稳定分析中的应用拓展了一种的新思路,具有一定的现实意义和参考价值。 【参考文献】 [1] 钱家欢, 殷宗泽. 土工原理与计算. 北京:中国水利水电出版社. 1996.5 [2] 陈祖煜. 土质边坡稳定分析-原理;方法;程序. 北京:中国水利水电出版社. 2001 [3] 邵龙潭, 唐洪祥等. 有限元边坡稳定分析方法及其应用. 计算力学学报

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