基于穩定接近度的邊坡穩定分析

2016-08-26 by:CAE仿真在線來源:互聯網

論文導讀:用ansys軟件進行網格剖分后,導入FLAC中計算,利用fish語言編制計算程序,,計算出每一點所對應的破壞接近度數值,計算結果如圖3所示,圖中說明邊坡下方存在最不安全區域,最接近破壞,這與通常情況下邊坡的破壞形式是吻合的。

關鍵詞:邊坡,穩定,接近度

0.引言

關于邊坡動力穩定性的研究, 國外自1950 年Terzaghi 首次將擬靜力法應用到地震邊坡穩定性分析中[1],先后提出了簡化預測永久變形的方法、邊坡穩定性分析的概率法,到2000 年,Tahtamoni W.提出邊坡的概率三維穩定性分析模型[2]。我國的邊坡動力穩定性分析比較晚。免費論文參考網。王思敬提出的邊坡塊體滑動動力學方法[3];翟陽等采用單一頻率的振動對土壩邊坡進行了振動臺試驗[4],并分析了振動條件下邊坡對土壩抗滑穩定性的影響,給出了邊坡與破壞加速度的關系式。張平等對巖石邊坡的平面滑動進行了簡化模型的系列振動臺動力試驗,并提出了邊坡動力殘余位移的累積計算公式[5]。

1.破壞接近度

屈服的出現是以塑性應變的發生為標志的;而破壞則抽象為材料進入無限塑性的狀態,因此,理想塑性的初始屈服面就是破壞面,而硬化材料從初始屈服其經過后繼屈服階段才能達到破壞,軟化材料則到殘余強度處才為破壞。從這個層面上講,塑性力學實質上是分析材料的變形力學行為的學科,那么,如果要在此理論框架內分析巖體工程結構破壞的問題,則需要建立與工程這個層面上的極限狀態和破壞相對應的評價方法。

符號約定:應力分量σ ij和應變分量ε ij 均取拉正壓負,i, j =1, 2, 3,且主應力σ1 ≥σ2≥σ3。如不作特別說明,凡遇到上述變量,均按此符號規定取值。

在應力空間內,當以應力分量作為變量時,則屈服面為六維應力空間內的超曲面。若以主應力分量表示時,則為主應力空間內一個曲面,稱為屈服曲面。免費論文參考網。

圖1 莫庫準則

初始屈服面或后繼屈服面將應力空間分成兩個部分,應力點在屈服面內屬彈性狀態,此時屈服函數F (σij) < 0;在屈服面上,材料開始屈服,F (σij) = 0 。免費論文參考網。本文在分析主應空間內,初始屈服面與未屈服應力點的相互關系分析的基礎上提出了屈服接近度(YAI:yield approach index)的新概念,可廣義的表述為:描述一點的現時狀態與相對最安全狀態的參量的比,YAI 屬于[0, 1]。相對于某一強度理論則可以定義為:空間應力狀態下的一點沿最不利應力路徑到屈服面的距離與相應的最穩定參考點在相同羅德角方向上沿最不利應力路徑到屈服面的距離之比。

以Mohr-Coulomb準則為例,如圖6.11所示,P代表某一應力狀態,與之對應的最穩定參考點即P所在π平面與等傾線的交點A0點。P沿著最不利路徑到屈服面的距離就是P點到屈服面的垂直距離|PS1|,A0點在相同羅德角方向上沿最不利應力路徑到屈服面的距離即是|A0S1|,又因為圖中ΔA0A1S2與ΔPS1A1的相似關系,P點的屈服接近度YAI如下式1所示:

2.邊坡算例

圖2 邊坡計算模型

建立如圖2所示的邊坡算例,模型計算域為80×40的區域,邊坡高度20米,x方向寬度20米。巖體彈模10 Gpa,泊松比0.33,模型右邊界下邊界設置滑動支座,自重為2600kg/m3,重力加速度方向沿y軸向下,大小為9.8m/s2。左邊界施加有1.5MPa均布力。

圖3 計算結果圖

用ansys軟件進行網格剖分后,導入FLAC中計算,利用fish語言編制計算程序,,計算出每一點所對應的破壞接近度數值,計算結果如圖3所示,圖中說明邊坡下方存在最不安全區域,最接近破壞,這與通常情況下邊坡的破壞形式是吻合的。

參考文獻

[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. 巖石邊坡動態穩定性的初步探討[J] . 地質科學,1977 (4) :120-125.

[4] 翟陽,韓國城. 邊坡對土壩穩定影響的振動臺模型試驗研究[J] . 煙臺大學學報: 自然科學與工程技術版,1996 (4) :6771.

[5] 張平,吳德倫. 動荷載下邊坡滑動的試驗研究[J] . 重慶建筑大學學報,1997,19 (2) :80-86.

開放分享：優質有限元技術文章,助你自學成才