强度折减法滑动面与安全系数研究

一
、
滑 动 面 。通 过 求 解 潜 在 滑 动面 上 的 抗滑 力 及 滑 动 力 ，采 用 极 限平 衡 法 的 安 全 系 数 定 义 来 求解 边 坡 的安 全 系 数 。
一
般认 为 ，基于 强 度 折 减 技 术 求 解 边 坡 稳 定 性 与 传 统 方
法 在 本 质 上 是 一 致 的 Ｉ，有 研 究 表 明 ，基 于 抗 滑 力 比 滑 动 力 １ 】 的 安 全 系 数 概 念 所 算 得 的安 全 系 数 及 其 Ｉ 滑 面 都 不 同于 基 临界
一
∑
安全系数 ；
限 平衡 法 所 得 的 安全 系数 平 均 偏 大 约 ５ １ ％ ， 误 差 离 散 度 ． ７ 且 极 小 ｌ。一 般 认 为 ，有 限 元 求 解 所 得 的滑 动 面 形 状 比极 限平 ３ 】
Ｍ 一第 ｉ 单元 滑动 面 上 的正 应 力 ；
一
衡 法的圆弧性滑动面假设更具有可信度 ，两种求解方法在原
折 减 法 的折 减 系 数 的物 理 意义 不 同 的结 论 。 关键 词 ：边 坡 ；强 度 折 减 法 ；滑 动面 ；安 全 系 数
中 图 分类 号 ：Ｔ ４ ３ ６ Ｕ １ ．
引 言
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章ห้องสมุดไป่ตู้编 号 ： １０ — ９ ３ （ ０ ２ ７ ０ ７ 一 ２ ０ ６ ７ ７ ２ １ ）０ — ０ ６Ｏ
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∑Ｃ＋ ｎ ） Ｍａ ｔ（
旦 — — — 一 （） １
于 强 度 折 减 技 术 所 算 得 的安 全 系 数 及 其 临 界 滑 面 ，这 种 差 异 在 两 者 所 对 应 的 临 界 滑 面 上 要 更 突 出一 些 ［。 大 量 的 算 例 也 ２ １ 表 明 ，基 于 强 度 折 减 的 的有 限元 计 算 所 得 的安 全 系 数 要 比极
法 计算 ，所 得 结 果 见 表 二 所 示 ，滑 动 面 形 式 见 图 １中 红线 所
示。
目前 ，滑 动 面 的确 定 方 法 主 要 采 用折 减 系 数 至 极 限状 态 后 的位 移 等 值 线 图 、塑性 区 图、广 义 剪应 变 等 值 线 图来 确 定 ， 基 于 这 几 种 线 图大 致 确 定 滑 动 面 形 状 时 ， 只有 在 极 限状 态 才 能 出现 ，故 考 虑 采 用极 限状 态 时 的最 大 剪 应 变 率 单 元 的 形 心
称 速 度 收 敛 准 则 ） 。
极 限平 衡 法 分 别 采 用 （ ） 化 Ｂ ｓ ｏ １简 ｉｈ ｐ法 、 ２ Ｓ ｅ ｃ ｒ （ ） ｐ ｎ ｅ 法 、（ ）Ｍｏ ｇ ｎ ｔｒ — ｒｃ 、 （ ）简 化 Ｊ ｎ ｕ 法 、 （ ） ３ ｒ ｅ ｓ ｅｎ Ｐ ｉｅ法 ４ ａｂ ５ 精 确 Ｊ ｎ ｕ 法 、 （ ）Ｌ ｗｅＫ ｒ ｆ ｔ 法 、 （ ） Ｆ ｌ ｎｕｓ ａｂ ６ ｏ — ａａ ａｈ ｉ ７ ｅｌ ｉ ｅ
在采用 Ｆ Ａ Ｄ Ｌ Ｃ３ 来求解边坡的安全系数 时， 以采用如下两种 可
判 断标 准 ，结合 塑性 区的分 布 范 围 ，来确 定极 限状 态 【。 ５ 】 （ ） 面 顶 部 节 点最 大 位 移 在 固定 时 步 数 前 后 位移 速 率 １坡 连续加速 。（ 以后 简 称 位 移 收 敛 准 则 ） 。 （ ） 固 定 时 步数 前 后速 度 差 连 续大 于 某 比例 。 （ 后简 ２ 以
滑 动 面 形 式 的差 异 、 强 度 折 减 法 与极 限平 衡 法 分 别 求 得 到 安 全 系 数 的物 理 意 义 的差 异 ，文 中 通 过 算例 对 这 些 差 异 做
了比较 ，得 出强度折减法确定的滑动面比极 限平衡法确定 的滑动面可能更加符合实 际、极限平衡 的安全系数与强度
表 ２ 极 限 平 衡 各 方 法 计 算 结 果
直 接采 用折减系数法求安全系数在文 中两种极 限状态 判
断准则 下的安全系数见表 ３。 表 ３ 折减系数法计算结果
位 移 收敛 准则 速度 收敛 准 则
连线作为假定的滑动面来考察边坡稳定性安全系数。
２ 滑动 面确 定后 的 安 全 系数 求 解 ．
第 １ ２卷 第 ７期
２ ２住 ０１
中 国
水
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７月
Ｃ ｎａ ｈｉ Ｗａｔ Ｔｒ ｎｓ ｏｒ ｅｒ ａ ｐ ｔ
强度折减法滑动 面与安全 系数研 究
蒋 建伟 ，仲 华
（ 水 北调 中线 干 线５ 程 建 设 管 理 局 ，北 京 １ ０ ３ 南 － ００ ８） 摘 要 ：强 度 折 减 法 应 用于 有 限 元计 算 ，与 极 限平 衡 法 计 算 安 全 系 数 的结 果 存 在 一 定 的 偏 差 ，这 种偏 差主 要 体 现在
理 上 的 不 同 依然 导致 了求 解 的结 果 上 存 在 差 异 。
二 、 极 限 平 衡 法 与 系 数 折 减 法 求 解 滑 动 面 与安 全 系 数 的 比较
１ 极 限状 态及 滑 动 面 的 确 定 ．
第 ｉ 元 滑 动 面 上 的剪 应 力 。 单
此 安全 系数 完全 符合 极 限 平衡 法 的 定 义 ， 同 时避 免 了 圆
弧 形 滑 动 面 的人 为 假 设 。 ３ 不 同计 算 方 法 下 的 滑动 面 、安 全 系数 对 比 ．
采 用极 限平 衡 法 计 算 参 数 及 结 果 如 下 表 １ 、２所 示 。
表 １ 计 算 参 数 取 值 表
目前常采用的极限状态判断标准主要有计算过程不 收敛
和 坡 面 顶部 监 测 点位 移 突变 及 塑 性 区 域贯 通 等几 种 ＿，研 究 者 ４ 】 往 往采 用将 几种 方法 对 比来 判 断边 坡 是 否 已经 达 到极 限状态 ，
这 里 采 用 先 确 定 滑 动 面 ，然 后 采 用 极 限平 衡 理 论 求 解 安