adina學習交流群之邊坡數(shù)值模擬講稿

.-3邊坡穩(wěn)定性數(shù)值模擬41.概4邊坡數(shù)值模擬需要考慮的問題7分析模型要注意的問題12--作者近期成果展示24作者簡 固體力 師從貴教2008-至今大連理工大 巖土工 師從教（教授主持研發(fā)了巖石破裂過程分析系統(tǒng)軟件近期研究方向：開發(fā)RFPA3D版本的大規(guī)模并行流固耦合計算模塊。 邊坡穩(wěn)定性數(shù)值模-----為ADINA學 （大連理工大學巖石破裂與失穩(wěn)巖土邊坡系指具有傾斜坡面的巖土體。由于巖土邊坡表面傾斜，在本身重量及其他外力作用下，整個巖土體都有從高處向低處滑動的趨勢，因素超過某些指標即發(fā)生滑坡。人們通常關心的邊坡及其穩(wěn)定是由于人工開發(fā)或者填筑的人工土坡（作條件的變化改變了土體的應力狀態(tài)，使具體地區(qū)的剪切破展目前研究邊坡穩(wěn)定的方法主要是極限平衡法，代表性的軟件就是SLOP；有限單元法，代表性的軟件是PLAXIS，當然還有其它，只是作者對這個比較熟悉而已；有限差分法，代表性的軟件是FLAC2D~3D。邊坡穩(wěn)定性分析中的問題就是計算出安全系數(shù)和找到最滑移（帶在邊坡穩(wěn)定計算中，定義安全系數(shù)的方法主要有兩種采用的強度參數(shù)，因此為了方便，工程上更采用基于安全儲備概念定義安全系數(shù)。Bishop將安全系數(shù)定義為潛在滑動面上總的抗剪強度與實際發(fā)揮的剪Duncan在土坡穩(wěn)定性分析的綜述性中，對邊坡穩(wěn)定分析的極限平衡法瑞典圓弧法和普方法都是最簡單的條分法（屬于極限平衡法幾十年來一直們所廣泛采用，各大規(guī)范對一些工程的建議仍是以這兩種方法為主要參考，盡管他們有這樣或那樣的缺點，例如瑞典圓弧法一般會使得求出的安全系數(shù)偏低10%~20%，基于剛塑性假設的前提不適合土質邊坡和高應力狀態(tài)下的巖石邊坡，所求出的土條之間的內力或土條底部的反力均不能代表土坡在在新的理論與模型方法未被實踐所完全認可之前他們仍是工程做參考的主流方法。計算三維問題因此應用受到一定制約，具體可參見軟件的介紹基于強度折減概念計算邊坡安全系數(shù)的研究在20世紀70與80年代就已取了大量有價值的研究成果，對于強度折減法研究邊坡穩(wěn)定性的一些問性。大量研究表明，基于強度折減法計算所得到的安全系數(shù)與簡化Bishop極限平衡法Spence嚴格極限平衡法的計算結果非常接近，同時也得到了與極限平的關于邊坡或壩體達到臨界破壞或極限平衡狀態(tài)且更詳盡的信息，例由于有限元，有限差分等數(shù)值方法對邊界條件、復雜邊坡斷面形式以及復雜對于極限平衡法來說，強度折減法的適用范圍更為廣泛、適應能力更強大。但是不可回避的是強度折減法也有其不適應之處，后文作者將根據(jù)自己的實踐加以總結和概邊坡數(shù)值模擬需要考慮的可能有好多除了知道邊坡穩(wěn)定性分析除了要給出安全系數(shù)和最滑移給出邊坡安全給出邊坡最滑移面可以給出速度、位移矢1可以給出最大最小主應力及其方圖 某三維邊坡主應力等值圖及矢量剖面（4）如果采用彈塑性模型則要給出塑性區(qū)（包括剪壞、拉壞塑性區(qū)是潛在滑移面位置判斷的重要指標，這里給出作者計算的撫順邊一例子 幾何模型及地質分層圖及各時間段開挖區(qū)域范圍示Fig.6計算網(wǎng)格（紅線為設置節(jié)理單元 2007年末塑性 2010年末塑性 2014年末塑性 2017年末塑性Fig.16發(fā)電廠基礎處塑性區(qū)的進行開采區(qū)域的煤柱逐漸進入塑性狀態(tài)。在2010年后在廠區(qū)右側區(qū)域地層下部的區(qū)域內出現(xiàn)比較明顯規(guī)則的與水平向呈45度角的塑性剪切滑移，電廠的下部，如圖16，其分布形式與Prandtl、K.Terzaghi等人基本采用條分法可給出個別土條的應給出給定應力狀態(tài)下單元的應力水平,也即單元的安全系數(shù)單元的安全系數(shù)是判斷單元級破壞的重要指標，具有很強的物理圖4某壩體應力水值線分析模型要注意的問師們往往關心的并不是這個小范圍的壞破，而關心的是大的的起著決定性如果一定要使用極限平衡方法分析及對原始模型的必要不是很充分的時候可將模型簡化，必須給出臺階，如上圖簡化。另外要補充一點的就是采用極限平衡方法時，如果模型中存在弱層，或者其它弱面單元的話則破壞往往會在邊坡體內發(fā)生，根本達不到邊坡分析的效果，此時極限平衡方法失效，這種情況下如果弱層離邊坡比較遠不會影響到邊坡穩(wěn)定的話（要根據(jù)經(jīng)驗判斷圖 某尾礦壩邊坡潛在滑移面分析與實景對在面可在搜索范圍中制定，計算結果圓形，達到美觀大方的效果。而且在傳統(tǒng)的方法中還可以考慮到孔隙水壓力的影響，慣性力的影響等等，這是如下圖的復雜地質條件下的邊坡分析，傳統(tǒng)方法的出色圖 條分法分析復雜斷層模型一例子（撫順西邊坡另外關于強度折減法與傳統(tǒng)方法的比較可參加作 中的一個例通過有限差分程序求解現(xiàn)在用SLOP/W軟件中的Bishop法對此坡進行計算：7Bishop法確定有基礎均質邊坡潛在劃但是，用Bishop法計算就得到了兩種可能的結果，見圖6，當分別指定滑移面的不同出口和的位置的情況下得到兩種不同的分析結果，當滑移面通過坡角時候，得到的安全系數(shù)為1.37，但是當滑移面和地基的底面相切時得到的安全系數(shù)為1.58。實際上地基層的添加，由于可壓縮土體積的增加位移也增加了，但臨界安全系數(shù)本質上并沒有改變，仍為F=1.37。數(shù)。傳統(tǒng)的Bishop方法受初始滑移面和搜索范圍的影響是很大的，導致得到F=1.58的結果，邊坡發(fā)生破壞的真實失穩(wěn)情況。也進一步體現(xiàn)了強度折減方法無須事前指定劃移面位置，避免人為選擇的確導致分析結果的失總而言之，要根據(jù)具體問題和現(xiàn)有條件選擇具體的簡化策略和分析方邊坡的動力穩(wěn)定性中需要關注的動力壩體X向位移的動力響應如圖7-17~21所示圖7- t=5s時，X向位移等值圖7- t=8s時，X向位移等值圖7- t=10s時，X向位移等值圖7- t=13s時，X向位移等值圖7-21 壩體的Z向位移的動力響應如圖6-22~26所示。圖7- t=5s時，Z向位移等值圖7- t=8s時，Z向位移等值圖7- t=10s時，Z向位移等值圖7- t=13s時，Z向位移等值圖7- t=15s時，Z向位移等值很明顯，大家可能判斷出最的滑移面了吧？！呵 由于RFPA系列軟件是大連理工大學巖石破裂與失穩(wěn)自主要發(fā)的一套，相關版本在邊坡失穩(wěn)破壞方面具有獨到的優(yōu)勢，作者正在從事作者近期成果展（希望有從事相關領域的同人一