边坡稳定性强度折减系数分析 方法在公路边坡工程中的应用
强度折减法在边坡稳定性分析中的运用
３ ． ００ ｛ １ ． ８０ ｌ １ Ｏ １ ０．５ ２
常 形 可 行挡土墙 的抗倾覆 和抗滑移验算时 ， 可将挡 土墙 和基 础作 为一个 要 ， 常 会 出现 一 些 形 状 复杂 ， 式 多 变 的结 构 ， 以采 用 有 限 元
整体 ， 假定为 刚体 ， 这时 可采 用传统方 法验算 ， 经验算均满 足规范 方法 对其进行分析 ， 工程 中挡土墙 的设 计就 是一 个例 子 ， 本 有限
（ ） 性。考虑到在非线性 弹 性有 限元分 析 中无法 根据 计算 是否 收敛 ２ 来判断边坡处 于极 限状态 ， 以通过绘制 边坡 内某 一特征点 的位 所
２ 强 度折 减法 破坏 准则
移（ 或位 移增量 ） 与折减系数 的关 系曲线来 确定 稳定系数的方法 。
１ 以数 值计算不收敛作 为边坡失稳 的标志 ： ） 采用解 的不收敛
１ 有 限元 强度 折减 法 的原 理
等效塑性应变 区确定滑动面位置 ， 并认 为此前 的折减系数 即为边
所谓强度折减 ， 是在 理想 弹塑性 有 限元计 算 中 ， 边坡 岩 坡 的 稳 定 系数 。 就 将 ３ 以位移增 幅为标 准 ： ａｅ 为边 坡破坏和算法 的不 收敛是 ） Ｌｎ认 土体抗剪切 强度参数 同时除 以折减 系数 Ｆ， 使其 逐 渐降低 ， 后 然
性作为破坏标准 ， 在指 定 的收敛 准则 下算法 不 能收敛 ， 示应 力 表 分布不能满足 ＭｏｒＣ ｕｏ ｈ—ｏ ｌ ｍｂ破 坏准则 和极 限平衡 要求 ， 味着 意
３ 算例 分 析
本文采用 ｇｏｌ ｅ ｅｓ ｐ 有限元分 析软件 中边坡 稳定 性分 析算例 ， ｏ
FLAC强度折减法在边坡稳定性分析中的应用
第28卷第5期2007年10月华 北 水 利 水 电 学 院 学 报Journal of North China I nstitute of W ater Conservancy and Hydr oelectric PowerVol 128No 15Oct .2007收稿日期:2007-04-30;修订日期:2007-06-10基金项目:华北水利水电学院高层次人才科研启动项目;2005年度河南省高校杰出科研人才创新工程项目(HA I P URT )(2005KYCX015);河南省重点科技攻关计划项目.作者简介:刘娉慧(1977-),女,河南荥阳人,华北水利水电学院讲师,博士,主要从事岩土工程方面的研究.文章编号:1002-5634(2007)05-0052-03F LAC 强度折减法在边坡稳定性分析中的应用刘娉慧1,房后国2,黄志全1,刘 煊2(1.华北水利水电学院,河南郑州450011;2.黄河勘测规划设计有限公司,河南郑州450003)摘 要:将F LAC 强大的数值计算能力与强度折减技术相结合,以广义剪应变发展与数值计算的不收敛性作为边坡失稳的评价依据,利用F LAC 计算结果的动态显示技术,描绘出了边坡失稳形态,为准确判定边坡的真实受力状态提供可靠的依据.通过对三交坪边坡不同工况下的稳定性分析表明,强度折减所确定的边坡安全系数与传统极限平衡法所得的结果十分接近,滑面的形状及位置也极为相似,因此认为该方法是合理可行的.关键词:强度折减;数值计算;边坡稳定;破坏判断;F LAC 中图分类号:T U457 文献标识码:A1 强度折减法的基本原理目前数值分析方法一般只能得出边坡的应力、位移、塑性区等,无法得到边坡危险滑面以及相应的安全系数.强度折减法将强度折减技术与数值模拟方法相结合,在给定的评判指标下,通过调整折减系数对边坡的稳定性进行分析,求得边坡的最小稳定安全系数.其基本原理是将岩土体强度指标c,φ值同时除以一个折减系数F,得到一组新的c ′,φ′,作为材料新的参数进行数值计算,当边坡岩土体符合给定的临界破坏状态判定条件时,对应的F 称为边坡的最小安全系数[1-4].连续介质快速拉格朗日差分分析方法(F LAC )是用于研究连续介质在达到稳定塑流过程中的机制行为的显式有限差分程序,程序的结果是由特殊的数学模型和专门的数值插值导出的.能较好地模拟地质材料在达到强度极限或屈服极限时发生塑性流动的力学行为,特别适用于分析渐进破坏和失稳及模拟大变形问题.采用强度折减法分析边坡的稳定性是以岩土体弹塑性模型为基础,采用Mohr 2Cou 2l o mb 破坏准则c ′=cF, φ′=arctantan φFf =αFI 1+J 2=kFα=23sinφ23π(9-sin 2φ)k =63c cos φ23π(9-sin 2φ)式中:I 1,J 2分别为应力张量第一不变量和应力偏张量的第二不变量;系数α,k 与岩土材料强度参数c,φ有关.2 边坡失稳破坏判断的定义用数值计算方法求解边坡安全系数时,对于边坡临界失稳或极限平衡状态的评判,目前主要有3类评判方法:①当给定较大的迭代次数内数值计算无法保证其收敛性,表示应力重分布不能满足岩土体的破坏准则和总体平衡要求,边坡破坏和数值不收敛同时发生,伴随着网格节点位移显著增加,则认为边坡处于极限状态;②当边坡内某特征点处的变形随抗剪强度折减系数逐渐增大而突然增大时,则认为边坡达到了临界失稳状态;③当边坡内的塑性区或某一水平的塑性应变从坡址到坡顶相互贯通时,则认为边坡达到了极限状态.通过对比分析发现,①判据在一般情况下较为合适,且数值计算不收敛时一定意味着塑性区贯通或位移发生突变,塑性区贯通只是边坡达到极限平衡的必要条件,而非充分条件,塑性区贯通后需要进一步观察变形或位移的大小,应将特征点位移的突变性和塑性区的相互贯通性两者相结合综合评判边坡的临界极限平衡状态[5-6].采用塑性区开展的情况作为评判岩土体的整体失稳破坏是较合理的.但如何准确的计算塑性应变的大小,并描述出塑性区的发展状况一直是强度折减方法求解边坡最小安全系数的障碍.F LAC 程序较好地解决了这一问题:边坡破坏的特征是某一幅值的广义剪应变从坡角到坡顶上下贯通,此前的折减系数即为边坡的安全系数,广义剪应变不仅含有塑性分量,而且也包括弹性分量,在一定程度上反映了岩土体的剪切破坏状态,物理意义明确.在此结合广义剪应变的发展状况和数值计算的收敛情况,判断边坡失稳破坏.3 三交坪边坡稳定性分析3.1 工程概况永定桥水库位于汉源县境内大渡河左岸支流流沙河上游,水库正常蓄水位为1600.00m ,最大坝高102.00m,坝前壅水83.00m;校核洪水位1601.67m,水库总库容2070万m 3.三交坪蠕滑体的稳定问题是制约永定桥水库建设的重大工程地质问题.三交坪蠕滑体位于坝址上游约800.00m 的流沙河左岸,该蠕滑体顺坡长约1.70k m,沿河宽约1.00k m,后缘高程1750.00m,前缘直达河边(高程约1560.00m ),平面分布面积约1.70k m 2.三交坪蠕滑体的上游侧中前部,于1992年曾出现大量拉裂缝.此后,在坡体中部和前缘常形成一系列的弧形拉裂缝,裂缝宽一般0.01～0.20c m,长数米至数十米不等.边坡中部的裂缝已造成多处房屋开裂变形,院落塌陷.此外,该区内泉点分布较普遍,流量一般均小于2L /s,随季节和后缘跃进堰的过水量及水位等因素变化.这些现象均表明,自1992年以来,坡体局部已经出现变形破坏.该蠕滑体距大坝较近,一旦失稳,不仅将使水库报废,水库变成土石库,而且可能冲毁大坝,危及下游居民的生命及财产安全.因此,非常有必要对该蠕滑体不同工况下的稳定状况、失稳方式等开展深入、系统的研究.3.2 岩土体物理力学参数在充分踏勘调查的基础上,选取了边坡典型地段有代表性的岩土试样,在野外做了现场原位大剪试验和配套的室内物性试验.钻探揭露的岩土体物理力学性质见表1.表1 三交坪边坡岩土体物理力学性质地层编号内摩擦角φ/(°)凝聚力c /kPa 天然密度γw /(k N ・m -3)饱和密度γsat/(k N ・m -3)④碎石土23.02022.322.8③含砾粉质粘土14.01320.321.6②层碎石土23.02022.322.8①含砾粉质粘土13.01520.421.8⑤下卧基岩32.018525.027.0河床砂卵石29.0023.023.8压戗平台填料39.022.024.03.3 模型的建立采用“地质灾害过程模拟与过程控制”的研究思路,把地质过程机制分析与定量评价相结合,构建了三交坪边坡二维典型剖面模型,对边坡的演化过程进行了模拟,对边坡在不同条件下的稳定性进行了充分、系统的研究.计算模型选取三交坪纵2-2、纵3-3剖面,所建模型左右长为1000.00m,左边界高为560.00m ,右边界高为310.00m ,模型左右边界采用X 方向法向约束,底部采用固定端约束,共同构成模型的边界条件,如图1、图2所示.采用M -C 强度准则,先计算坡体的自重应力场,采用强度折减法计算3种工况下的稳定性:①工况1(目前状况);②工况2(目前状况+暴雨);③工况3(目前状况+地震).当计算不再收敛时,各种工况下边坡的广义剪应变如图3～8所示.图1 三交坪边坡纵2-2有限元模型图图2 三交坪边坡纵2-2有限元模型图(局部放大)35第28卷第5期刘娉慧等: F LAC 强度折减法在边坡稳定性分析中的应用 图3 工况1剖面2-2广义剪应变分布图(局部放大)图4 工况2剖面2-2广义剪应变分布图(局部放大)图5 工况3剖面2-2广义剪应变分布图(局部放大)图6 工况1剖面3-3广义剪应变分布图(局部放大)图7 工况2剖面3-3广义剪应变分布图(局部放大)图8 工况3剖面3-3广义剪应变分布图(局部放大)3.4 数值模拟结果及分析数值模拟计算结果见表2,强度折减法求得边坡的安全系数与传统极限平衡法求得的十分接近.表2 三交坪边坡稳定性系数表计算方法剖面2-2剖面3-3工况1工况2工况3工况1工况2工况3强度折减0.9600.9100.7800.9800.9000.790Boshop 法0.9780.9290.7850.9980.9170.799M -P 法0.9830.9340.7901.0110.9240.817计算结果表明:目前状况下(水库未蓄水时),剖面2、剖面3的潜在滑面位于深层含砾粉质粘土层,但只在边坡底部形成局部滑动,整体稳定性较好,上部含砾质粘土层的次计算滑面处于稳定状态,下部含砾质粘土主计算滑面(变形碎裂体基覆界面处)处于临界不稳定状态;在目前状况+暴雨工况下,其滑面有向后延伸趋势,稳定性降低,但没有形成一个整体连通的滑面,可能会发生局部滑动;在目前状况+地震工况下,其滑面有进一步后退趋势,边坡局部和整体都不稳定.计算结果显示:影响边坡稳定性的主要因素是地震、暴雨.因此,为保证边坡稳定,采取工程治理措施是十分必要的.4 结 语将F LAC 强大的数值计算能力与强度折减技术相结合,以广义剪应变发展与数值计算的不收敛性作为边坡失稳的评价依据,形象地描绘出了边坡失稳形态,为准确判定边坡的真实受力状态提供可靠的依据.此方法不但可以较为准确地通过最大剪应变增量和剪应变速率自动地搜索出滑坡潜在滑动面或剪切错动面,还可以通过对系统非平衡力的跟踪和主要部位变形演变过程的分析,判断岩土体的稳定性状况.通过三交坪边坡稳定性分析表明,强度折减所确定的边坡安全系数与传统极限平衡法所得的结果十分接近,滑面的形状及位置也极为相似,因此该方法是合理可行的,尤其当地质条件复杂时,并有支护结构与岩土体相互作用,同时考虑地下水等多种因素时,强度折减法是简便可靠的.参 考 文 献[1]赵尚毅,郑颖人,时卫民,等.用有限元强度折减法求边坡稳定安全系数[J ].岩土工程学报,2002,24(3):343-347.[2]郑颖人,张玉芳,赵尚毅,等.有限元强度折减法在元磨高速公路高边坡工程中的应用[J ].岩石力学与工程学报,2005,24(21):3812-3817.(下转第58页) 采用强度折减法计算该边坡的安全系数为1.07,边坡处于稳定状态.与假设检验结果吻合.4 结 语通过统计分析边坡点安全来判别边坡稳定的假设检验法与强度折减法相比,具有计算简单、应用方便的优点.由于样本点的随机性,所以假设检验的结果也具有不确定性.用假设检验对边坡安全系数进行检验,只能定性的判断边坡的稳定性,并不能给出边坡安全系数的具体数值.参 考 文 献[1]李建林,王乐华,刘杰,等.岩石边坡工程[M].北京:中国水利水电出版社,2006.[2]庄楚强,吴亚森.应用数理统计基础[M].广州:华南理工大学出版社,2002:238-239.[3]吴翊,李永乐,胡庆军.应用数理统计[M].北京:国防科大出版社,1999.[4]郝方,李维维,郭柏威.用ANSYS作边坡稳定分析[J].贵州水力发电,2005,19(2)54-56.Hypothesis Test of the Slope’s Safty Factor and Its Use i n ProjectZ HAO Er2p ing(Civil&Hydraulic I nstitute of Three Gorges University,Yichang443002,China)Abstract:The hypothesis test is adop ted t o test the stability of the sl ope when considering the random icity in analyzing the sl ope’s sta2 bility.It shows that the results are coherent either using the hypothesis test or using the strength reducti on method in the p r oject.Key words:sl ope stability;safty fact or;hypothesis test(上接第54页)[3]迟世春,关立军.基于强度折减的拉格朗日差分方法分析土坡稳定性[J].岩土工程学报,2004,26(1):42 -46.[4]吴明,傅旭东,刘欢.边坡稳定分析中的强度折减法[J].土工基础,2006,20(1):49-52.[5]赵尚毅,郑颖人,张玉芳.极限分析有限元法讲座Ⅱ———有限元强度折减法中边坡失稳的判据探讨[J].岩石力学与工程学报,2005,26(2):332-336.[6]刘金龙,栾茂田,赵少飞,等.关于强度折减有限元方法中边坡失稳判据的探讨[J].岩土力学,2005,26(8): 1345-1348.Appli ca ti on of Strength Reducti on M ethod i n FLAC to Ana lysis of Slope St ab ilityL I U Ping2hui1,F ANG Hou2guo2,HUANG Zhi2quan1,L I U Xuan2(1.North China I nstitute of W ater Conservancy and Hydr oelectric Power,Zhengzhou450011,China;2.Yell ow R iver Engineering Consulting Co.L td.Zhengzhou450003,China)Abstract:The str ong nu merical calculati on ability of F LAC is combined with strength reducti on technol ogy t o seek reliable analytical method of sl ope stability under comp lex geol ogical conditi ons and considering gr ound water and interacting of support structure with r ock mass or s oil mass.Stability analysis of Sanjiaop ing sl ope under diverse work conditi on indicates that the result of strength reducti on method is app r oxi m ate t o classical li m it equilibriu m method.The shape and the positi on of sliding surface are si m ilar.So,the sugges2 ted method is rati onal.Key words:strength reducti on;nu merical calculati on;sl ope stability;failure judg ment;F LAC。
强度折减法在某排土场现状边坡稳定性分析中的应用
强度折减法在某排土场现状边坡稳定性分析中的应用近年来，随着城市建设的不断进行，挖掘、填方工程日益增多，土方工程中边坡稳定性分析显得尤为重要。
在土方工程中，土体的强度是影响边坡稳定性的重要因素之一，而强度折减法则是一种常用的针对土体强度进行分析的方法。
强度折减法是指在边坡设计时，将设计场地土体的不同部分划分为不同的土层，根据不同土层的强度参数，进行强度折减分析，以获得土体在边坡稳定上的实际承载能力。
强度折减法广泛适用于不同类型的土体，可精确地确定不同土层的抗剪强度和抗拉强度，并可以对土体的变形特性进行分析。
由此，可以对边坡的稳定性作出全面、准确的分析结论。
在某排土场现状边坡的稳定性分析中，强度折减法也得到了广泛的应用。
该排土场位于城市外围，场地周边土体的物理、力学性质各不相同，所以在边坡稳定性分析中，必须精确地确定不同土体层的强度参数，以便进行安全、科学地边坡设计。
为了应对该场地土体的复杂性，设计人员首先通过大量的勘探、试验工作，对该场地的土体进行了详细地分析和研究，获取了土体的强度和变形参数。
然后，根据这些数据，设计人员将设计场地划分成不同的土层，针对每个土层分别进行了强度折减分析。
在分析过程中，设计人员充分考虑了各种外力因素的作用，包括自然因素和人为因素，以确保得到较为精确的结果。
通过强度折减法的分析，设计人员得出了该排土场现状边坡的稳定性系数，并对边坡进行了相关的安全评估。
结果表明，该边坡的稳定性危险系数较高，需要进行一定的加固和处理措施，以确保场地和人员的安全。
具体的处理措施包括加强边坡底部支撑、加固边坡处的土工材料、增加排水系统和引重装置等。
经过这些加固和处理措施，该排土场现状边坡的稳定性和安全性得到了有效的提升。
综上所述，强度折减法在土方工程中边坡稳定性分析中的应用具有重要意义，可以提高边坡设计的精确性和安全性，为各类土方工程提供了可靠的技术支持。
强度折减法在某排土场现状边坡稳定性分析中的应用
强度折减法在某排土场现状边坡稳定性分析中的应用强度折减法是指通过减小土体的强度参数，在分析土体边坡稳定性时考虑土体强度随深度减小的影响。
这种方法适用于土体强度参数随深度变化较大的情况，例如土石混合体等。
在某排土场的边坡稳定性分析中，强度折减法可以有效地考虑土体强度随深度变化的影响，提高边坡分析的准确性。
某排土场是指某工程项目中用于暂存和堆放土石方料的场地。
这些土石方料可能是挖掘土等各种土石材料的剩余部分，其性质包括物理性质和力学性质等均各不相同。
由于土石方料的来源和成分不确定性，其在边坡稳定性分析中较难对强度参数进行准确的测定。
这时，强度折减法可以提供一种有效的方法来考虑土体强度的变化。
强度折减法的基本原理是基于强度折减系数进行土体强度参数的减小。
强度折减系数通常通过试验数据或经验公式得到，用于描述土体强度随深度变化的规律。
在边坡稳定性分析中，可以将土体划分为多个层状，并根据强度折减系数逐渐减小每一层的强度参数。
通过对每一层的强度折减系数进行计算，并结合相应的工况荷载分析，可以得到边坡在不同深度的稳定性。
第一步，确定土体的力学参数。
首先采集土体的样本，并对其进行室内试验，确定土体的物理性质和力学参数，包括土体的密度、摩擦角和内摩擦角等。
第二步，确定强度折减系数。
通过试验或经验公式，确定土体强度参数随深度变化的规律，并计算出相应的强度折减系数。
第三步，建立边坡稳定性分析模型。
根据实际情况和边坡的几何形状，建立边坡稳定性分析模型，包括边坡的几何参数和边坡材料的力学参数。
第四步，进行工况荷载分析。
确定边坡所受到的工况荷载，并进行相应的分析，包括水力荷载、静载荷和地震荷载等。
第五步，计算边坡的稳定性。
根据边坡稳定性的计算方法，考虑到土体的强度折减参数，进行边坡的稳定性分析，并计算出边坡的安全系数。
第六步，对边坡进行加固设计。
根据边坡的稳定性分析结果，对边坡进行加固设计，选择适当的加固措施，提高边坡的稳定性。
强度折减法在边坡稳定分析中的应用
科学技术创新2019.221概述我国是一个滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害较为频发的国家，21世纪以来更是频频发生，每年都会造成很大的经济损失。
天然边坡在演变过程中，在各种外界因素作用下会出现一定程度的变形甚至破坏，直至边坡稳定。
在天然边坡的演变过程和人工边坡的开挖过程中，其内部岩土体的原始应力状态将随着稳定过程的形成而发生应力重分布[1]。
边坡的岩土体在各种应力状态下将产生一定的位移与形变，即会发生不同程度的变形，致使边坡日渐稳定。
天然边坡或是人工边坡在变形破坏过程中若变形过大则会危及人类活动，后续造成的不良地质环境也可能带来严重影响，例如引起生态环境的失调甚至破坏，边坡稳定性的预测失误带来的破坏与损失经常是难以估量的。
因此，对边坡稳定性的判定，必须予以重视。
目前边坡稳定性分析方法中，以极限平衡法和数值分析法为主[2-4]，本文将采用基于强度折减法的数值分析方法对某特大桥岸坡建立三维数值模型进行稳定性分析。
2工程实例2.1工程概况某连续钢构桥位于西北地区，地层岩性主要为卵石、风化基岩，整体坡度30°-73°，岸坡南侧临崖，基岩裸露，岸坡北侧含有静水沉积泥质夹层的块石胶结松散堆积体。
该处基岩面层为5.8m-7.6m 厚强风化片麻岩，其下为中风化片麻岩，揭露厚度10.8m-34.9m ，河谷处卵石层堆积厚度24.9m 。
岸坡长期自然裸露，受风吹日晒，雨水、河水侵蚀等自然作用，造成坡体结构风化程度较高，强度降低，加之岸坡表面无植被发育，随时有可能局部崩塌滑坡。
取该特大桥两岸岸坡作为研究对象进行有限元分析，根据勘察报告和三维工程地质平面图，为简化计算，将地层勘察报告中河谷稳定性较好且整体规模较小的卵石层简化层施工前应先湿润底基层，保证基层与底基层有效粘合，严格控制级配碎石的级配和含水量，试验室应及时进行测定，当与设计配合比不相符时应及时予以调整，碾压合格后封闭交通，禁止一切车辆通行，碾压过程中表面应始终保持潮湿。
FLAC 3D强度折减理论在边坡稳定分析中的应用
FLAC 3D强度折减理论在边坡稳定分析中的应用季聪;佴磊;马宏;佘小光;刘录君【摘要】FLAC3D是岩土工程中广泛应用的软件.本文主要介绍强度折减理论的基本原理,利用基于强度折减法的FLAC3D软件,对某高速公路K377+ 230 ～ K377+ 520段滑坡体进行数值模拟.计算边坡在自重作用达到初始化平衡状态时,边坡的横向与竖直方向的应力与位移,分析出边坡的破坏机制为牵引式滑坡,通过强度折减理论计算出边坡的稳定系数为0.97,由剪切应变增量云图确定边坡的滑动面.%FLAC 3D is a widely applied software in geotechnical engineering. We mainly introduce the principle of strength reduction theory. Numerical simulation on the K377 + 230 ~ k377 + 520 section of a highway has been made by FLAC 3D sofeware based on strength reduction theory. To calculate the slope lateral and vertical stress and displacement when the slope gets to the initialization equilibrium condition in dead weight function, then to analyze the result that the slope failure mechanism was retrogressive landslide; after that to calculate the slope stability coefficient as 0. 97 through the strength reduction theory, finally to determine the sliding surface by the shear strain increment chart.【期刊名称】《世界地质》【年(卷),期】2013(032)001【总页数】7页(P158-164)【关键词】FLAC3D;强度折减理论;滑动面;稳定系数【作者】季聪;佴磊;马宏;佘小光;刘录君【作者单位】中水东北勘测设计研究有限责任公司,长春130021【正文语种】中文【中图分类】P642.220 引言边坡工程是岩土工程领域的一个分支，其稳定性研究一直是个热点课题。
强度折减法在某排土场现状边坡稳定性分析中的应用
强度折减法在某排土场现状边坡稳定性分析中的应用一、引言二、土场现状边坡稳定性问题土场现状边坡是指由于天然因素或人为活动导致土地发生边坡变形的地质现象。
在土场现状边坡上进行工程建设时，由于现场地质条件往往复杂多变，边坡稳定性问题成为制约工程施工的重要因素。
在边坡稳定性问题的分析中，通常需要考虑土象、地质构造、地下水等因素在内的边坡内外力相互作用，进行边坡稳定性指标的计算。
三、强度折减法概述强度折减法是一种基于边坡稳定性原理的数学模型，通过对边坡内外力的作用以及土体强度参数进行分析，预测边坡发生破坏的可能性。
其基本原理是在边坡受力状态下，通过减少土体内部抗剪强度参数，来模拟土体的抗剪强度折减情况，从而得到边坡抗剪强度的变化情况。
强度折减法的分析流程包括确定边坡受力状态、确定土体参数、进行抗剪强度折减计算等步骤。
1.考虑了土体抗剪强度的变化情况。
由于土场现状边坡受到各种因素的影响，土体抗剪强度往往会发生变化，强度折减法可以通过对土体参数的折减，来模拟土体抗剪强度的变化情况，准确预测边坡破坏的可能性。
2.综合考虑了边坡内外力因素。
强度折减法在分析时，可以综合考虑边坡内外力的各种影响因素，可以更全面地评估边坡的稳定性，对于复杂的边坡稳定性分析具有一定的优势。
3.操作简便、计算精确。
强度折减法的分析过程相对比较简单，通过对土体参数的折减来模拟土体抗剪强度的变化情况，可以在一定程度上减少人为因素对分析结果的影响。
1.确定边坡现状受力状态。
通过现场调查和监测，确定土场现状边坡的受力状态，包括荷载大小、作用方向等因素。
2.确定土体参数。
通过室内试验或现场取样分析，确定土体的物理力学参数，包括抗剪强度参数、内摩擦角、土体重度等。
3.进行抗剪强度折减计算。
根据土体参数和受力状态，进行抗剪强度折减计算，得到土场现状边坡的抗剪强度折减情况。
4.评估边坡稳定性。
将抗剪强度折减计算结果代入边坡稳定性计算模型，综合考虑边坡内外力因素，对边坡稳定性进行评估，得出边坡稳定性指标。
有限元强度折减法在边坡稳定计算中的应用
有限元强度折减法在边坡稳定计算中的应用近年来，随着科学技术的发展，边坡安全工程成为当今社会的热点问题。
边坡稳定性是边坡工程安全性的重要水平指标之一。
有效地确定边坡稳定性，可以减少边坡垮塌，破坏性侵蚀及其他地质灾害的发生，更有效地保护人民生命财产安全。
传统的边坡稳定计算方法有很多缺点，很难解决大规模复杂的边坡稳定计算问题。
为了解决这些问题，随着计算机技术的发展，数值计算技术的发展，边坡稳定计算中有限元强度折减法也逐渐得到应用，它为边坡稳定计算提供了一种有效的方法。
有限元强度折减法是由著名有限元数值计算理论家Hans Zienkiewicz 于一九六三年提出的，它把数值计算分解为两个步骤：有限元分析和强度折减。
有限元分析不仅可精确的计算土体的应力和变形，还可以求得边坡的稳定系数。
而强度折减步骤则是对这些应力值和变形按照一定的准则进行折减，从而实现边坡的稳定计算。
有限元强度折减法在边坡稳定计算中的具体应用，有很多研究者提出了不同的算法，表达了不同的稳定准则和折减准则。
其中，以倒角条件准则、惯性假设准则、根据节理、滞回因子、失稳指标等为稳定准则的稳定计算模型。
具体的折减准则有力学强度折减法、抗剪强度折减法、抗压强度折减法、有效应变折减法等。
有限元强度折减法在边坡稳定计算中，可以有效地求解复杂参数边坡的稳定性，它把不同的计算模型、稳定准则和折减准则整合在一起，使边坡稳定计算更精确、更准确、更实用。
有限元强度折减法在边坡稳定计算中的应用已经得到了广泛的应用，它可以有效地求解复杂的边坡的稳定性，可以有效地减少不必要的垮塌、破坏性侵蚀等灾害，并可有效地保护人民生命财产安全。
因此，有限元强度折减法在边坡稳定计算中的应用，具有重要的理论意义和实际意义。
综上所述，有限元强度折减法在边坡稳定计算中的应用具有重要的理论意义和实际意义，它可以有效地求解复杂的边坡的稳定性，可以有效地减少不必要的垮塌、破坏性侵蚀等灾害，并可有效地保护人民的生命财产安全。
强度折减法在某排土场现状边坡稳定性分析中的应用
强度折减法在某排土场现状边坡稳定性分析中的应用随着城市化进程的加快和土地资源的紧张，排土场的开挖和填埋量越来越大，对环境和安全的影响也越来越大。
目前，排土场边坡稳定性分析已成为工程设计和管理中的重要问题。
其中，强度折减法是一种常用的分析方法，能够较为准确地评估边坡的稳定性。
本文将介绍强度折减法在某排土场现状边坡稳定性分析中的应用。
1. 现场情况某排土场位于城市的东南面，东边和南边是居民区，西北方向则是山区。
整个排土场占地面积较大，地形较复杂，其主体为一个土堆，与周围山区相连，下方是一条小河。
土堆的高度为70米左右，坡度为1：1.5。
由于历史原因和开挖方式等因素，土堆表面和内部存在许多孔洞和开挖面，表面土质松散，下面是相对较硬的岩层或土层，因此需要进行边坡稳定性分析以确保安全。
2. 强度折减法的原理强度折减法是一种常用的边坡稳定性分析方法，其基本原理是在考虑土体内部的剪切带时，将土体的抗剪强度做一个修正，称为强度折减系数，用来描述土体中存在缺陷和裂缝等因素对土体内部结构的影响。
简单来说，强度折减系数是土体强度的一个总体修正系数，其大小与土体内部缺陷和裂缝的分布特征有关。
在进行排土场的边坡稳定性分析时，强度折减法可以发挥很大的作用。
具体步骤如下：（1）确定边坡的几何参数：边坡的高度、倾角、坡比等参数。
（2）分析土体力学特性：首先要分析土体的颗粒组成、密度、水分、均质性等因素，然后根据实测数据计算出土体的重度、粘度等力学特性参数。
（3）拟合强度折减系数：强度折减系数难以准确地求解，一般采用试探法或反推法拟合。
试探法就是不断地调整强度折减系数，使得计算出的稳定系数和实测值相近；反推法是通过已知的稳定系数反推强度折减系数。
（4）计算边坡的稳定系数：稳定系数是衡量边坡稳定性的一个重要指标，其定义为承受侧向力与侧向力的破坏削弱矩形上方面积之比。
通过分析土体内部的力学特性和强度折减系数，可以计算出边坡的稳定系数。
强度折减法在边坡稳定性分析中的应用
强度折减法在边坡稳定性分析中的应用摘要: 介绍了强度折减法的基本原理，结合建立的三维边坡模型，基于有限差分强度折减法，运用FLAC3D对某边坡进行了稳定性分析。
以数值计算的收敛性及剪应变增量结合的方法来判定边仰坡的稳定性，并确定最危险滑面位置及整体失稳的安全系数。
关键词：强度折减法; 边坡; 稳定性分析；剪应变增量；安全系数Abstract: this paper introduces the basic principle of the shear strength reduction, combined with the establishment of the 3 d model of slope, based on the finite difference strength reduction, the use of a FLAC3D slope stability analysis. With numerical convergence and shear strain increment of the method of combining to determine the stability of the slope lifted, and identify the most dangerous slide surface and overall instability of safety coefficient.Keywords: strength reduction; Slope; Stability analysis; Shear strain increment; Safety coefficient1 引言边坡的稳定性分析一直是个受工程界关注的问题，其主要是对边坡进行稳定性计算、评价当前边坡的状态以及变化发展趋势，为边坡的整治设计提供一定的参考依据。
目前应用于边坡稳定性分析的方法主要有基于极限平衡的传统法和有限元法[1-2]，其中安全系数法是表达边坡稳定性的最直接的定量计算方法。
有限元强度折减法在边坡稳定性分析中的应用
５５ ６ ５０ ６ ５５ ５
５ｏ ５
５５ ４ ５０ ４ ５５ ３
５０ ３
５５ ２ ５０ ２
０ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７】 ８ ９ １ ０ １ ２ ０ ０ ０ ０ ０ ０ 【 ０ ０ ０ １ ０ １ ０
阕 １ 滑坡稳定性计算剖面
． 陶系 中 、 统 （２＋３ 龟 裂 纹 状 灰 岩 。 上 部 以 青 灰 色 厚 层 龟 裂 纹 ２ ３ 计 算参数 的选取 上 ０ ） 滑动面抗 剪强度参 数 的选取 关系 到滑坡稳 定性 预测 和滑坡 状灰岩为主 ， 该层 泥 质 含量 质 抗 岩
水， 大气降水经溶 沟 （ ）溶 蚀裂 隙下 渗 ， 洞 、 储存 于溶 沟 （ ） 溶蚀 参数包 括峰值 强 度 和残 余 强度 两 种 。其峰 值 强度 平 均值 ＝ 洞 、 １ ．。Ｃ ＝４ ． Ｐ ， ３ ９，。 ３ ２ｋ ａ残余强度平 均值 ＝１ ． 。Ｃ ＝３ ． Ｐ 。 ２ ３ ，， ９ ０ｋ ａ 裂隙中 ， 水量分 布受 岩溶 发育程 度及 气候 的影 响较 大 ， 由于该处 并 选 龟 裂纹 状 灰 岩 岩 溶 发 育 一 般 ， 多 以 浅 层 发 育 为 主 ， 下 水 位 较 结合滑动带残余剪 切试 验指 标 ， 结合 反算 的结果 ， 取滑 动带 大 地 计 算 参 数 为 ＝１。Ｃ ０ｋ ａ ６ ， ＝１ Ｐ 。 高 ， 调 查 ， 段 边 坡 上 下 水 位 离地 面 一 般 为 １ ． 据 该 ００ｍ～１ ． ５ ０ｍ。
有 限元 强度 折减 法 在 边 坡 稳 定 性 分 析 中 的应 用
周 攀峰
摘
韩 利 光
要： 应用弹塑性 强度折减 有限元计算边坡稳定安全 系数 ， 通过算例对极 限平衡法和 强度折减 法计算 的安全 系数进行
强度折减法在某排土场现状边坡稳定性分析中的应用
强度折减法在某排土场现状边坡稳定性分析中的应用【摘要】本研究探讨了强度折减法在某排土场现状边坡稳定性分析中的应用。
首先介绍了背景及研究目的，接着阐述了强度折减法的原理和土场现状边坡稳定性分析方法。
然后详细讨论了强度折减法在边坡稳定性分析中的实际应用，并给出了具体的实例分析。
结果表明，强度折减法能有效评估边坡稳定性，提高边坡设计的准确性和可靠性。
最后对强度折减法对边坡稳定性分析的意义进行了总结，并展望了未来研究方向。
这项研究为边坡工程实践提供了重要参考和指导。
【关键词】边坡稳定性分析、强度折减法、土场、现状、应用、实例分析、结果讨论、意义、研究展望1. 引言1.1 背景介绍土场边坡稳定性分析是土木工程中一个重要的研究领域，对于确保工程安全具有重要意义。
在实际工程中，地质条件的复杂性和不确定性使得边坡稳定性分析变得更加复杂和困难。
为了更准确地评估边坡的稳定性，工程师们需要运用各种方法和技术来进行分析和判断。
强度折减法是一种常用的边坡稳定性分析方法，其基本原理是根据边坡体材料的强度参数，通过一定的折减系数来评估边坡的稳定性。
通过对边坡体稳定性指标进行计算和评估，可以为工程设计提供重要参考依据。
本文将以某排土场的现状边坡稳定性分析为例，探讨强度折减法在边坡稳定性分析中的应用。
通过对边坡土体特性的分析和边坡稳定性指标的计算，从而评估土场边坡的稳定性情况。
通过本文的研究，希望能够为类似工程提供一定的参考和指导，为工程建设的安全稳定提供支持。
1.2 研究目的该研究的主要目的是通过对某排土场现状边坡稳定性进行分析，探讨强度折减法在边坡稳定性分析中的应用。
具体而言，我们希望通过研究强度折减法的原理，探讨其在边坡稳定性分析中的作用机制，从而为土场现状边坡的稳定性评价提供更科学的方法和依据。
通过实例分析和数据对比，我们将验证强度折减法在边坡稳定性分析中的有效性和可靠性，进一步探讨其实际应用价值并为未来类似研究提供参考。
极限平衡法与强度折减法对某路堑高边坡稳定性分析
极限平衡法与强度折减法对某路堑高边坡稳定性分析摘要：分别运用强度折减法和极限平衡法对某路堑高边坡稳定性进行分析并作出对比，结果表明：（1）两种方法计算得到的边坡安全系数基本一致，但强度折减法还可以获得边坡的应力、变形等信息，能够更真实的反应边坡的稳定状态，适合于复杂地质条件下边坡稳定性分析；（2）支护前边坡的安全系数不满足规范要求，采取加固措施后满足，说明支护方案合理可靠。
关键词：路堑高边坡；安全系数；极限平衡法；强度折减法中图分类号： u416.1+4 文献标识码： a 文章编号：基金资助：作者简介：1 前言目前在工程设计中常用的边坡稳定分析方法为极限平衡法，该方法以安全系数为度量标准，建立在极限平衡理论的基础上，与目前勘探、试验所得原始数据的精度相匹配，方法简便易行，是国内外工程设计普遍采用的方法。
同时，近年来，兴起了一种新的分析方法一强度折减法，它是结合有限元或有限差分等数值计算方法来实现边坡稳定性分析的，它能直接得到安全系数、最危险滑动面以及边坡的应力场分布，还可以描述边坡的失稳过程。
两种方法计算假定不同，各有优缺点，目前，国内外已有许多学者对两种方法做出了研究，但将两种方法结合用于超高边坡稳定性分析并作出对比的研究尚少。
鉴于此，本文综合应用极限平衡方法与有限元强度折减法对路线某超高边坡的稳定性进行了分析，并根据结果提出了加固措施，为工程实践提供参考。
2 工程实例2.1 工程概况拟建某高速边坡长约190m，路线所经地区地形、地貌地质条件十分复杂，边坡岩体破碎，节理发育，风化严重，边坡高度更是高达一百米多。
在这种地质条件下，路堑一旦开挖，其边坡常常不能维持自身的稳定而出现坍塌。
边坡的地层岩性有亚粘土、强风化变质砂岩下带、弱风化变质砂岩下带等。
边坡开挖断面见图1：图1k59+060边坡开挖断面图2.2 参数的选取数值计算采用摩尔-库仑本构模型，根据室内外试验和相关规范，并结合广义hoek-brown准则综合确定，边坡岩土体的物理力学参数如表1所示：表1 岩土体物理力学参数表3 极限平衡法计算结果分析该边坡岩体破碎，节理裂隙发育，以平行坡面方向的节理发育为主，边坡岩体也呈现出较强的各向异性特性，因此在分析过程中岩体力学性能按照各向异性进行分析。
强度折减法在边坡稳定中的应用
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。
Байду номын сангаас
设条 问力 ， 维持整体平衡直到达到破坏 ； 考虑了土体 ③
的非线 性 弹塑性 本 构关 系 ， 以及 变形 对应 力 的影响 。 可以模拟渐进 破坏直到整体剪切破坏 。滑动面大致在
Ｇ ａｇｈｕ５ ０ ４ ， ｈｎ ） ｕｎ ｚｏ １６ １ Ｃ ｉａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ： ｅ ｄ ｆ ｒ ｎ ｏ ｌｙ ｅｄ ｃ ｉｅ ｉｎ ｎ ｈ ｒｎ ｉ ｌ ｆ ｓｒ ｎ ｔ ｒｄ ｔｏ ｎ ｔ ｌ ｍｅ ｔ ｓ ｒ ｃ Ｔｈ ｉｆ ｅ ｔ ｓ ｉ ｉｌ ｒｔｒｏ ｓ ａ ｄ ｔ ｅ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｏ ｔｅ ｇ ｈ ｅ ｕｃｉｎ ｆ ｉｅ ｅｅ ｎ ｅ ｉ
宁 ： 度 折 减 法 在 边 坡 稳 定 中 的 应 Ｈ 强 ｉ
８ ９
强 度 折 减 法 在 边 坡 稳 定 中 的 应 用
曹 宇
５０ ４ ） １６ １ （ 南理 工 大 学 土 木 与 交 通 学 院 ． 广 州 华
【 摘
要】 文 中分析 了土体屈 服准 则的种类 、 强度折减法的原理 ， 结合 实际算例说 明有限元强 度折减法不 并
１ ２ 有限元强度折减法基本原理 ．
ａ ｙ ａ ｓ ｍｐ ｉｎ， ａ ｄ ｉ ｃ ｕ ｄ ｃ ｌ ｕ ａｅ ｔ ｅ ｓ ｆ ｔ ａ ｔｒ ｎ ｔ ｏ ｅ ｔａ ｌ ｕ ｆ ｃ ｎ ｔ ｅ ｅ ｔｅ ｎ ｓ ｕ ｔｏ ｎ ｔ ｏ ｌ ａｃ ｌｔ ｈ ａ ｅｙ ｆｃ ｏ ｓ ａ ｄ ｈｅ ｐ ｔｎ ｉｌ ｓｉ ｓ ｒａ ｅ ｉ ｈ ｘｒ ｍｅ ｐ ｓａｅ ｏ ｌｐ ｘ ｃ ｌ ｔ ｔ ｆｓｏ ｅ ｅ ａ ｔ ｙ，ｔ ａ ａ ｆｗｅ ｕ ｅ ｔ ｅ ｓｒ ｎｇｈ ｒ ｄｕ ｔｏ ｈ ｔｍｅ ｎｓｉ ｓ ｈ ｔｅ ｔ ｅ ｃｉｎ ＦＥＭ ｏ ａ ｌｚ ｌｐｅ ｓａ ｉｉ ，ｈ ｎ ｉ— ｔ ｎａｙ ｅ ｓｏ ｔ ｂ ｌ ｙ ｔ ｅ ｔ ｔ ｃ ｎ ｂ ｐ ｉｄ． ａ ｅ ａ ｐｌ ｅ Ｋ ｅ ｏ ｄ ｓｏ ｅ ｓａ ｉｉ ｙ ｗ ｒ ｓ： ｌｐ ｔｂ ｌ ｙ；ｓｒ ｎ ｔ ｅ ｕ ｔ ｎ ＦＥＭ ；ｌｐ ｓ ｒａ ｅ ｔ ｔｅ ｇｈ ｒ ｄ ｃ ｉ ｏ ｓｉ ｕ ｃ ｆ
边坡稳定分析的强度折减法应用
它们 均将岩 土条 假设 为 刚体 ， 滑 动 面上 的岩 土体 令 处于 塑性极 限平衡 状态 ， 分别 计 算 滑 动体 所 受 的抗
滑力 （ 或力 矩 ）和 滑 动 力 （ 力 矩 ） 并 把 二者 的 比 或 ，
边坡稳 定分 析 是边 坡设 计 的前 提 ， 而传 统 的边 坡稳 定分析 大多 以极 限平 衡 理 论 为基 础 ， 些 分 析 这
分 布和变 形不断调 整 的过程 这样 的事 实 。而基 于强
度折减 法 的边坡稳 定分 析不 需要 对滑 面的形 状 和位 置进行 假定 ， 其不 仅 可 以对 复 杂 地 质 条 件下 的边坡 进行计 算 ， 而且考 虑 了岩土 体 的非线 性弹 塑性属性 ，
第 ２ 第 ４期 ９卷 ２１ ０ ０年 ｌ ２月 武汉工业
学
院
学
报
Ｖｏｌ２ ＿ ９Ｎｏ ４ ． Ｄｅ ．２ ０ ｃ ０１
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ Ｗｕ ａ Ｐ ｌｔ ｃ ｎ ｃ Ｕｎｖ ｒｉ ｏ ｒ ａ ｆ ｈｎ ｏｙ ｅ ｈ ｉ ｉｅ ｓｔ ｙ
文章编号 ：０ ９ ８ （ ０ ０ ０ －０ ４ ４ １ ０ ４８ １ ２ １ ） ４０ ７ － ０
Ｄ Ｉ１．９ ９ｊｉ ｎ １０ － ８ ．０００ ．１ Ｏ ： ３６／．ｓ ．０ ９ ８ １２ １ ． ０ ８ ０ ｓ ４ ４
边 坡 稳 定 分 析 的强 度 折 减法 应 用
何松晟 ， 高 玮 ， 磊 汪
（ 武汉工业学院 土木工程与建筑学院 ， 湖北 武汉 ４ ０ ２ ） ３０ ３
摘
要 ：边坡 安全 系数 求解是 边坡 稳 定性 问题 分析 中的主要 问题 ， 强度 折 减 法在 边坡 稳 定 性
强度折减法在某排土场现状边坡稳定性分析中的应用
强度折减法在某排土场现状边坡稳定性分析中的应用一、引言随着城市建设的不断发展，土地资源的利用变得越来越紧张，土地开发和利用的需求也越来越迫切。
在土地开发和利用过程中，边坡稳定性成为一个不可忽视的问题。
尤其是在土场边坡工程中，由于土地质量较差，边坡稳定性问题更加突出。
需要对土场现状边坡进行稳定性分析，以保证土地的安全利用。
强度折减法是一种用来评估土体稳定性的常用方法，它可以从土体的强度参数出发，考虑不同因素对土体强度的折减，从而得到土体的承载力和稳定性。
本文将以某排土场边坡为例，介绍强度折减法在土场现状边坡稳定性分析中的应用，以期为类似工程提供参考。
二、某排土场现状边坡情况分析某排土场位于城市郊区，是一块较大的开发用地，土地资源丰富，但因地质条件较差，边坡稳定性问题一直备受关注。
为了深入了解土场边坡的情况，我们进行了地质勘察和工程测量。
经过调查，某排土场边坡主要由粘土、砂土和泥岩组成，其中泥岩占据主要部分。
由于泥岩破碎度较高，易发生滑坡和坍塌，因此边坡稳定性问题较为突出。
而且，土场边坡所在地处在山脚下，受到了地下水位的影响，在雨季或长时间降雨后，地下水位上升，土场边坡会受到较大压力，使得其稳定性更加脆弱。
在实地勘察中，我们还发现土场边坡上有较多的裂缝和变形迹象，这些都是边坡稳定性问题的信号。
由于土场边坡位于城市的近郊区，周围有一些人口密集的地区，如果出现边坡滑坡或坍塌，将会对周边地区产生严重的影响。
对土场边坡的稳定性分析显得尤为重要。
1. 收集基本资料强度折减法在土场边坡稳定性分析中的应用，首先需要收集基本资料。
包括土场边坡的地质勘察资料、地下水位变化资料、边坡裂缝和变形情况等。
还需要获取土体的强度参数，包括抗压强度、抗剪强度等。
2. 分析土体的强度参数在收集基本资料后，我们需要对土体的强度参数进行分析。
通过室内试验和野外取样等手段，获取土体的强度参数，并结合实地观察和勘测，确定土场边坡的土体强度参数。
强度折减法在某排土场现状边坡稳定性分析中的应用
强度折减法在某排土场现状边坡稳定性分析中的应用随着城市化的不断推进，大量的土地被用于建设各种建筑和基础设施，导致土地资源的短缺和土地的破坏。
排土场是一种常见的土地利用方式，它可以处理工程和建筑产生的废弃物和地下水，并通过重新整理土壤来建立植被，使土地资源得到有效利用。
但是，在排土场的设计和建设过程中，边坡稳定性问题是必须考虑的关键因素，因为不稳定的边坡可能会导致土石流、滑坡等严重灾害，对周围的环境和人类的生命财产造成威胁。
强度折减法是一种常用的边坡稳定性分析方法。
它是在极限平衡状态前提下确定边坡稳定性的结构力学方法。
强度折减法的核心原理是通过确定剪切面上的塑性区域的强度折减系数，将土体的强度降低，以使平衡条件得以满足。
在进行强度折减法分析时，需要考虑的要素包括边坡几何形态、土体力学特性、水文地质条件、荷载作用等，并利用稳定性分析软件通过迭代求解得到稳定坡面的形状和稳定系数。
1. 适用性广：强度折减法适用于各种类型的边坡工程，包括天然边坡和人工边坡，同时考虑到边坡结构和土体特性等因素，可以应用于多种土类和工况条件下的分析。
2. 精度高：强度折减法在分析接近极限状态时，可以给出较为准确的边坡稳定系数，更能反映边坡承载能力，能够有效地预测边坡的稳定性。
3. 易于计算：与传统的极限平衡分析方法相比，强度折减法在计算过程中具有较强的自动化和高效性，可以极大地提高计算效率和准确性。
在进行排土场现状边坡稳定性分析时，需要首先确定边坡的几何形态和土体力学特性等因素，采用强度折减法计算边坡的稳定系数，根据所得的结果分析边坡稳定性，并确定运用防护措施的必要性。
值得注意的是，在进行强度折减法分析时，应该充分考虑不同因素之间的相互作用并考虑局部稳定性。
在实际工程中，推荐结合现场监测数据，即时反馈结果并进行合理调整，以获得更加准确可靠的分析结果。
在实践中，强度折减法已经广泛应用于排土场边坡稳定性分析中，有效地保障了周围环境和人类的生命财产安全。
有限元强度折减系数法在某道路高边坡稳定性评价中的应用
有限元强度折减系数法在某道路高边坡稳定性评价中的应用摘要：文章采用大型有限元分析软件midas/gts，对某道路边坡施工过程中的受力和变形进行了分析，结合有限元强度折减系数法对该高边坡的稳定性进行评价，得出该边坡在静力作用下，安全系数满足规范要求。
关键词：强度折减系数法；安全系数；高边坡边坡稳定性分析是经典土力学最早试图解决而仍未圆满解决的课题，自1927年弗伦纽斯提出圆弧滑动法以来，至今已出现数十种土坡稳定分析法。
目前边坡稳定性分析最常用的是极限平衡法、数值分析法，其中极限平衡法需要人为对潜在滑动面进行假设，容易造成对实际情形的偏离。
随着计算机和数值计算方法的迅速发展，数值分析法特别是有限元法的运用日益广泛，然而采用常规的有限元法不能提供边坡的安全系数，强度折减系数法将强度折减技术与弹塑性有限元方法相结合，在给定的评判指标下，通过调整折减系数对边坡的稳定性进行分析，求得边坡的最小稳定安全系数，这是目前边坡稳定分析中适用性广泛、前景较好的一种数值分析方法。
本文采用大型有限元分析软件midas/gts，结合有限元强度折减系数法对某路基高边坡的稳定性进行评价。
1 工程概况某拟建道路工程位于陕北黄土高原北部，毛乌素沙漠南缘，其地貌单元属黄土丘陵沟壑区，主要表现为黄土梁、峁。
区内沟壑纵横，地形支离破碎。
区内大部分被第四系黄土覆盖，在沟流两侧多有基岩出露。
勘察区内水量补给主要为大气降水汇集而成，上游有少量地下水出露补给。
线路经过地段主要为近代人工填土、第四系上更新统黄土（Q3eol）和白垩系砂岩、泥岩及砾岩。
由于道路开挖形成高陡边坡，该处道路左侧路堑边坡高度28 m，道路右侧路堑边坡高度50 m。
为确保道路安全，需对该边坡的稳定性进行评价，边坡示意图如图1所示。
2 计算方法及模型本次计算采用岩土隧道结构专用有限元分析软件MIDAS/GTS进行二维维数值模拟分析。
计算过程为：围岩形成自重应力场分析→边坡开挖过程分析→运用强度折减系数法对边坡安全性进行评价。
强度折减法在高边坡支护稳定性分析中的应用
ｃ
ｃ ＝ （ ｕ
，
ｔ ｎ ａ
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ｔｑ ａ？ ｎ
（ Ｕ
（） ２
此强度折减形式安全系数定义与边坡稳定分析的极限平衡条分法安全系数定义形式是一致的。传 统方 法安全 系数 定义 有 明确 的物理意 义 ，安全 系数定 义根据 滑 动面 的抗 滑 力矩 与下滑 力矩 之 比得 到 。
减 法在 岩 土体 Ｘ 程 中的有效 性。 －
关键词 ： 强度折 减 法 ； 边坡 稳 定 ； 安全 系数 ； 工程评 价
中图分 类 号 ： Ｔ ９ ３ ２ Ｕ ４ ．
０ 引 言
文献标 识码 ： Ａ
近几 年 ， 国 自然灾 害频繁 ， 我 尤其 岩土 边 坡灾 害 尤 为突 出。据 统计 ， ２０ 自 ００年 以来 ， 滑坡 灾 害 占 自
文章 编号 ：６ ４— ０ ６ ２ １ ｝４— ０ ６ １７ ７ ４ （００ ０ ０ １ —４
强度 折 减 法在 高边 坡 支 护稳 定 性 分 析 中的应 用
来 国英 付永 刚２王建新。 ， ，
（． １青岛市水利勘测设计研究院有限公 司， 青岛 ２６７ ； ６０１ ２青 岛 中商集 团有 限公 司， 岛 ２６７ ； ． 青 ６０ １ ３ 清 华大 学水 沙科 学与 水利水 电工程 国家重点 实验 室 ， 京 １０８ ） ． 北 ００４
摘 要 ： 以一 实际的岩 土 高边坡 为例 ， 探讨 强度折 减 法的理 论计 算方 法 。利 用 强度折 减 法分 别计 算 高边坡 天 然状 态 、 支护 与 支护 状 态 下的 整体 稳 定性 ， 到 高边坡 未 得 的整体 安全 系数 与潜在 滑动 面 ， 价 高边 坡 的 支护 系统 的有 效性 ， 证 强度折 评 验
强度折减法在边坡稳定性分析中的运用
强度折减法在边坡稳定性分析中的运用张肆红;路晓光【摘要】分析了有限元强度折减法的原理,阐述了强度折减法破坏准则,通过对算例结果进行比较,阐明了在边坡稳定分析中计算参数、边界范围和网格的疏密对强度折减法结果的影响.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2010(036)006【总页数】2页(P87-88)【关键词】强度折减法;数值模拟;边坡;参数【作者】张肆红;路晓光【作者单位】重庆市地质矿产勘查开发局川东南地质大队,重庆,400033;重庆市地质矿产勘查开发局川东南地质大队,重庆,400033【正文语种】中文【中图分类】U416.1边坡稳定性分析方法种类繁多,目前常用的边坡稳定性分析方法主要有两类:1)采用传统的刚体极限平衡法;2)数值分析方法,主要有有限元法、有限差分法、边界元法等。
本文采用有限元法通过强度折减使边坡处于不稳定状态,求解出滑坡体滑裂面的几何形状、位置和对应的安全系数。
1 有限元强度折减法的原理所谓强度折减,就是在理想弹塑性有限元计算中,将边坡岩土体抗剪切强度参数同时除以折减系数F,使其逐渐降低,然后作为新的资料参数输入进行试算直到边坡达到临界状态,使其达到破坏状态为止,得到边坡的强度储备系数F作为边坡的安全系数。
公式如下[2]:2 强度折减法破坏准则1)以数值计算不收敛作为边坡失稳的标志:采用解的不收敛性作为破坏标准,在指定的收敛准则下算法不能收敛,表示应力分布不能满足Mohr-Coulomb破坏准则和极限平衡要求,意味着出现破坏,Ugai指定迭代次数为500,超过这个限值认为土体破坏,这个迭代次数限值有很大的人为因素。
影响数值是否收敛的原因很多,比如有限元程序本身的影响,网格划分及方程迭代等等,因此,用数值是否收敛来确定边坡是否破坏是不合理的。
2)以广义剪应变、塑性区等物理量的变化发展贯通为标准:理论上,边坡的变形过程总是伴随着一些物理量的出现和发展,如塑性应变、广义剪应变和应力水平等,当这些物理量达到一定值时,可以认为发生边坡失稳。
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边坡稳定性强度折减系数分析方法在公路边坡工程中的应用
发表时间：2019-12-30T13:19:08.193Z 来源：《基层建设》2019年第27期作者：吴正新1 谷世君2 [导读] 摘要：引用有限元强度折减系数法相关理论，对广东省某高速公路边坡加固方案进行ANSYS分析，并与传统的极限平衡法计算结果对比分析。
1.中交第四航务工程勘察设计院有限公司广州 510230；
2.中国市政工程西北设计研究院有限公司北京 730000
摘要：引用有限元强度折减系数法相关理论，对广东省某高速公路边坡加固方案进行ANSYS分析，并与传统的极限平衡法计算结果对比分析。
研究结果表明，基于有限元强度折减系法与按传统方法在矩形荷载作用下的抗滑桩内力分布较为接近，同时在抗滑桩+预应力锚索支挡结构中存在最优的锚固力。
有限元强度折减法考虑了边坡和抗滑桩的协调作用以及土体的应力-应变本构关系，同时可以自动搜索滑动面，是一种具有推广意义的高边坡分析方法。
关键词：公路工程高边坡；抗滑桩+预应力锚索；有限元强度折减；极限平衡法；锚固力随着国内经济建设与大规模基础设施建设的进行与国内外科技事业的迅猛发展，我国的边坡加固治理的科学技术水平也不断提高。
各种类型的支挡手段也不段涌现并逐步成熟，同时随着计算技术的发展，各种数值分析方法也引入到边坡稳定分析中，它们从不同的角度对边坡的结构和稳定分析提供有效技术支撑，为边坡设计提供了强有力的工具[1-2]。
有限元强度折减系数分析方法在上世纪70年代为英国学者Zienkiewicz提出并应用于边坡稳定评价与分析。
但是受制于当时计算机水平，同时缺少功能强大的大型商用程序，阻止了该方法的大规模应用。
90年代美国岩土界学者Giriffith对有限元中边坡破坏的力学机理、计算模型以及破坏准则进行了系统的阐述，从而再次引起国内外学的的广泛关注，并将该方法大规模应用于岩石边坡和支挡结构的计算[3]。
有限元强度折减系数数值分析的主要原理是：选取合理的初始折减系数，采用库仑-摩尔准则将坡体原始的粘聚力和内摩擦角进行折减，然后利用有限元进行数值分析，如果在该过程中程序收敛，则表明岩土体处于一个相对稳定的状态，再进行折减系数调整，直到程序恰好处于不收敛状态为止，此时，折减系数也就是边坡稳定安全系数。
1 某公路边坡工程概况
某高速公路K15+250-K15+360段位于广东省境内丘陵区，山体高大，形态复杂，山坡陡峭，山坡自然坡度为20~35°，局部可达45°，设计标高144.84~146.950m，地面标高为180.34~190.50m。
该山体表层为坡积、残积粉质粘土，呈黄褐色，硬塑，主要成分为粘粉粒，含碎石。
下伏基岩为全、中风化云母石英片岩，风化程度较强烈，全、强风化岩厚度较大，风化裂隙发育且岩体破碎。
地下水主要由残坡积层中的上层滞水及基岩裂隙水组成，其补给为大气降水。
边坡开挖部分上部岩性主要为坡积、残积粉质粘土，下部岩性主要为全、中风化云母石英片岩，岩体风化程度高，风化裂隙极发育，产状分别为第一组110°∠50°、第二组170°∠70°，左侧开挖坡面倾向约为188°。
经采用赤平投影分析，边坡开挖后坡体上部易变形，下部岩体坡面也存在沿层面出现变形滑动的风险，同时受两组节理影响坡面可能发生楔体破坏，因此应放缓边坡，加强坡面防护。
结合方案比选，本段边坡加固方案采用抗滑桩+预应力锚索方案。
图1边坡稳定分析典型断面 2有限元强度折减系数法在道路边坡稳定性评价中的应用 2.1 道路边坡稳定性的分析模型和设计参数输入
在对道路边坡进行整体稳定性评价时，应根据其项目特点选用合理的计算模型和假设条件。
在本项目中岩土材料认为是理想的弹塑性体，而抗滑桩按照线弹性材料考虑。
对于理想的线弹性模型，土体进入屈服阶段也就意味着破坏，本项目在分析中引入摩尔-库仑准则作为屈服判据。
同时引入ANSYS有限元分析软件完成二次模拟，得到道路边坡设计的主要设计参数。
设计采用强度储备安全系数，因而求下滑推力时必须先将岩土强度除以设计中规定的安全系数。
本次计算时，取安全系数为1.2，即将岩土体强度参数进行折减1.2倍后的参数作为输入值计算下滑推力及桩的内力，折减后的参数如表1所示。
表1 模型主要输入设计参数
边坡的开挖采用单元“杀死”（E-KILL）的方法来模拟，即将刚度矩阵乘以一个数量级较小的系数，从而其单元荷载、应变以及质量均为0。
桩的施工作采用“激活”（E-ALIVE）单元方法来模拟，即将单元的刚度矩阵、应变以及荷载加载至分析模型中恢复至原有数值。
再次激活的单元没有相应的应变过程，以实参形式输入的初应变不为单元生死所影响，所有单元需要事先划分好。
ANSYS软件提供的载荷步功能能够很好地模拟边坡的开挖施工过程，本次计算按照以下施工步骤进行计算1.计算边坡未开挖时的初始应力；2.施工抗滑桩，激活桩单元；3.进行开挖，即杀死要开挖的单元，然后施加锚索预应力；④将滑体强度参数折减1.2，从而得出相应条件下的桩内力分布；6.抗滑桩上滑坡推力进行有限元计算后，利用ANSYS软件后处理中提供的路径分析功能将水平应力反映至路径中，即可得到总的水平推力。
为了和传统极限平衡法对比，本文同时引入了理正岩土软件来计算边坡推力。
该软件采用的不平衡推力法计算下滑推力时的安全系数定义是采用增大下滑力超载的方法，即将滑体的下滑力乘以安全系数。
为了使不同方法之间都采用强度折减法来考虑安全系数，这里采用了变通的方法，即在计算滑坡推力时将安全系数设置为1.0，但是将滑面的强度参数折减1.2倍后以反算出来的参数作为输入条件，即取c/1.和φ/1.2。
计算结果表明采用该方法得到的剩余下滑力与传统方法的计算结果比较接近，说明采用有限元法算出的滑坡推力是合理的，并可据此结果计算桩体的内力。
2.2抗滑桩+预应力锚索支档结构内力计算
根据强度折减系数法有限元计算结果可以得到各桩单元的水平应力，在后处理中利用ANSYS软件中的路径分析功能，设置从滑动面至桩顶的路径，将水平应力映射到路径上，就可以直接显示出桩上的水平应力分布[4-5]。
相关计算成果显示下滑力的分布曲线近似于抛物线，与极限平衡法的计算结果较为一致。
通常认为，当抗滑桩上部的土体为倾斜时土压力按照抛物线形分布，而填土水平时，土压力呈现三角形分布。
在ANSYS有限元程序后处理中，通过在Element Table中定义梁单元（Beam）的轴力、弯矩以及剪力后，即可得到桩内力的大小和分布。
通过分析可知，本项目中抗滑桩的最大弯矩为11900KN•m（图2），而最大剪力为2650KN（图3）。
图2 抗滑桩+预应力锚索弯矩分布图3 抗滑桩+预应力锚索剪力分布
采用不同方法计算得到的桩内力结果对比见表2。
从计算结果看出，基于不同的荷载分布假设条件下滑力的计算结果存在明显的区别。
采用极限平衡法并认为荷载按矩形分布得到的计算结果以及分布趋势与ANSYS有限元强度折减系数法较为接近。
采用预应力锚索能有效的降低抗滑桩的内力，调整内力分布状态，进而能使抗滑桩的截面尺寸和锚固段长度降低，从而大大地节约工程材料，降低工程建设成本，具有较好的经济效益。
表2 不同方法下抗滑桩内力对比
锚固力的大小对抗滑桩内力计算结果有较大影响，分别计算不同锚固力时桩的弯矩，如表3所示。
结算结果显示，预应力锚索的锚固力存在一最优值能有效的改善抗滑桩的内力分布。
对于极限平衡法基于荷载按照矩形分布的假定条件，其计算结论与ANSYS有限元强度折减系数法的成果较为一致。
在预应力锚索的锚固力为800KN时，本项目中有限元强度折减系数法得到的弯矩为3200 kN•m，而极限平衡法得到的弯矩值为3085kN•m，二者相差不大，且为最小值。
因此在本项目中预应力锚索锚固力推荐值为800kN。
表3 不同锚固力下弯矩计算结果
由上述分析可知，不同的锚固力对抗滑桩的内力分布有显著影响。
在工程项目设计中可以通过方案比选提供合理的锚固力，使结构更趋经济安全。
但应当注意，实际工程中锚固力会随时间而松弛，不易控制，而且锚固点位置施工中也不能做到绝对准确，因而优化后算得的内力应酌情增大。
3 结论
本文依托实际工程项目，基于有限元折减系数法相关理论，利用ANSYS程序对抗滑桩+预应力锚索加固方案进行分析，得出了抗滑桩的下滑推力以及相应的弯矩、剪力的分布形式。
研究表明有限元分析下计算结果与假定荷载为矩形分布的传统模式计算数值比较接近。
采用预应力锚索能有效的降低抗滑桩的内力，调整内力分布状态，进而能使抗滑桩的截面尺寸和锚固段长度降低，同时抗滑桩+预应力锚索存在最优的锚固力。
相关成果可为抗滑桩的配筋和优化等提供数据支撑，具有明显的工程实际意义。
参考文献：
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