強度折減法與極限平衡法對比分析
作者：袁茂蓮等
來源：《科技視界》2015年第04期
【摘 要】本文通過ABAQUS6.10有限元分析軟件，以安康市一邊坡治理工程為例，采用有限元強度折減法，求解該邊坡穩(wěn)定性系數，并與極限平衡法進行對比分析。結果表明：邊坡在天然工況下，采用有限元強度折減法計算的穩(wěn)定系數為Fs=1.25～1.59，邊坡穩(wěn)定；采用極限平衡法計算的穩(wěn)定系數為Fs=1.239～1.578，邊坡穩(wěn)定。
【關鍵詞】強度折減法；極限平衡法；穩(wěn)定性系數；對比分析
0 引言
邊坡穩(wěn)定性分析是邊坡設計的前提。然而這個問題至今仍未得到妥善解決，因為解決這一問題必須先要查清坡體的地質狀況及其強度參數，同時又要有科學合理的分析方法[1]。對于均質土坡，可以通過各種優(yōu)化方法來搜索危險滑動面；但是對于巖質邊坡，由于實際巖體中含有大量不同構造、產狀和特性的不連續(xù)結構面，傳統(tǒng)極限平衡方法尚不能搜索出危險滑
動面以及相應的穩(wěn)定安全系數。而有限元強度折減法是通過不斷降低邊坡巖土體的抗剪切強度參數，使其達到極限破壞狀態(tài)為止，從而得到邊坡的強度儲備安全系數，使邊坡穩(wěn)定分析進人了一個新的時代[2-4]。
1 有限元強度折減安全系數定義
邊坡穩(wěn)定性分析中，安全系數是評價邊坡穩(wěn)定性的一個重要指標。對于邊坡安全系數的定義，在巖土工程歷史中共經歷了三次大的變化：第一次是采用的力矩定義[5]，第二次采用的是剪應力定義[6]，第三次采用的是抗剪強度折減定義[7-8]。其中，前兩次定義都是基于極限平衡理論，而第三次關于抗剪強度折減的定義，其實質與用剪應力定義是一致的。但是，它為土坡穩(wěn)定性分析的數值實施提供了理論依據，使得通過數值計算得到邊坡的整體安全系數成為現(xiàn)實。
2 強度折減理論中邊坡失穩(wěn)判據
有限元強度折減法分析邊坡穩(wěn)定性的一個關鍵問題是如何根據有限元計算結果來判別邊坡是否處于破壞狀態(tài)。目前的失穩(wěn)判據主要有兩類：
