abaqus在岩土工程中的应用-边坡稳定分析
基于ABAQUS的边坡稳定性影响因素分析
ISSN1671 -2900CN 43-134 7/TD采矿技术第17卷第4期Mining Technology,Vol.17 ,No.42017年7月July 2017基于A B A Q U S的边坡稳定性影响因素分析岳梦蕾，刘光汉，欧阳天云，余红兵(贵州新联爆破工程集团有限公司，贵州贵阳550002)摘要：为了分析不同因素与边坡稳定性的相互关系，借助了 A B A Q U S有限元模拟软件通过强度折减法，采用控制变量的方法建立了仿真模型，分析了弹性模量、容重、边坡高度、坡面角、粘聚力以及内摩擦角单因素变化对边坡稳定性的影响，得到了不同参数下安全系数随影响因素数值变化的规律。
计算结果表明：弹性模量的变化对边坡的稳定性影响不大，岩土的容重、边坡高度和坡面角与边坡安全稳定系数呈线性负相关，岩土的粘聚力和内摩擦角与边坡安全稳定系数呈线性正相关。
关键词：边坡稳定性；强度折减法；A B A Q U S;控制变量法0引百边坡稳定性研究一直是岩土工程领域复杂的综合性工作。
受到多种内外因素的影响，如何对影响边坡稳定性的各因素进行综合评价，进而指导工程实际，对人民生命财产安全和工程经济建设具有重要意义[12]。
边坡稳定性计算是指用量化指标评定边坡的稳定与否，并对其进行危险性评价，以及可能 变化发展的趋势，通过量化指标对边坡的工程设计提出指导性意见。
之前学者一般采用极限平衡法分析边坡稳定性，该方法易于掌握，计算过程简单快捷，但需预先假定滑动面所处的工况条件，同时不能 考虑岩土实际应力一应变关系，不能分析滑体内的应力、变形分布状况，具有较大的局限性。
后期学者提出基于强度折减法的有限元边坡稳定分析方法，能够分析岩体本身的变形对边坡变形计稳定性的影响，同时能够考虑岩土的非线性本构关系，还能模拟边坡的滑坡过程及其滑移面形状以及岩土与支护结构的共同作用[35]。
本文将建立基于工程实例的A B A Q U S有限元模型，对可能影响边坡稳定的6个因素（弹性模量、容重、粘聚力、内摩擦角、边坡高度、坡面角）通过强度折减法进行独立的数值仿真模拟，进而得出各个因素对边坡稳定的影响，为边坡的合理建设、稳定性 预测提供科学依据[67]。
基于ABAQUS的边坡变形及加固研究
基于ABAQUS的边坡变形及加固研究摘要：边坡稳定性问题是岩土工程建设中的重要问题，抗滑桩作为有效的边坡加固措施，在滑坡治理中占有重要地位。
文章利用 ABAQUS 有限元软件模拟三维边坡，通过强度折减法，分析边坡安全系数以及滑面形成过程，然后分析抗滑桩加固后的边坡稳定性。
研究表明：抗滑桩的挡土作用比较明显，可以提升边坡的稳定性。
关键词：边坡稳定性；ABAQUS；强度折减法；抗滑桩；安全系数边坡稳定性是工程建设中的重要问题，边坡失稳会造成崩塌、滑坡等地质灾害。
2020年，中国发生的地质灾害点有7840处，其中滑坡就有4810处，为主要地质灾害类型，其次是泥石流和崩塌。
利用有限元软件对边坡进行分析，得出结果判断土坡稳定性并提出边坡加固措施，对防治滑坡具有十分重要的意义。
抗滑桩作为有效的边坡加固措施，在滑坡治理中占有重要地位。
因此，本文基于ABAQUS有限元软件对抗滑桩提升边坡的稳定性进行了数值模拟研究。
1 分析方法边坡稳定性分析主要可分为两大类：极限平衡法和强度折减法。
采用有限元强度折减法计算边坡稳定性的关键在于确定边坡是否处于极限平衡破坏状态，目前存在的用于判断边坡是否处于失稳状态的判据主要有三种[1]：以数值计算结果收敛与否作为评价标准，；以特征部位的水平位移关于强度折减系数关系曲线图上的位移拐点作为评价标准；以塑性应变等值线云图中的滑动破裂面是否形成连续贯通区域作为评价标准。
夏园园[2]通过算例分析表明：以坡体顶点位移拐点和塑性区贯通为评价标准求得的安全系数与极限平衡法所得结果比较接近。
本文采用边坡顶部一点位移突变作为判别依据，方便与抗滑桩加固后的边坡稳定性进行比较。
2 边坡稳定性分析以某三维匀质边坡为例，采用有限元分析软件 ABAQUS 分析土坡应力应变等情况，判断土坡稳定性。
边坡坡高为10m,坡度为1:1.5,坡脚距边坡模型前沿的水平距离为10m,坡顶距边坡后缘的水平距离15m,边坡后缘的上顶点距下顶点的垂直距离为20m,边坡的宽度为20m[3]边坡上部为滑体,材料为不稳定土,下部为滑床,材料为稳定土。
基于ABAQUS的某土石坝坝坡稳定性分析
1引言土石坝稳定性分析常用的方法主要是极限平衡法和有限元法。
极限平衡法以毕肖普法、摩根斯顿-普赖斯法、Spencer法、Sarma法、楔形体法等[1-4]为代表，有限元法以强度折减法[5]为代表。
随着土地本构模型（摩尔库仑模型、邓肯张模型、Drucker-Prager模型等）理论应用成熟和有限元软件开发应用，强度折减法越来越多地应用到工程实际，为工程设计提供印证，如边坡、坝坡、隧道、基坑等有限元分析，并趋于成熟。
近年来，国内学者对强度折减法的应用开展了大量工作：李小春[6]采用强度折减法对边坡的多滑面进行了模拟，认为该方法得到的多级滑动面与现场监测数据吻合较好。
王曼等[7]采用ABAQUS软件的强度折减法分析了边坡的稳定性，确认其计算结果的合理性。
王作伟等人[8]采用强度折减方法计算了边坡的极限上限，对比验证强度折减法与传统极限平衡法具有良好的适应性。
雷艳等[9]采用强度折减法对土石坝坝坡进行稳定分析，得出的安全系数与塑型区域可为工程提供借鉴。
以上研究均取得了较好的研究成果，表明强度折减法用于工程实际分析边坡、坝坡稳定性是可行合理的。
故本文基于以上研究，采用ABAQUS软件结合强度折减法对某均质土石坝进行稳定性分析计算，并从水利工程建设管理的角度，浅析建设管理对工程质量的控制。
2强度折减法所谓强度折减法是指给一强度折减系数F r[10]，采用公式（1）和（2）将土体抗剪强度指标进行降低，导致土体逐渐失稳，土体单元发生塑性变形，当临界失稳时，折减系数就是边坡对应的安全系数。
具体公式如下所示：c m=c/F r（1）φm=arctan（tanφ/F r）（2）式中，c和φ为土体的抗剪强度指标（粘聚力和内摩擦角）；c m和φm是折减后的抗剪强度；F r是强度折减系数。
强度折减法精髓在于降低土地的抗剪强度指标，使土地单元应力不能配套而失稳。
3土石坝稳定性分析某均质土石坝，最大坝高100m，正常蓄水位在坝高90m处，坝顶宽8m，上下游坡比为1∶3√，坝体材料密度为2200kg/m3，强度参数如表1所示。
ABAQUS强度折减法在边坡稳定性分析中的应用
ABAQUS强度折减法在边坡稳定性分析中的应用闫俊维;王曙光;陈静瑜【摘要】文章依托某边坡工程实例,基于ABAQUS软件,以塑性区贯通为失稳判据,构建综合运用岩土数值模拟和强度折减技术的边坡稳定性分析模型,对坡体失稳滑动面的形状和位置,以及岩土抗剪强度参数粘聚力c和内摩擦角(φ)对边坡稳定性影响进行计算分析,并与已有研究成果进行对比,验证了ABAQUS有限元强度折减法边坡稳定性分析理论和方法的正确性和有效性.研究成果可为边坡工程设计与施工提供一定的参考.【期刊名称】《西部交通科技》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】4页(P21-24)【关键词】边坡工程;稳定性分析;ABAQUS软件;强度折减法;抗剪强度参数【作者】闫俊维;王曙光;陈静瑜【作者单位】贵州高速公路集团有限公司,贵州贵阳550000;贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司,贵州贵阳550000;华东交通大学轨道交通学院,江西南昌330000【正文语种】中文【中图分类】U416.1+4闫俊维(1987—)，助理工程师，主要从事公路建设管理工作；王曙光(1983—)，工程师，主要从事公路路基设计及地质勘察工作。
边坡工程一直以来都是岩土工程中的重要研究领域。
早期对边坡稳定性分析评价，大都基于实践经验，运用工程类比法进行主观判定[1]。
随后，随着土力学极限平衡理论的发展，运用条分法计算极限平衡状态边坡整体稳定性的极限平衡法可得到边坡稳定性安全系数，但不能考虑土体内部应力应变关系，且无法准确描述边坡的失稳过程[2]。
近年来，随着计算机技术的普及和发展，通过研究坡体内部的应力应变特征，进而分析坡体内部形变和稳定问题的有限元数值方法在边坡稳定性分析中也得到了蓬勃发展[3]。
然而，以往有限元数值分析无法直接评价边坡稳定性，大多是通过分析坡体位移场、应力场、塑性区等参数来间接评价边坡稳定性，或者是根据有限元分析得到最危险滑动面之后，再利用极限平衡分析方法计算安全系数。
abaqus在岩土工程中的应用 案例文件
abaqus在岩土工程中的应用案例文件abaqus是一款常用的有限元分析软件，广泛应用于岩土工程中。
下面列举了岩土工程中abaqus的应用案例，包括地基工程、边坡稳定性分析、挡土墙设计等方面。
1. 地基工程地基工程是岩土工程的核心内容之一，abaqus可以用于地基的承载力和沉降分析。
通过建立地基模型，考虑不同荷载情况下的土体性质，可以计算地基的承载力和变形情况，进而指导实际工程设计。
例如，可以通过abaqus模拟地基基坑开挖对周围土体的影响，预测地基下沉的情况，为地下结构的设计提供依据。
2. 边坡稳定性分析边坡稳定性是岩土工程中的重要问题，abaqus可以用于边坡的稳定性分析。
通过建立边坡模型，考虑不同荷载、土体参数和边坡几何形状等因素，可以计算边坡的稳定性指标（如安全系数）和发生滑移的位置。
例如，可以通过abaqus模拟陡坡下雨后的渗流和剪切破坏，评估边坡稳定性，并提出相应的加固措施。
3. 挡土墙设计挡土墙是岩土工程中常见的结构，abaqus可以用于挡土墙的设计和分析。
通过建立挡土墙模型，考虑土体参数、结构形式和荷载情况等因素，可以计算挡土墙的稳定性和变形情况，指导挡土墙结构的设计。
例如，可以通过abaqus模拟挡土墙的荷载响应和土体变形，评估挡土墙的稳定性，并确定合适的尺寸和材料。
4. 地铁隧道分析地铁隧道是岩土工程中的典型工程，abaqus可以用于地铁隧道的分析。
通过建立隧道模型，考虑地下水、土体参数和开挖方式等因素，可以计算隧道的稳定性和变形情况，指导隧道的设计和施工。
例如，可以通过abaqus模拟隧道开挖对周围土体的影响，评估隧道的稳定性和地表沉降情况，并提出相应的支护措施。
5. 岩石力学分析岩石力学是岩土工程中的重要分支，abaqus可以用于岩石的力学分析。
通过建立岩石模型，考虑岩石的本构关系和荷载情况，可以计算岩石的应力分布、变形情况和破坏机制，指导岩石工程的设计和施工。
例如，可以通过abaqus模拟岩石的加载过程和破坏模式，评估岩石的强度和变形特性，为岩石工程提供依据。
abaqus在岩土工程中的应用-边坡稳定分析
高等土力学边坡稳定分析专业：岩土工程姓名：XXX指导老师：XXX学号：XXX1.前言边坡稳定分析是边坡设计的前提，它决定着边坡是否失稳以及边坡失稳时存在多大推力，以便为支护结构设计提供科学依据。
然而这个问题至今仍未得到妥善解决，因为解决这一问题必须先要查清坡体的地质状况及其强度参数，同时又要有科学合理的分析方法［1］。
对于均质土坡，传统方法主要有：极限平衡法，极限分析法，滑移线场法等，就目前工程应用而言，主要还是极限平衡法，但需要事先知道滑动面位置和形状。
对于均质土坡，可以通过各种优化方法来搜索危险滑动面，但是对于岩质边坡，由于实际岩体中含有大量不同构造、产状和特性的不连续结构面，传统极限平衡方法尚不能搜索出危险滑动面以及相应的稳定安全系数。
边坡稳定分析涉及复杂的地质地形边界条件、材料的应力-应变的非线性行为、初始地应力、水压力、地震荷载的耦合分析等等，多数情况下不能获得解析解。
在计算机和计算方法不断发展的背景下，以有限元为代表的数值分析方法在20世纪70年代已逐步在岩土工程中推广应用，并发展成为一种强有力的计算分析工具。
然而传统的数值分析方法一般只是得出边坡应力、位移、塑性区等，不能直接与边坡稳定建立定量关系。
随着计算机技术的发展，有限元强度折减法近来在国内外受到关注［2〜12］，对于均质土坡已经得到了较好的结论，但尚未在工程中实用，本文采用有限元强度折减法，对均质土坡进行了系统分析，证实了其实用于工程的可行性，得到了节理岩质边坡坡体的危险滑动面和相应的稳定安全系数。
该方法可以对贯通和非贯通的节理岩质边坡进行稳定分析，同时可以考虑地下水、施工过程对边坡稳定性的影响，可以考虑各种支挡 结构与岩土材料的共同作用，为边坡稳定分析开辟了新的途径2•有限元强度折减法原理c = c /， tan 二 tan 厂这种方法早在70 年代就提出来了。
1975年Zienkiewize 就利 用有限元进行边坡稳定分析，但是由于受计算条件的限制，此法一直 没有流行起来。
基于ABAQUS强度折减法的边坡稳定性分析
Ｋｅ ｒ ｓ ｔｂ ｌ ｙ ｏ ｌｐ ；ｔ ｂｌ ｙ ｃ ｅｆｃｅ ｔ ＡＢＡＱＵＳ； ｔｅ ｇ ｈ ｒｄ ｃ ｉｎ Ｆ ｙｗｏ ｄ ：ｓａ ｉ ｔ ｆｓｏ ｅ ｓａ ｉ ｔ ｏ ｆｉｉｎ ； ｉ ｉ ｓｒ ｎ ｔ ｅ ｕ ｔｏ ＥＭ
我 国是 滑坡 等地 质灾 害多 发 的 国家 ， 每年 都带来 巨大 的经 济损 失 。 因此对 边坡 的稳 定性 分析 具有 非 常
Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ｌ ｐ ｔ ｂ ｌｔ ｙ ｓ ｒ ｎ ｔ ｅ ｕ ｔｏ ａ ｙ ｉ ｆ ｓｏ ｅ ｓ ａ ｉｉｙ ｂ ｔ ｅ ｇ ｈ ｒ ｄ ｃ ｉ ｎ
Ｆ ＥＭ ａ ｅ ｎ ＡＢ ｂ ｓ ｄ ｏ ＡＱＵＳ
ＤＵ ｉ ｇ ｑ ｎ ， ＡＮＧ — ｈ ｎ ’ ， ＡＮＧ ｎ Ｍ ｎ —ｉｇ Ｗ Ｘｕ ｃ ｕ 一 Ｗ 。 Ｎｉ ｇ
重 要 的意义 ． 目前边坡 稳 定性分 析 的方法 主要 有极 限平 衡 法 和数 值 分 析法 ． 然而 极 限平衡 法 并 没 有 考 虑 岩土 体边 坡 的变形 和应 力应 变关 系． 值分 析法 中以有 限元 法 的应用 最 为成熟 ， 数 它不 但 可 以求 出各 单元
收稿 日期 ：０ １１ 一３ ２ １—Ｏ１
第 ３ 第 ４期 ３卷
Ｖｏ ． ３ Ｎｏ ４ ２ １ １３ ． ０ ２
青 岛 理 工 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｎ ｄ ｏＴｅ ｈ ｏｏ ｉａ ｉｅ ｓｔ ｏ ｒ ａ ｆＱｉｇ ａ ｃ ｎ ｌｇｃ ｌＵｎｖ ｒｉｙ
基 于 Ａ ＡＱＵ Ｂ Ｓ强 度 折 减 法 的 边 坡 稳 定 性 分 析
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abaqus在土木岩土中的几个应用实例及结果分析报告
Abaqus报告目录1.简支梁 (3)1.1问题描述 (3)1.2结果比较 (3)1.2.1理论值计算 (3)1.2.2简支梁不同建模方式的结果比较 (4)1.2.3简支梁划分不同网格密度的结果比较 (8)1.3结论 (10)2.受拉矩形薄板孔口应力集中问题 (11)2.1问题描述 (11)2.2理论值计算 (11)2.3数值解答及误差 (11)3.矩形荷载作用下地基中的附加应力分布 (13)3.1问题描述 (13)3.2计算过程 (13)3.3结果分析 (16)4.Mohr-Coulomb材料的三轴固结排水试验模拟 (16)4.1问题描述 (16)4.2理论值计算 (17)4.3数值解答及误差 (17)5.二维均质土坡稳定性分析 (19)5.1问题描述 (19)5.2计算过程 (19)5.3结果分析 (20)6.不排水粘土地基中竖向受荷桩 (23)6.1问题描述 (23)6.2计算过程 (23)6.3结果分析 (25)6.3.1屈服区分布 (25)6.3.2桩的受力分析 (26)6.3.3桩侧摩阻力分布 (27)1.简支梁1.1问题描述一个长度为1.5m，横截面为0.2m×0.2m的简支梁，受大小为500kPa的均布荷载。
假设材料的弹性模量E=220GPa,泊松比ν=0.3，比较在abaqus中不同建模方式（实体模型和二维模型）及划分不同网格密度下的内力数值、支反力及挠度大小。
1.2结果比较1.2.1理论值计算根据材料力学知识，均布荷载作用下简支梁的跨中挠度用下式计算：ω=5ql4 384EI其中EI=112×0.24×220×109=29333333.33m4故跨中挠度为：ω=5ql4384EI=5×100×103×1.54384×29333333.33×103=0.2247mm跨中弯矩为：M=18×100×1.52=28.125kNm1.2.2简支梁不同建模方式的结果比较1.2.2.1模型概况图一实体建模图二二维建模1.2.2.2内力数值比较使用切片方法，选取60个截面进行内力图形的绘制。
基于ABAQUS的滑坡稳定性分析及防治效果研究
岩体本构关系 为理 想 弹塑性 ， 性模 型采 用线 性 Ｍ ｈ．ｏ ． 塑 ｏ ｒ ｕ Ｃ
图４ 剖面 Ｉ Ｉ — 的应力场
ｌｍ ｏ ｂ模型 ， 采用非关联流动法则 （ 不考虑 剪胀性 ） 。Ｍｏｒ ｏ ｌ ｂ ２ ２． 应变场分析 ｈ－ ｕｏ ． ２ Ｃ ｍ
收 稿 日期 ：０ ２ ０ —４ ２ １ —４ １ 作 者简 介 ： 闫广 天 （９ １ ， ， 级工 程 师 １７ 一） 男 高
模 型的材料参数 见表 １ 。
表 １ 模型参数
参 数 弹性模量 Ｅ ａ Ｐ 泊松 比“ 密度Ｐ ｋ／ ０ ｇｉ ｎ 内摩擦 角 （ ） 。 粘聚力 ｃＰ ，ａ
２ １ 边坡模 型 简介 ．
本 次对 滑坡 的稳 定性计算 中， 滑坡 统一选 择主剖 面 Ｉ Ｉ — 及 Ⅱ一 Ⅱ， Ⅲ一 Ⅲ进行计算 （ 见图 １ ～图 ３ 。选择 两种工况 ： ） 只有 自 重 的情 况和 自重 ＋暴雨的情况 。
体 现。
Ｓ． ｉｅ Ｍ ｓｓ
（ ｖ ：５ ） Ａ ｇ７ ％
■ ＋ ８７ ｅ＋ ６ １ ５＋ ｌ ２ ｅ０ ６ ７ ｏ ｏ
． ．
４１ －
Ｉ Ｉ： 琵
＋勰 ９ ＿
＋３ｅ ｉ ６１＋ ． ０ ６ ｌ ｉ２ ■：６ｅ； ｉ ：７ ｔ２ ５ ０
．
图 ２ 剖面 Ⅱ一 Ⅱ示意图
１ 模拟服从 经典 Ｍｏｒ ｏ ｌ ｂ屈服准则 的材料 ； ） ｈ— ｕｏ Ｃ ｍ ２ 允许材料各项 同性硬化或软化 ； ） ３ 采用光滑 的塑 性 流动 势 ， 动势在 子 午 面上 为双 曲线 形 ） 流 状， 在偏应 力平 面上为分段椭圆形 ；
近东西 向展布 ， 主滑线纵长 ２ ３ｉ， １ 横宽约 １３ｎ， ｎ ５ ｌ面积 ３ ８ ２５９ｉ ， ｎ 平均厚度约 ７ｉ， 体积约 ２２ ｎ ．８×１ ｎ ， 整体 上看 整个滑坡 主滑 ０Ｉ 从
基于ABAQUS土石坝的应力、位移及稳定性分析
理论研究
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基于 ABAQUS 土石坝的应力、位移 及稳定性分析
刘 强 （上海海事大学 海洋科学与工程学院 , 上海 201306）
3 结语
依托算例分析，考虑洪水时的约束关系，建立了相应的结构图仿 真模型，并计算模拟典型洪水过程的水库水位变化曲线。结果表明：
1 算例分析
均质土石坝，坝顶高程 50.0m，底高程 0.0m，顶宽度 8.0m，上 游坝坡 1:2.5，高程 20.0m 处上游坝坡设有 3m 宽马道，高程 25.0m 处下游坝坡设有 2m 宽马道，下游坝坡 1:2.0。上游设计洪水位高程 46.0m，下游水位高程 4.0m，下游排水棱体顶宽 3.0，顶高程 5.0m，底 高程 0.0m，上游边坡 1:1.5，下游边坡 1:1.5。 坝体材料如下表所示： 表 1 土石坝参数 材料 坝体 地基 棱体 密度 弹性模量 泊松比 内摩擦角 内聚力 渗透系数 Kg/m³ Pa KPa 1900 1×107 0.3 30 30 1×10-4 1800 2×106 0.3 25 30 1×10-4 2400 2×109 0.2 40 1×10-2
图 3 地应力平衡后的土石坝位移云图
图 4 静水压力作用下的水平位移云图 参考文献： [1] 祁庆和 . 水工建筑物 [M]. 北京 : 水利水电出版社 ,1992. [2] 费康 , 张建伟 .ABAQUS 在岩土工程中的应用 [M]. 北京 : 中国水利 水电出版社 ,2010. 作者简介：刘强（1991-）, 男 , 湖北黄梅县人 , 研究生 , 研究方向 : 抗拔桩基础。
基于ABAQUS的边坡稳定性分析
基于ABAQUS的边坡稳定性分析刘一鸣;崔丽娅【摘要】High slop has a large proportion in mountain highway construction. The success of subgrade slope stability control is not only a key factor in the success of mountain highway construction, but also an important part of project safety and lower costs. By establishing ABAQUS three -dimensional numerical simulation model, and using strength reduction method to reduce the strength parameters of slope, this paper derived the law of deformation of the slope in the near destruction, and evaluated the effect of reinforcement.%高边坡在山区公路建设中所占的比例很大,路基边坡稳定性控制成功与否既是山区公路建设成败的关键因素,也是工程安全和降低费用的重要环节。
文章通过建立ABAQUS三维数值仿真模型,运用强度折减法对边坡的强度参数进行折减,得出边坡在临近破坏时的变形规律,并评价其加固效果。
【期刊名称】《内蒙古公路与运输》【年(卷),期】2012(000)002【总页数】3页(P1-3)【关键词】强度折减;边坡稳定性;加固【作者】刘一鸣;崔丽娅【作者单位】唐山市交通运输局,河北唐山063000;唐山天昱市政工程有限公司【正文语种】中文【中图分类】U416.141 研究目的和意义随着我国路网建设的不断完善，公路建设的重点正在逐步转移到丘陵地区和山区，而在这些地形崎岖的地段修建道路难免会出现高填深挖路基现象，随之而来的边坡稳定性问题也引起了人们的普遍关注，特别是高路堑边坡的治理，其成败直接影响工程的投资经费、安全运营和人身财产安全。
ABAQUS在岩土工程的应用优势
ABAQUS在岩土工程的应用优势ABAQUS软件广泛应用于岩土工程有其技术方面的必然性。
概括起来，ABAQUS的优势可以归纳为如下几个方面：（1）合理的材料本构模型是进行正确分析的关键因素，ABAQUS提供了众多的岩土材料本构模型，能够真实地反映土体性状，如土体的剪胀性、屈服性等，适用于从黏土、砂土到岩石的各种岩土材料。
ABAQUS拥有摩尔库仑模型、Cam-Clay模型、Druker-Prager模型等模型，其中Cam-Clay模型是目前很多有限元软件没有提供的。
另外，ABAQUS提供了开放、灵活的二次开发平台，通过自定义子程序用户可以建立特定的模型、实现特定的功能。
图1 节理边坡示意图图2 节理边坡变形前后比较（2）土体是典型的三相体，其有效应力对土体的强度及变形影响较大。
ABAQUS中的孔压单元，可进行土体的固结、渗透分析，以满足这一需求。
ABAQUS中的Soil分析步，不仅提供了流固耦合的稳态渗流、瞬态固结的功能，而且提供了针对非饱和土的分析功能。
图3 降雨入渗条件下非饱和土水平位移变化等值线图4 降雨入渗条件下非饱和土竖直位移变化等值线（3）ABAQUS提供了Geostatic分析步，可准确、灵活得建立湿土（考虑静水压力的影响）和干土（不考虑静水压力的影响）初始应力状态。
图5 边坡稳定的剪切带ABAQUS强大的接触功能，可正确模拟土体与结构之间的脱开、滑移等现象。
图6 滑坡过程模拟图7 打桩过程模拟（4）岩土工程往往涉及到复杂的边界、载荷条件，因此软件必须具有处理复杂工况的能力。
ABAQUS提供了方便的单元生死功能，用于模拟建筑结构的施工过程；还提供了无限元，以模拟地基无穷远处的边界条件。
图8 北京国贸地铁站隧道开挖模拟图9 大坝施工过程模拟综合以上特点，ABAQUS可处理岩土工程的大部分问题，在该领域具有优秀的适用性。
有限元在线因为专注所以卓越微信号：FEAonline_CAE。
基于ABAQUSANFISMCS的岩质边坡可靠性分析
摘要；针对岩质边坡工程稳定性分析中参数的不确定性，基于ＡＢＡＱＵＡ建立了平面破坏型边坡有限元分析模型。并用该
模型进行了边坡稳定状态的数值模拟，以获得进行ＡＮＦＩＳ分析的数据。同时基于自适应神经模糊推理系统建立了岩体力学
参数与边坡抗滑力和下滑力的映射模型，分析得到抗滑力和下滑力的统计特征。根据蒙特卡罗模拟方法用ＭＡＴＬＡＢ语言编
面及接触表面间的力学行为的定义来实现，其中接 触对通过宰ＣＯＭｒＡＣＴ ＰＡＩＲ关键字行定义，接触表 面通过半ＳＵＲＦＡＣＥ ＤＥＦＩＮＩ耵ＯＮ关键字定义，接触 表面间的力学行为通过霉ＳＩ瓜ＦＡＣＥ ＩＮＴＥＲＡＣＴＩＯＮ 关键字行定义；其次，采用ＡＢＡＱＵＳ中的弹簧单 元来定义，弹簧单元的定义主要通过关键字行 ＊ＳＰＲＩＮＧ来实现。
收稿日期：２００５．１１．１８
修改稿收到日期：２００６．０４－２４
基金项目，湖南省教育厅霞点资助项目（Ｎｏ．０５Ａ０４４）。
作者简介：曾晟，男，１９７７年生，硕士，讲师。主要从事岩土力学与地下结构的教学与研究工作。Ｅ－ｒｅａｌ：∞ｎ９０８０８＠１２６．ｃｏｍ
万方数据
２６６２
岩 土 力学
２００７焦
２基于ＡＢＡＱＵＳ的有限元数值试验
２．１有限元分析模型的建立 （１）几何参数的确定
根据实地测量、理论分析和矿区所属单位的资 料确定，该露天矿边坡稳定可靠性分析的几何尺寸 如图１所示。
图１露天矿台阶边坡模型（单位：ｍ） Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｏｐｅｎ·ｐｉｔ ｂｅｎｃｈ ｓｌｏｐｅ（ｕｎｉｔｓ：ｍｅｔｅｒ）
ａｎｄ ａｎｔｉ—ｓｌｉｄｅ ａｎｄ ｄｏｗｎ
ｓｌｉｄｅ ｆｏｒｃｅｓ，ｉＳ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂａｓｅｄ
ｔｈｅ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ．ｃｈａｒａｃｔｅｄｓｔｉｃ ｏｆ ａｎｔｉ－ｓｌｉｄｅ ａｎｄ ｄｏｗｎ ｓｌｉｄｅ ｆｏｒｃｅｓ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ．ｎＩｅ
基于ANSYS的ABAQUS强度折减边坡稳定性分析
ｍｅ ｎ ｉｅ，ｈ ｎ ｌ ｅ ｃ ｆｐａ ａ ｔｒ ｆｔ ｅ ａ ｗｈ ｌ ｔ ｅ ｉｆｕ ｎ ｅ ｏ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｏ ｈ Ｍｏ ｒＣｏ ｌ ｍｂ ｙ ｉ ｒｔｒａ ｗａ ｓ ｕ ｓ ｄ ｓ ｗｅ１ Ｔ ｈ — ｕ ｏ ｅｌ ｃ ｉｅ ｉ ｓ ｄｉｃ ｓ ｅ ａ ｌ． ｈｅ ｄ ｍｅｈ ｄ ｐ ｏ ｏ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ｒ ｖ ｓ ｅ ｙｏ ｏｖ ｎ ｈ ｔｂ ｉｉ ｆｔ ｌｐ ｕｉｋ ｙａ ｄ ｅ ｃ ｅ ｔ ｔ ｏ ｒ ｐ ｓ ｄ ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒｐ ｏ ｉｄ ｓａ ｗａ ｆｓ ｌ ｉ ｇｔ ｅ ｓａ ｌｌｔ ｏ ｙ ｈｅ ｓｏ ｅ ｑ ｃ ｌ ｎ ｆ ｉｎ ｌ ｉ ｙ．
［ ｓｒｃ ］Ｕ ｉｇＡ Ｓ Ｓｐ ｒｍ ｔ ｅｉｎｌ ｇ ａｅ（ Ｐ Ｌ ｔ ｃｅｔ ｓ ｐ ｏ ｅ，ｎ ｅｉｔ — Ａｂｔａ ｔ ｓ Ｎ Ｙ ａａ ｅｅ ｄｓ ｎｕ ｇ Ａ Ｄ ）ｏ ｒａ ｌ ｅｍ ｄ ｌａｄｔ ｅ ｎ ｒ ｇ ａ ｅ ｏ ｈ ｎｒ
ｆｃ ｒ ｒｍ ｆ Ｎ Ｙ — Ｂ Ｑ Ｓ ｉ ｃｍ ｌ ｄｗ ｔ ｖ ｕ ｌ ａｉ ｌ ｇ ａｅ Ｉ ｔｉ ｗ ｙ ｔｅｍｏｅ ｃｎ ａｅｐｏ ａ ｍ ｏ Ｓ ＳＡ Ａ Ｕ ｓ ｏ ｐｉ ｉ ｉ ａ ｂ ｓ ａ ｕｇ ．ｎ ｈｓ ａ ， ｄ ｌ ａ ｇ Ａ ｅ ｈ ｓ ｃ ｎ ｈ ｃ ａ ｕｏ ｔ ａ ｙｉ Ａ Ａ Ｕ ．ｎｔｅａ ｐｉ ｔ ｎｏ ｅｌ ｉ ｅ ｇ ｅ ｒ ｇ Ａ Ａ Ｕ ａ ａ ｂ ｎ ａｃ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｌ ｎ Ｂ Ｑ Ｓ Ｉ ｈ ｐ ｌ ａｉ ｆ ｏｏ ｃ ｎ ｉ ｅｉ ， Ｂ Ｑ Ｓｈ ｓ ｎａｕ ｄ ｎ ｅ ｅｅ ｍａ ｃ ｌ ｃ ｏ ｇ ｇ ｎ ｎ
ABAQUS强度折减法在边坡稳定性分析中的适用性研究
2020年10期应用科技科技创新与应用Technology Innovation and ApplicationABAQUS 强度折减法在边坡稳定性分析中的适用性研究*方旭东1，余以强2*，金奇2（1.杭州市临安区交通运输局，浙江杭州311300；2.浙江省交通运输科学研究院，浙江杭州310023）引言随着“四好农村路”理念的提出，全国各省市都在党中央号召下大力加快新建改建四好农村路，伴随建设的深入及农村山区地形地貌的复杂性，农村公路边坡的安全建设显得尤其重要。
在“四好农村路”设计、施工、养护与运营过程中，有必要建立农村公路边坡管理机制，对边坡稳定性进行分析与管控，确保公路安全通行。
目前为止，边坡稳定性的分析方法主要包括传统分析方法和数值分析方法两大类别：传统分析方法主要表现为极限分析法、极限平衡法及滑移线法等；数值分析方法主要表现为有限元法、有限差分法、快速拉格朗日分析法、边界元法、离散元法及无单元法等[1]。
基于传统分析方法对边坡稳定进行分析时，破坏分析与变形分析不具有相关性，分别将坡体假定为理想刚塑性和线弹性，不能真实反映边坡坡体内应力应变关系，这与实际边坡失稳情况存在较大出入，传统分析方法在计算分析边坡稳定性时存在不足。
基于数值分析方法的边坡稳定性分析是建立在计算机技术实质发展得以实现的，数值分析方法不仅计算效率高而且可以考虑材料、边界和几何条件的非线性，受到广大学者的青睐。
同传统分析方法相比，主要区别和优势表现为：（1）不需要对滑裂面形状和位置做出假定；（2）力的平衡得到满足，不仅可以考虑边坡土体内部应力-应变关系，而且可以分析边坡坡体的破坏发生和发展过程；（3）在兼顾边坡土体非均匀性的同时，还能兼顾复杂地质地貌边坡；（4）能够分析计算土体与支挡结构间相互作用等。
有限元分析方法作为数值分析方法的典型，是当下最广为使用的数值分析方法，相较于有限差分法用于边坡稳定计算分析少、边界元法需事先掌握控制微分方程基本解且不能处理大变形问题、离散元法乏于阻尼选取和迭代收敛性等缺点，有限元分析方法不仅能够应用于几乎全部计算领域，而且在边坡稳定性计算分析方面尤为成熟。
应用ABAQUS程序进行渗流作用下边坡稳定分析
第29卷增1岩石力学与工程学报V ol.29 Supp.1 2010年5月Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering May，2010 应用ABAQUS程序进行渗流作用下边坡稳定分析张晓咏，戴自航(福州大学岩土工程研究所，福建福州 350108)摘要：为进行渗流作用下的边坡稳定性分析，需考虑渗流场与应力场之间的相互耦合作用。
ABAQUS有限元程序具有良好的渗流和变形耦合分析功能，能将渗流场和应力场直接进行耦合，故采用ABAQUS有限元程序结合强度折减技术进行稳定渗流作用下边坡稳定分析，得到边坡整体稳定安全系数，且利用该程序强大的后处理功能，可揭示坡体内渗流浸润面和最危险滑动面的形状和位置，为验证该方法的可靠性，与基于传统极限平衡理论的瑞典条分法和简化的Bishop法进行对比分析。
实例计算结果表明，基于ABAQUS的有限元强度折减法克服传统极限平衡法的缺点，计算结果更为合理可靠，是进行渗流作用下边坡稳定这一复杂问题分析的有效方法，可为工程实践提供参考依据。
同时，就土体渗透性强弱对渗流浸润面位置及边坡稳定性的影响进行大量的分析和比较，并通过计算表明有限元模型边界的选取对渗流浸润面位置及边坡稳定性都会产生影响，因此有限元建模应合理地选取计算边界。
关键词：边坡工程；有限元；渗流；变形；耦合分析；边坡稳定；强度折减技术中图分类号：P 642 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2010)增1–2927–08 ANALYSIS OF SLOPE STABILITY UNDER SEEPAGE BY USINGABAQUS PROGRAMZHANG Xiaoyong，DAI Zihang(Institute of Geotechnical Engineering，Fuzhou University，Fuzhou，Fujian350108，China)Abstract：In order to analyze the slope stability under seepage，the coupling effect of seepage field and stress field needs to be considered. The ABAQUS finite element program has good coupling analysis function of deformation and seepage，and the seepage field can be coupled with the stress field directly. So the ABAQUS finite element program which is combined with strength reduction technique was used to analyze the slope stability under seepage，and the safety factors of slope stability were obtained. The shapes and positions of seepage of saturated surfaces and the most dangerous slip surfaces could be revealed by using the strong post processing functions of ABAQUS program. To verify the accuracy of this method，it was compared with the Sweden slice method and simplified Bishop method that both were based on the traditional limit equilibrium theory. The engineering example showed that the strength reduction FEM based on the software ABAQUS could overcome the disadvantages of the traditional limit equilibrium methods，and its results were more reasonable and reliable. This method was effective to analyze the complicated problem of slope stability under seepage，and the conclusions could provide references to the engineering practice. Meanwhile，the influences of the permeability of soil on the positions of seepage of saturated surfaces and slope stability were made a mass of analysis and comparison，and the收稿日期：2009–01–05；修回日期：2009–06–09基金项目：国家自然科学基金资助项目(50678038)；福建省高等学校新世纪优秀人才支持计划项目(TM2006–30)作者简介：张晓咏(1982–)，男，2005年毕业于福州大学土木工程学院土木工程专业，现为博士研究生，主要从事边坡稳定分析、滑坡治理等岩土工程方面的研究工作。
ABAQUS在岩土工程中的应用
ABAQUS在岩土工程中的应用ABAQUS是一款功能强大的工程仿真软件，广泛应用于各种领域，包括岩土工程。
在岩土工程中，ABAQUS可以帮助工程师模拟复杂的物理现象，如沉降、位移、应力等，为工程设计和优化提供强有力的支持。
岩土工程涉及到许多关键问题，如沉降、位移和应力等。
这些问题是岩土工程设计的核心，也是工程师们的重点。
借助ABAQUS软件，我们可以对这些复杂的问题进行有效的模拟和分析。
在ABAQUS中，对岩土工程问题进行模拟分析的流程大致可以分为以下步骤：模型建立：首先需要建立反映实际工程问题的三维模型。
ABAQUS提供了强大的建模功能，允许用户根据需要创建复杂的几何形状。
材料设置：在模型建立完成后，需要定义材料的属性，如弹性模量、泊松比、密度等。
ABAQUS提供了多种材料模型，可以根据实际情况选择合适的模型。
边界条件：定义模型的边界条件，如固定边界、自由边界等。
这些边界条件对于模拟结果的准确性至关重要。
网格划分：对模型进行离散化，将其划分为一系列小的单元，以便进行数值计算。
ABAQUS提供了多种网格划分方式，可以根据实际问题进行选择。
求解设置：设置求解器和求解参数，如迭代次数、收敛准则等。
求解过程：运行求解器，得出模型的位移、应力等结果。
结果后处理：对求解结果进行可视化处理，如生成云图、动画等，以便进行深入分析和优化。
以一个实际的应用实例来说明ABAQUS在岩土工程中的应用。
某桥梁基础设计面临着复杂的土壤环境，为了确保桥梁的安全性和稳定性，我们需要对土壤进行详细的模拟和分析。
我们使用ABAQUS建立桥梁和土壤的三维模型，并定义材料的属性。
然后，我们根据实际工程情况设置边界条件，如固定桥梁的底部和侧向边界，施加桥梁的重量等。
接着，我们对模型进行网格划分，并设置求解器和求解参数。
在求解过程中，ABAQUS通过迭代计算得出位移和应力的分布情况。
我们进行结果后处理，将位移和应力云图进行可视化，以便于工程师们进行深入的分析和优化设计。
ABAQUS强度折减法在边坡稳定性分析中的适用性研究
ABAQUS强度折减法在边坡稳定性分析中的适用性研究1. 引言1.1 研究背景边坡稳定性是土木工程中一个重要的研究领域，对于保障道路、建筑物等基础设施的安全至关重要。
随着现代计算机技术的发展，有限元分析已成为边坡稳定性研究中常用的方法之一。
ABAQUS强度折减法是一种常用的边坡稳定性分析方法，通过考虑材料的强度随深度变化以及岩土体的不均匀性等因素，可以更准确地评估边坡的稳定性。
该方法在实际工程中得到了广泛应用，并取得了一些成功案例。
目前对于ABAQUS强度折减法在边坡稳定性分析中的适用性研究还比较有限。
本文旨在通过实例分析，对该方法的适用性进行深入探讨，为今后的工程实践提供理论支撑和指导。
通过系统研究ABAQUS 强度折减法的原理和应用，可以更好地掌握该方法的优势和局限性，为工程实践中的边坡稳定性分析提供参考。
1.2 研究意义通过研究ABAQUS强度折减法在边坡稳定性分析中的应用，可以为工程实践提供更加有效的边坡设计方案，减少工程风险，保障工程施工与运营的安全性。
深入研究ABAQUS强度折减法在边坡稳定性分析中的适用性，有利于推动土木工程领域的发展，提高工程建设的质量和效益，具有重要的理论和实际意义。
2. 正文2.1 ABAQUS强度折减法原理ABAQUS强度折减法原理是边坡稳定性分析中常用的一种方法。
其基本原理是将材料的强度值通过一定的系数进行折减，以考虑边坡工程中存在的不确定性和变率。
ABAQUS强度折减法主要包括强度折减系数的确定和强度参数的修正两个方面。
强度折减系数的确定是基于实际工程经验和试验数据进行的。
在进行强度折减时，会考虑到材料的强度随着应力状态的变化而变化的特点，通过合理的系数修正能够更准确地反映边坡工程中的实际情况。
强度参数的修正则是通过对材料的本构模型进行调整，使之更符合实际工程中遇到的情况。
在ABAQUS中，可以通过设定材料的本构参数来实现强度折减，从而更精确地模拟边坡稳定性分析过程中的材料响应。
基于ABAQUS渗流与应力耦合的边坡稳定性分析
在影响土质边坡 稳定性的各种因素中 , 地下水的 影响不容 忽视 [ 1] 。水的渗入使土体质量增大 , 进而使滑动面的 滑动力增 大 , 同时 , 在水的作 用下土 体被 软化 , 抗剪 强度 降低 , 而且 对土 体产生孔隙水压力 , 这 些都将 对边 坡的 稳定性 产生 不利影 响。 目前 , 在进行边坡稳定性分析时 , 为了使问题简 化 , 大 多不考虑 渗流水对边坡稳定性 的影响 , 或者仅考虑 渗流水对土 体重度的 影响 , 这都是不切实际的。笔者在考虑饱 和渗流与应 力耦合的 基础上 , 采用有限元强度折减法对边坡进行稳定性分析。 x
在外荷载不变的情况下将土体抗剪强度参数黏聚力c内摩擦角进行折减得到新的土体强度参数进行有限元分析通过不断增大折减系数反复分析边坡内的应力应变情况直至土坡达到极限状态arctantan2屈服准则和流动法则的选取岩土材料中的理想弹塑性本构模型广泛应用于有限元强度折减法分析边坡稳定性因此材料屈服准则的选取是确定边坡稳定安全系数的关键
∃
图 1 边坡尺寸及水位边界 表 1 边坡稳定安全系数 安全系数 工况 瑞典圆弧法 无水作用 有水 ( 不耦合 ) 有水 ( 耦合 ) 1. 464 1. 175 强度折减法 1 . 530 1 . 257 1 . 263
( 5)
利用有限元强度 折减 法与极 限平 衡法计 算边 坡稳定 安全 系数最大误差仅为 6. 98 % , 说明采用位移突变准则确定边坡稳 定安全系数是可行的 。从表 1 可以 看出 , 在考虑水的 渗流作用 下 , 边坡稳定安全系数显著性降低 , 可见 , 渗流对边坡 稳定有显 著影响。从耦合与非 耦合 的水压 力等 值线及 渗流 流速计 算结 果看 , 考虑渗流作用条 件下 , 耦合 与非 耦合对 边坡 稳定安 全系 数并无明显影响 , 但耦合后边坡内渗流浸 润线及溢出 点有所降 低 , 同时耦合时渗流流速为 7. 204 & 10 - 7 m / s , 相对不耦合渗流 流速 7. 313 & 10- 7 m / s有 所减小 , 耦合作用 对边坡内 渗流产生 了有利影响。
基于C#语言的ABAQUS二次开发及其在边坡稳定性计算中的应用
基于Ｃ＃语言的ＡＢＡＱＵＳ二次开发及其在边坡稳定性计算中的应用收稿日期：２０２１－０７－２９；修回日期：２０２１－１２－２０基金项目：矿冶科技集团有限公司青年基金（０４－２１２２）作者简介：吴子牛（１９９７—），男，江苏泰兴人，硕士研究生，从事计算机在尾矿坝边坡安全监测系统中的应用研究工作；北京市大兴区北兴路东段２２号，矿冶科技集团有限公司，１０２６２８；Ｅ ｍａｉｌ：ｗｚｎｈａｈａｗｚｎ＠１６３．ｃｏｍ吴子牛１，２，王 莎１，２，卢欣奇１，２（１．矿冶科技集团有限公司；２．金属矿绿色开采国际联合研究中心）摘要：ＡＢＡＱＵＳ软件界面操作复杂，且前后数据处理需花费大量时间，针对以上问题，采用Ｃ＃语言对ＡＢＡＱＵＳ进行二次开发，突破传统的单纯使用Ｐｙｔｈｏｎ脚本配合ＡＢＡＱＵＳ内置ＧＵＩ插件工具箱开发的局限性，利用Ｃ＃语言编写程序，直接调用ＡＢＡＱＵＳ求解器，实现在不打开软件界面的情况下进行计算并读取结果，并将强度折减系数显示在ＷｉｎＦｏｒｍ窗体程序上。
开发后的系统大大简化了ＡＢＡＱＵＳ中求解特定岩土边坡工程问题的复杂操作，降低了软件操作难度。
关键词：ＡＢＡＱＵＳ；二次开发；Ｃ＃语言；边坡稳定性；强度折减法 中图分类号：ＴＤ７６文献标志码：Ａ开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：文章编号：１００１－１２７７（２０２２）０２－００６１－０４ｄｏｉ：１０．１１７９２／ｈｊ２０２２０２１１引 言边坡是岩土工程的重要组成部分，对边坡稳定性分析的研究历来是岩土工程界的重点和难点课题。
随着数值模拟技术的发展，基于有限单元法的强度折减技术在边坡稳定性分析中得到了广泛的应用［１］。
ＡＢＡＱＵＳ作为大型通用有限元分析软件的一种，在求解非线性问题方面十分优秀，在模拟岩土工程高度非线性问题中，具有优秀的分析能力和模拟复杂系统的可靠性。
因此，工程界常将ＡＢＡＱＵＳ用于岩土工程的边坡问题分析［２］。
虽然ＡＢＡＱＵＳ拥有强大的计算分析功能，但其在实际应用过程中却对操作人员的经验技巧有一定的要求。
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高等土力学
边坡稳定分析
专业：岩土工程
姓名：XXX
指导老师：XXX
学号：XXX
1.前言
边坡稳定分析是边坡设计的前提，它决定着边坡是否失稳以及边坡失稳时存在多大推力，以便为支护结构设计提供科学依据。
然而这个问题至今仍未得到妥善解决，因为解决这一问题必须先要查清坡体的地质状况及其强度参数，同时又要有科学合理的分析方法［1］。
对于均质土坡，传统方法主要有：极限平衡法，极限分析法，滑移线场法等，就目前工程应用而言，主要还是极限平衡法，但需要事先知道滑动面位置和形状。
对于均质土坡，可以通过各种优化方法来搜索危险滑动面，但是对于岩质边坡，由于实际岩体中含有大量不同构造、产状和特性的不连续结构面，传统极限平衡方法尚不能搜索出危险滑动面以及相应的稳定安全系数。
边坡稳定分析涉及复杂的地质地形边界条件、材料的应力-应变的非线性行为、初始地应力、水压力、地震荷载的耦合分析等等，多数情况下不能获得解析解。
在计算机和计算方法不断发展的背景下，以有限元为代表的数值分析方法在20世纪70年代已逐步在岩土工程中推广应用，并发展成为一种强有力的计算分析工具。
然而传统的数值分析方法一般只是得出边坡应力、位移、塑性区等，不能直接与边坡稳定建立定量关系。
随着计算机技术的发展，有限元强度折减法近来在国内外受到关注［2〜12］，对于均质土坡已经得到了较好的结论，但尚未在工程中实用，本文采用有限元强度折减法，对均质土坡进行了系统分析，证实了其实用于工程的可行性，得到了节理岩质边坡坡体的危险滑动面和相应的稳定安全系数。
该方法可以对贯通和非贯通的节理岩质边坡进行稳定分析，同时
可以考虑地下水、施工过程对边坡稳定性的影响，可以考虑各种支挡 结构与岩土材料的共同作用，为边坡稳定分析开辟了新的途径
2•有限元强度折减法原理
c = c /
， tan 二 tan 厂
这种方法早在70 年代就提出来了。
1975年Zienkiewize 就利 用有限元进行边坡稳定分析，但是由于受计算条件的限制，此法一直 没有流行起来。
近年来，这种方法随着计算机软件和硬件的发展又有 了新的发展。
3.有限元强度折减法判断依据
有限元强度折减法分析边坡稳定性的一个关键问题是如何根据
有两类:
标志。
(2)以广义塑性应变或者等效塑性应变从坡脚 坡破坏的标志。
以上两种判据得到的安全系数相差不大。
4.案例分析 4.1.工程概况
3
有
一高H=13m 坡脚为45度的均质边坡，土体容重 20KN/m,粘 聚力c=12.38Kpa,摩擦角20度。
按平衡极限分析法，求土坡的稳定 安全系数。
4.2模型的建立与求解 421建立部件
有限元计算结果来判别边坡是否处于破坏状态。
目前的失稳判据主要
(1)在有限元计算过程中采用力和位移的不收
敛作为边坡失稳的
到坡顶贯通作为边
在Part模块中建立，如下所示的部件下所示的
4.2.2设置材料及截面特性。
4.2.3装配部件
4.2.4定义分析步
在step模块中建立load、reduce分析步
4.2.5定义载荷、边界条件。
在Load模块中，定义载荷和边界条件，如下所示4.2.6划分网格，在mesh模块中划分网格，如下所示
图1网格图
4.2.7修改模型文件
4.2.8提交作业
4.3结果分析
本算例在第二个分析步的0.23526时无法收敛，计算终止
kJ«-q
图2 FV1随U1的变化关系
强度折减到某一程度后，土体就已经失稳，既就是在t=0.23526时土坡失稳破坏。
我们由图可以看出，以数值计算不收敛作为土坡稳定的评价标准对应的FV仁0.86既就是安全系数为0.86。
由于该图没有明显的该店所以不能以位移拐点作为评价标准。
观察塑性区的发展，下图绘制出了时刻塑性区，我们可以看出在一开始土坡坡脚先出现屈服，然后向上延伸，直到二级坡的塑性区贯
图3 t=0.125的塑性区
图4 t=0.2328的塑性区
从图可以发现滑动面的大致位置，与平衡极限法分析得到的一样，大致呈圆弧状，通过坡脚。
4.4理正岩土复核
图6参数界面
讎助功能
说明 |倾斜土层土坡稳定计算2
' 基* 坡面 土巨环話亦前
图7参数界面
用增量位移判断滑动面
-6
S S S 55
S 55^^a
■旳订-:
7's £
-7
-s F -l -x -l -
坡面线段數
水乎投戦
长Gn)
竖回投影
-云 Gn) 丧Gn) 坡线仰角
溜
Hl
|1 4 8. LiLiLi 10. LILILI 12.806 51.340 0 2 2.000 0.000 2.000 0.000 0 3 3.000 3.000 4.243 45.000 0 4
3. LiLiLi
0. LILILI
3.000
0.000
4
图8参数界面
土融擞： 18 '
區1 心半徑耐:(-3.200, 19.500) R = 19.761
回］［茁
C-3.200, 19.300)—-19 5G3 K=0 840 (-3.200, 19.340)—-19.603 K=0 840 C-3. 200, 19.300)―19.642 K=0 840 C-3. 200, 19.420)—19. 662 K=0. 340 C-3.200, 19 460)~19.T21 K=0.340 (-3. 200, 19. 50D)---19. 7&1 K=0 840
图9运行计算界面与结果输出界面
由图可以看出理正岩土计算的的安全系数为
0.86，与有限元强度
折减法求得的安全系数0.84基本接近，这就说明有限元计算结果的 有效性。
说明 倾斜土层土坡穗定计算2
粘结强度 抗期訴
粘棗才
(kf»)
1
13. aoo 20.000
—
12D ODO
S 申值
12.3B0
* U *
SJ
重腹
dtH/ma) W
粘结强厦
OtFfc) 抗期訴
粘棗丈
ScPfc) L 3.00D
20.000
120 0D0
S 申值
12.3S0
呈本览直二匚卜面加肪
I 原点以上土层裁二1
—
用应斥土层数~
B 计算信导
滑动安全系数• 0.640
5.结论
有限元强度折减法不需要对滑动面的形状和位置进行假定，通过
强度折减达到边坡的不稳定状态时，非线性有限元计算不收敛，此时折减系数就是安全系数，同时可得到边坡破坏时的滑动面。
有限元强度折减法相对传统计算方法的优势；能够对具有复杂地貌，地质的边坡计算；考虑了土体非线性弹塑性本构关系，以及变形对应力的影响。