基于稳定接近度的边坡稳定分析

2016-08-26 by:CAE仿真在线来源:互联网

论文导读:用ansys软件进行网格剖分后,导入FLAC中计算,利用fish语言编制计算程序,,计算出每一点所对应的破坏接近度数值,计算结果如图3所示,图中说明边坡下方存在最不安全区域,最接近破坏,这与通常情况下边坡的破坏形式是吻合的。

关键词:边坡,稳定,接近度

0.引言

关于边坡动力稳定性的研究, 国外自1950 年Terzaghi 首次将拟静力法应用到地震边坡稳定性分析中[1],先后提出了简化预测永久变形的方法、边坡稳定性分析的概率法,到2000 年,Tahtamoni W.提出边坡的概率三维稳定性分析模型[2]。我国的边坡动力稳定性分析比较晚。免费论文参考网。王思敬提出的边坡块体滑动动力学方法[3];翟阳等采用单一频率的振动对土坝边坡进行了振动台试验[4],并分析了振动条件下边坡对土坝抗滑稳定性的影响,给出了边坡与破坏加速度的关系式。张平等对岩石边坡的平面滑动进行了简化模型的系列振动台动力试验,并提出了边坡动力残余位移的累积计算公式[5]。

1.破坏接近度

屈服的出现是以塑性应变的发生为标志的;而破坏则抽象为材料进入无限塑性的状态,因此,理想塑性的初始屈服面就是破坏面,而硬化材料从初始屈服其经过后继屈服阶段才能达到破坏,软化材料则到残余强度处才为破坏。从这个层面上讲,塑性力学实质上是分析材料的变形力学行为的学科,那么,如果要在此理论框架内分析岩体工程结构破坏的问题,则需要建立与工程这个层面上的极限状态和破坏相对应的评价方法。

符号约定:应力分量σ ij和应变分量ε ij 均取拉正压负,i, j =1, 2, 3,且主应力σ1 ≥σ2≥σ3。如不作特别说明,凡遇到上述变量,均按此符号规定取值。

在应力空间内,当以应力分量作为变量时,则屈服面为六维应力空间内的超曲面。若以主应力分量表示时,则为主应力空间内一个曲面,称为屈服曲面。免费论文参考网。

图1 莫库准则

初始屈服面或后继屈服面将应力空间分成两个部分,应力点在屈服面内属弹性状态,此时屈服函数F (σij) < 0;在屈服面上,材料开始屈服,F (σij) = 0 。免费论文参考网。本文在分析主应空间内,初始屈服面与未屈服应力点的相互关系分析的基础上提出了屈服接近度(YAI:yield approach index)的新概念,可广义的表述为:描述一点的现时状态与相对最安全状态的参量的比,YAI 属于[0, 1]。相对于某一强度理论则可以定义为:空间应力状态下的一点沿最不利应力路径到屈服面的距离与相应的最稳定参考点在相同罗德角方向上沿最不利应力路径到屈服面的距离之比。

以Mohr-Coulomb准则为例,如图6.11所示,P代表某一应力状态,与之对应的最稳定参考点即P所在π平面与等倾线的交点A0点。P沿着最不利路径到屈服面的距离就是P点到屈服面的垂直距离|PS1|,A0点在相同罗德角方向上沿最不利应力路径到屈服面的距离即是|A0S1|,又因为图中ΔA0A1S2与ΔPS1A1的相似关系,P点的屈服接近度YAI如下式1所示:

2.边坡算例

图2 边坡计算模型

建立如图2所示的边坡算例,模型计算域为80×40的区域,边坡高度20米,x方向宽度20米。岩体弹模10 Gpa,泊松比0.33,模型右边界下边界设置滑动支座,自重为2600kg/m3,重力加速度方向沿y轴向下,大小为9.8m/s2。左边界施加有1.5MPa均布力。

图3 计算结果图

用ansys软件进行网格剖分后,导入FLAC中计算,利用fish语言编制计算程序,,计算出每一点所对应的破坏接近度数值,计算结果如图3所示,图中说明边坡下方存在最不安全区域,最接近破坏,这与通常情况下边坡的破坏形式是吻合的。

参考文献

[1]Terzaghi K. Mechanisms of landslide , Engineering Geology(Berdey) Volume[R]1950:Geological Society of America.

[2]Tahtamoni W..Reliability Analysis of Three dimensional Dymanic Slope Stabilityand Earthquake induced Permanent Displacement [J] . Soil Dynamics andEarthquake Engineering,2000,19(2) : 91-114.

[3] 王思敬. 岩石边坡动态稳定性的初步探讨[J] . 地质科学,1977 (4) :120-125.

[4] 翟阳,韩国城. 边坡对土坝稳定影响的振动台模型试验研究[J] . 烟台大学学报: 自然科学与工程技术版,1996 (4) :6771.

[5] 张平,吴德伦. 动荷载下边坡滑动的试验研究[J] . 重庆建筑大学学报,1997,19 (2) :80-86.

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