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原文传递基于强度折减法的边坡稳定性分析方法研究

论文题名：	基于强度折减法的边坡稳定性分析方法研究
关键词：	边坡稳定性;强度折减法;安全系数;极限平衡法;临界破坏状态
摘要：	在边坡稳定性分析方法中，基于强度折减的边坡稳定分析方法既具有数值方法适应性广的优点，又具有有限元分析法贴近岩土工程设计，实用性强的优点。20世纪末前后，国际上发表了多篇有关文章，研究了有限元强度折减法求解均质土坡的稳定安全系数Fs，由于一些算例得到的结果与传统方法求解结果比较接近，逐渐得到学术界的认可，有些国外学者认为有限元强度折减法使边坡稳定分析进入了一个新的时代。然而，土体材料有2个强度指标c和tan(Φ)，采用一个强度安全系数，意味着两个指标按同一比例下降，而实际土体并非这样。本文对于这一问题进行了研究，力求能够找到一种合理的折减方法解决上述不足。本文的主要工作及结论包括：　　 (1)对边坡稳定性分析的传统计算方法，包括极限平衡法，极限分析法，有限元法等做了较为系统的分析与总结，并着重介绍了有限元强度折减法的基本原理和研究进展，通过与传统计算方法的对比阐述其优点。　　 (2)介绍了大型有限元计算软件ANSYS，及其在边坡稳定分析中的应用。　　 (3)通过三轴仪及直剪仪得出土坡的原状土及重塑土的抗剪强度参数和土体的残余强度。运用Geo-studio中的slope模块，计算边坡的安全系数。用于后续不同折减方法算得的安全系数作比较。　　 (4)用有限元计算软件ANSYS对甘肃某一均质土坡建立二维模型，用不同的折减方法计算边坡的安全系数。首先研究了网格密度和单元类型对均质土坡的安全系数的影响。然后对滑带上土体同时折减强度参数c和(Φ)值，求出达到临界破坏时的折减系数，即为边坡安全稳定系数。通过计算结果分析可认为，对于均质土坡而言，平均每10m2内的单元数为6.898时，网格密度对边坡的安全系数的影响已经不明显。对滑带上的土体进行强度折减，能够切合实际地反映土坡的安全稳定系数，且能够得到较为准确的滑带上土体的变形。　　 (5)在整个模型区域内对强度参数进行不同步折减，分别先折减c，折减到残余强度和重塑土强度的c值，然后对(Φ)进行折减，使边坡进入临界破坏状态，取对c和(Φ)相对较小的折减系数为此边坡的安全稳定系数。计算结果表明，对于均质土坡而言，先折减c值到其残余强度，然后折减(Φ)直到边坡达到临界破坏的方法分析边坡稳定性，能够更接近极限平衡法计算所得的结果。　　 (6)只对滑带上土体的强度参数进行不同步折减，分别先折减c，折减到残余强度的c值，保持c值不变，然后对(Φ)进行折减，使土坡达到临界破坏状态，取对c和(Φ)相对较小的折减系数为此边坡的安全稳定系数。计算结果表明，此折减方法既能够得到与极限平衡法较接近的安全稳定系数，还能使折减过程符合实际情况，且能够得到较为准确的滑带上土体的变形。
作者：	赵宏斌
专业：	岩土工程
导师：	胡再强
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西安理工大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文