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土坡稳定极限分析法方法

2022/07/16267 作者:佚名
导读:土坡稳定极限分析法刚体极限平衡法 刚体极限平衡法是对边坡稳定安全度作一总的整体分析, 刚体极限平衡方法原理的三大要点:1) 刚体条件:在分析滑坡的受力和变形过程中, 忽略滑体的内部变形,认为滑体为不可变形的刚体;2) 极限强度条件:假定滑体处于极限强度状态;3) 力的平衡条件: 在考虑安全系数后,滑体在所受各种力的作用下处于平衡状态 。由于其物理概念清楚,计算比较简单明了,应用的经验较多,可以得到

土坡稳定极限分析法刚体极限平衡法

刚体极限平衡法是对边坡稳定安全度作一总的整体分析, 刚体极限平衡方法原理的三大要点:1) 刚体条件:在分析滑坡的受力和变形过程中, 忽略滑体的内部变形,认为滑体为不可变形的刚体;2) 极限强度条件:假定滑体处于极限强度状态;3) 力的平衡条件: 在考虑安全系数后,滑体在所受各种力的作用下处于平衡状态 。由于其物理概念清楚,计算比较简单明了,应用的经验较多,可以得到一个整体安全度的概念被广泛应用。

极限平衡的其他计算方法有斯宾塞法、沙尔玛法、不平衡推力传递法等,极限平衡法满足力和力矩平衡、摩尔 - 库仑破坏准则和应力边界条件,未考虑土体本身的应力 - 应变关系。实际上,土体也有可能产生无限制的塑性变形 - 塑性流动。在塑性力学中塑性极限分析法的基础上,一些学者提出了对土坡稳定分析的塑性极限分析和模糊极值理论。 潘家铮于1977年提出了滑坡极限分析的两条基本原理,即极小值和极大值原理 。后来孙君实根据这两条原理建立和发展了新型的稳定分析理论—模糊极值理论。

土坡稳定极限分析法数值分析方法

随着计算机技术的发展,数值分析方法也被广泛应用于边坡稳定分析当中。主要包括:有限差分法、有限单元法、离散单元法、拉格朗日元法、非连续变形分析方法、流形元法和几种半解析元法等 。有限差分法是用差分网格离散求解域,将工程问题的控制方程转化为差分方程,然后结合初始及边界条件,求解线性代数方程组,得到工程问题的解。有限单元法是将分析域离散成有限个只在结点相联结的子域, 即有限元,然后在单元中采用低阶多项式插值,建立单元特性矩阵,再利用能量变分原理集合形成总特性矩阵,最后结合初始及边界条件求解,这是一种化整为零,由零及整的方法。离散元法以受节理切割成离散的块体为出发点,块与块之间在角和面上的接触处有相互作用;离散元法常应用于应力水平不高的情况, 块体的弹性变形可以不计而将其视为刚性块体;根据岩块的几何形状及其邻接块体的关系,建立运动方程,采用以时步渐进迭代的动态松弛显示解法,求出每一时步块体位置和接触力,反复迭代直至平衡状态。离散元法也可考虑块体本身的弹性变形, 称为变形离散元法。拉格朗日法是一种分析非线性大变形问题的数值解法,它以连续介质力学为基础,利用差分格式,按时步积分求解,随着构形的变化不断更新坐标,允许介质有大的变形。

非连续变形分析法是一种分析非连续节理岩体的数值方法,它以块体为单元,基于能量原理形成一个整体矩阵,用隐式方式求解;它源自有限元法,但与有限元法不同;在有限元法分析中未知数为结点自由度之和,而在非连续变形分析中未知数是块体的自由度之和;有限元法要求在结点处保持力的平衡和变形协调, 而非连续变形分析中每个块体单独平衡和移动 ,在满足块体间一定的约束条件下,每个块体可以有自己的位移和变形,而在整个系统中允许块体间滑动,以及块体界面出现裂缝的张开和闭合。流形元法以拓扑流形和微分流形为基础,利用有限覆盖技术把连续和非连续变形的计算统一到数值流形中。它可以计算块体的变形和拉裂、 裂缝的发展和开闭;从流形方法的一般有限覆盖的观点看 ,连续体的有限单元法和块体系统的非连续变形分析方法都可以看成是流形元法的特例。半解析元法是将解析法和数值法结合起来达到降维、减小计算量的目的,有时还可提高计算精度 。常用的半解析元法有:有限条法、有限层法、 有限线法和边界元法。这些半解析元法是相对有限元法而言的,它不象有限元法那样全域离散,而是在某个方向采用解析解的方法,利用解析解来降低维数,其他类同有限元法 。

土坡稳定极限分析法条分法与有限元法相结合

在土坡稳定分析的工程实践中,多采用极限平衡法,对于粘性土边坡的稳定分析,一般采用条分法。当存在渗流作用时,工程上一般采用简化方法忽略或粗略地计算地下水渗流的作用。在有些工程中,如基坑渗流场分布十分复杂,简化方法仅在少数情况下可以应用,当边坡中2100433B

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