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极限平衡Morgenstern-Price 法与有限元ABAQUS 法在边坡稳定性评价中的应用

2013-08-14张立舟瞿嘉玮邓湘波向易航

关键词:有限元法有限元分析

张立舟 ,瞿嘉玮 ,邓湘波 ,向易航,王 彪

(1.香港大学 土木工程系,香港;2.中南大学 土木建筑学院,长沙 410004 ;3.重庆市巫溪县国土资源和房屋管理局,重庆 405800;4.西南交通大学 土木工程学院,成都 610031)

随着社会的发展,工程建设逐步向山地延伸。大量的切坡造地改变了山体内力平衡,使滑坡等地质灾害屡见不鲜。如何通过边坡稳定性评价对危险边坡提出加固措施一直是工程界研究的热点。现阶段边坡稳定性分析方法有极限平衡分析法、有限元法、离散元法等。本文通过具有典型特征的极限平衡Morgenstern-Price 法(M-P 法)和有限元ABAQUS 法对某边坡的安全系数进行了分析比较,得出相应规律,为工程中稳定性分析方法的选择提供参考。

1 边坡稳定性分析基本方法

1.1 极限平衡法

极限平衡法将滑动面及滑动面以上土体看作刚体,根据滑动面以上若干土条之间的相互作用力确定力和力矩的静态平衡,从而计算边坡安全系数。不同的极限平衡法采用不同的土条间相互作用关系,也适合于不同的滑动面形状。

1.1.1 普通条分法

将滑体划分成若干竖直土条,假设滑动面为圆弧形滑动面,考虑整个滑体下滑力与抗滑桩的关系,忽略土条之间的相互作用力。

1.1.2 简化肖毕普法

假设滑动面为圆弧形,将滑体分为若干个竖直小条,忽略土条间竖向力的作用,通过竖向平衡找到滑动面的法向力,从而避免对水平力的繁琐计算。由于等式左右两端均有未知数FoS,因此需进行试解及迭代计算。

1.1.3 Janbu 普遍条分法

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