有限元强度折减法在土坡与岩坡中的应用

摘要

通过有限元强度折减,使边坡达到破坏状态时,滑动面上的位移将产生突变,产生很大的且无限制的塑性流动,有限元程序无法从有限元方程组中找到一个既能满足静力平衡又能满足应力-应变关系和强度准则的解,此时不管是从力的收敛标准,还是从位移的收敛标准来判断有限元计算都不收敛,因此采用力和位移的收敛标准作为边坡破坏的判据是合理的。对有限元强度折减法的计算精度和影响因素进行了详细分析,包括屈服准则、流动法则、有限元模型本身以及计算参数对安全系数计算精度的影响,并给出了提高计算精度的具体措施。研究表明:采用徐干成、郑颖人(1990年)提出的摩尔-库仑等面积圆屈服准则求得的稳定安全系数与传统Spencer法的误差在5%左右,证实了其实用于工程的可行性。在平面应变条件下则可采用摩尔匹配DP准则。该文还将此法应用于岩质边坡的稳定分析,得到了岩质边坡的滑动面和安全系数,开创了求节理岩质边坡滑动面与稳定安全系数的先例。