有限元強(qiáng)度折減法在土坡與巖坡中的應(yīng)用

有限元強(qiáng)度折減法在土坡與巖坡中的應(yīng)用

提綱1.前言3.有限元強(qiáng)度折減法的精度分析4.均質(zhì)土坡穩(wěn)定性分析5.巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析2.有限元強(qiáng)度折減法的基本原理7.有限元強(qiáng)度折減法在高速公路高邊坡中的應(yīng)用6.有限元強(qiáng)度折減法求滑（邊）坡支擋結(jié)構(gòu)的內(nèi)力8.用有限元強(qiáng)度折減法確定滑坡多滑面方法1、前言

邊坡危害：2002年5月武隆，邊坡坍塌死79人1972年6月香港，邊坡坍塌死138人滑坡危害：1963年意大利，瓦依昂水庫(kù)死2600人1983年中國(guó)，東鄉(xiāng)縣灑勒黃土滑坡死227人

治理技術(shù)不成熟：勘察搞不清，設(shè)計(jì)憑經(jīng)驗(yàn),治理費(fèi)用高。云南元磨高速公路147公里，30米以上高邊坡370余個(gè)，修建時(shí)已滑177次以上。邊坡分類：一般邊坡：土坡、巖石邊坡高邊坡：土坡（高于15米）巖石邊坡（高于30米）

邊坡穩(wěn)定分析方法：有限元單元網(wǎng)格劃分邊坡體的垂直條分和受力分析

安全系數(shù)有限元法。極限平衡法2.有限元強(qiáng)度折減法的基本原理2.1有限元強(qiáng)度折減法原理。不斷降低巖土C、值，直到破壞。

至破壞時(shí)C、降低倍數(shù)就是安全系數(shù)，上世紀(jì)70年代末提出，至今未被廣泛應(yīng)用。2.2有限元中邊坡破壞的判據(jù)。

邊坡達(dá)到破壞狀態(tài)時(shí)，滑動(dòng)面上的位移將產(chǎn)生突變，產(chǎn)生很大的且無限制的塑性流動(dòng)，有限元計(jì)算都不收斂，因此采用力或位移不收斂作為邊坡破壞的判據(jù)是合理的。

邊坡失穩(wěn)后形成的直線滑動(dòng)面滑面上節(jié)點(diǎn)水平位移隨荷載的增加而發(fā)生突變

塑性區(qū)貫通并不一定意味著破壞，塑性區(qū)貫通是破壞的必要條件，但不是充分條件，還要看應(yīng)變是否達(dá)到一定的值.

滑面上塑性應(yīng)變和位移產(chǎn)生突變。2.3有限元元強(qiáng)度折減法的的優(yōu)越性。（1）具有有限限元法的一切優(yōu)優(yōu)點(diǎn)；（2）能算出無無支護(hù)情況下邊邊坡滑動(dòng)面與穩(wěn)穩(wěn)定安全系數(shù)。?；瑒?dòng)面為一局部部塑性應(yīng)變剪切切帶，在水平位位移突變的地方方.土質(zhì)邊坡的漸進(jìn)進(jìn)破壞過程（3）能對(duì)有支支護(hù)情況下邊坡坡進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)評(píng)價(jià)。不加錨桿時(shí)的塑塑性區(qū)加錨桿時(shí)的塑性性區(qū)邊坡穩(wěn)定安全系系數(shù)為1.1有錨桿支護(hù)時(shí)安安全系數(shù)為1.5（4）能根據(jù)巖巖土介質(zhì)與支擋擋結(jié)構(gòu)共同作用用計(jì)算出支擋結(jié)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。（5）能模擬施施工過程。3.有限元強(qiáng)度度折減系數(shù)法精精度分析（1）要有一個(gè)個(gè)成熟的有限元元程序；（2）可供實(shí)用用的彈塑性模型型和強(qiáng)度屈服準(zhǔn)準(zhǔn)則；（3）計(jì)算范圍圍、邊界條件、、網(wǎng)格劃分要滿滿足計(jì)算要求；；3.1應(yīng)用有限限元強(qiáng)度折減法法需要滿足的條條件：3.2屈服準(zhǔn)準(zhǔn)則的影響模型：理想彈塑塑性體，準(zhǔn)則：：莫爾—庫(kù)侖（（近似），德魯克普拉格（（DP）外角圓、內(nèi)角圓圓、等面積圓平面應(yīng)變莫爾—庫(kù)侖匹配圓內(nèi)切圓（正交））匹配圓（非正交交）平面上的屈服曲曲線平面上的屈服曲曲線I1，J2分別為應(yīng)力張量量的第一不變量量和應(yīng)力偏張量量的第二不變量量。編號(hào)準(zhǔn)則種類DP1外角點(diǎn)外接D-P圓DP2內(nèi)角點(diǎn)外接D-P圓DP3內(nèi)切D-P圓DP4等面積圓DP5非正交匹配圓表3-1各各準(zhǔn)則參參數(shù)換算表強(qiáng)度準(zhǔn)則圖3-2Ф～折減系數(shù)曲線線外角圓誤差29%圖3-3摩爾爾庫(kù)侖等面積圓圓準(zhǔn)準(zhǔn)則的計(jì)算算誤差分布等面積圓平均誤誤差5.7%3.3平面應(yīng)變變下不同流動(dòng)法法則的影響有限元計(jì)算中，，采用關(guān)聯(lián)還是是非關(guān)聯(lián)流動(dòng)法法則，取決于ψψ值（剪脹角））：ψ=φ，，為關(guān)聯(lián)流動(dòng)法法則,ψ=0或，，為非關(guān)關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則，，平面情況下應(yīng)應(yīng)取各自匹配準(zhǔn)準(zhǔn)則。表3-2采用非關(guān)聯(lián)流動(dòng)動(dòng)法則時(shí)不同準(zhǔn)準(zhǔn)則條件下的安安全系數(shù)表3-3采采用關(guān)聯(lián)流動(dòng)法法則時(shí)不同準(zhǔn)則則條件下的安全全系數(shù)3.4有限元元法引入的誤差差3.4.1網(wǎng)網(wǎng)格的疏密圖3-4有有限元單元網(wǎng)網(wǎng)格劃分表3-3網(wǎng)網(wǎng)格疏密對(duì)對(duì)計(jì)算結(jié)果的影影響H=20mβ=45°φ=17°c=10000Pa節(jié)點(diǎn)數(shù)57711112250DP40.6610.6180.593簡(jiǎn)化Bishop法0.5830.5830.583(DP4-Bishop)/Bishop0.1340.0600.0173.4.2模模型邊界范圍表3-4邊界界條件對(duì)折減系系數(shù)的影相對(duì)邊距比00.51.01.52.02.53.0L/H1.1291.1241.1241.1201.1221.1211.129R/H1.0971.0781.1211.1221.1221.1201.123B/H1.1061.1171.1201.1311.1241.1321.131L—坡腳到左端邊邊界的距離（左左邊距），R——坡頂?shù)接叶诉呥吔绲木嚯x（右右邊距），B——坡腳到底端邊邊界的距離（底底邊距），H——坡高當(dāng)坡腳到左端邊邊界的距離為坡坡高的1.5倍，坡頂?shù)接叶硕诉吔绲木嚯x為為坡高的2.5倍，且上下邊界界總高不低于2倍坡高時(shí)，計(jì)算算精度最為理想想。3.5邊邊坡參數(shù)的影響響3.5.1坡坡高H3.5.2坡坡角β3.5.3粘粘聚力C3.5.4摩摩擦角Φ3.5.5泊松比、彈性模模量3.5.1坡坡高H的影響表3-5H為變量時(shí)的最小小安全系數(shù)（節(jié)節(jié)點(diǎn)數(shù)≧1190個(gè)）β=45°c=42KPaφ=17°H(m)1020304050DP41.7331.1280.9230.8200.735簡(jiǎn)化Bishop法1.6121.0640.8670.7640.698(DP4-Bishop)/Bishop0.0750.0600.0650.0730.0533.5.1坡坡高H的影響圖3-5H～～折減系數(shù)曲線線3.5.2坡坡角β的影響表3-6β為變量時(shí)的最小小安全系數(shù)（節(jié)節(jié)點(diǎn)數(shù)≧1210）H=20mc=42KPaφ=17°坡角β（°）3035404550DP41.4551.3231.2141.1281.044簡(jiǎn)化Bishop法1.3981.2691.1561.0640.987(DP4-Bishop)/Bishop0.0410.0430.0500.0600.0583.5.2坡坡角β的影響圖3-6β～折減系數(shù)曲線線3.5.3粘粘聚力C的影響表7c為變量時(shí)的最小小安全系數(shù)（節(jié)節(jié)點(diǎn)數(shù)1111個(gè)）H=20mβ=45°φ=17°C(KPa)20406090DP40.7931.1011.3791.781簡(jiǎn)化Bishop法0.7521.0361.3021.685(DP4-Bishop)/Bishop0.0550.0630.0590.0573.5.3粘粘聚力C的影響圖7C～折減系數(shù)曲線線3.5.4摩摩擦角Φ的影響3.5.5泊松比通過計(jì)算表明泊泊松比對(duì)塑性區(qū)區(qū)分布范圍有影影響。泊松比取取值越小，邊坡坡的塑性區(qū)范圍圍越大。泊松比V=0時(shí)的塑性區(qū)分布布泊松比V=0.499時(shí)的塑性區(qū)分布布計(jì)算表明泊松比比對(duì)的安全系數(shù)數(shù)計(jì)算結(jié)果沒有有影響，泊松比比V=0.1和和泊松比V=0.499計(jì)算算得到的安全系系數(shù)是一樣的。。此外，彈性模模量對(duì)邊坡的變變形和位移的大大小有影響，但但對(duì)安全系數(shù)沒沒有影響。顯然泊松比和彈性模模量均不屬于強(qiáng)強(qiáng)度參數(shù)，但實(shí)際工程計(jì)計(jì)算時(shí)最好按照照實(shí)際情況進(jìn)行行取值。有限元計(jì)算得到到的滑動(dòng)面形狀狀（變形顯示比比例設(shè)置為零））坡角等于30度度時(shí)的滑動(dòng)面用加拿大邊坡穩(wěn)穩(wěn)定分析軟件slope/w中的(Spencer)得得到的滑動(dòng)面形形狀3.6滑動(dòng)面位位置的驗(yàn)證有限元計(jì)算得到到的滑動(dòng)面形狀狀坡角等于45度度時(shí)的滑動(dòng)面（（變形顯示比例例設(shè)置為零）用加拿大邊坡穩(wěn)穩(wěn)定分析軟件slope/w中的(Spencer)得得到的滑動(dòng)面形形狀3.7三維有有限元強(qiáng)度折減減法研究進(jìn)展可以簡(jiǎn)化為平面面應(yīng)變問題的三三維空間例一ZhangXing發(fā)表文章提供的的橢球滑面算例例例二ZhangXing發(fā)表文章提供的的橢球滑面算例例強(qiáng)度折減法1、滑面約束2、滑面不約束束Zhangxing計(jì)算算結(jié)果2.1224.均質(zhì)土坡穩(wěn)穩(wěn)定性分析均質(zhì)土坡，坡高高，，土容重，，粘聚力，，內(nèi)內(nèi)摩擦角，，求坡角時(shí)時(shí)邊坡的穩(wěn)穩(wěn)定安全系數(shù)。。表4-1安安全系數(shù)計(jì)算結(jié)結(jié)果等面積圓準(zhǔn)則誤誤差2~5%，平面應(yīng)變變匹配準(zhǔn)則誤差差更小。坡角（度）3035404550有限元法（外接圓屈服準(zhǔn)則）1.781.621.481.361.29有限元法（莫爾-庫(kù)侖等面積圓屈服準(zhǔn)則）1.431.321.211.121.03簡(jiǎn)化Bishop法1.391.261.151.060.99Spencer法1.411.271.171.081.01通過4組計(jì)算方方案（改變內(nèi)摩摩擦角、內(nèi)聚力力、坡角β、坡高H的值））共計(jì)106個(gè)個(gè)算例的比較分分析表明，用摩摩爾-庫(kù)侖等面面積圓屈服準(zhǔn)則則求得的安全系系數(shù)誤差為5~6%.Spencer法的誤差更小小，說明了有限限元強(qiáng)度折減法法完全可以實(shí)用用于土坡工程。。5.巖質(zhì)邊坡穩(wěn)穩(wěn)定分析巖體中的結(jié)構(gòu)面面，根據(jù)結(jié)構(gòu)面面的貫通情況，，可以將結(jié)構(gòu)面面分為貫通性、、非貫通性兩種種類型。根據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)面的膠結(jié)和和充填情況，可可以將結(jié)構(gòu)面分分為硬性結(jié)構(gòu)面面（無充填結(jié)構(gòu)構(gòu)面）和軟弱結(jié)結(jié)構(gòu)面。5.1有限元元模型極其安全全系數(shù)的求解（1）軟弱結(jié)構(gòu)構(gòu)面巖體以及有厚度度軟弱結(jié)構(gòu)面均均采用平面單元元模擬，只是參參數(shù)不同，材料料本構(gòu)關(guān)系采用理理想彈塑性模型型，屈服準(zhǔn)則為為DP準(zhǔn)則。平面型滑面有限限元模型以及變變形后產(chǎn)生的塑塑性區(qū)（2）硬性結(jié)構(gòu)構(gòu)面。對(duì)無充填的硬性性結(jié)構(gòu)面，可采采用美國(guó)ANSYS程序提供供的無厚度接觸觸單元來模擬。。5.2折線型型滑動(dòng)面邊坡穩(wěn)穩(wěn)定分析算例

有限元強(qiáng)度折減法Spencer法C=160kPa,1.000.97C=160kPa,2.112.08C=320kPa,2.312.28C=0kPa,2.091.95C=1603.082.94表5.2.1不不同方法求求得的穩(wěn)定安全全系數(shù)5.3具有一一組平行節(jié)理面面的巖質(zhì)邊坡算算例一組軟弱結(jié)構(gòu)面面傾角40度，，間距10m,巖體以及結(jié)結(jié)構(gòu)面材料物理理力學(xué)參數(shù)取值值見表5.3.1。采用不同同方法的計(jì)算結(jié)結(jié)果見表5.3.2。表5.3.1計(jì)計(jì)算采用用物理力學(xué)參數(shù)數(shù)材料名稱重度彈性模量泊松比內(nèi)聚力內(nèi)摩擦角kN/m3MPa

MPa度巖體25100000.21.038結(jié)構(gòu)面17100.30.1224表5.3.2計(jì)計(jì)算結(jié)果果計(jì)算方法安全系數(shù)有限元法（外接圓屈服準(zhǔn)則）1.26有限元法（等面積圓屈服準(zhǔn)則）1.03極限平衡方法(解析解)1.06極限平衡方法(Spencer)1.065.4具有兩兩組平行節(jié)理面面的巖質(zhì)邊坡算算例兩組方向不同的的節(jié)理，貫通率率100%，第第一組軟弱結(jié)構(gòu)構(gòu)面傾角30度度，平均間距10m，第二組組軟弱結(jié)構(gòu)面傾傾角75度，平平均間距10m.材料名稱重度彈性模量泊松比內(nèi)聚力內(nèi)摩擦角kN/m3MPa

MPa度巖體25100000.21.038第一組節(jié)理17100.30.1224第二組節(jié)理17100.30.1224表5.4.1計(jì)計(jì)算采用用物理力學(xué)參數(shù)數(shù)表5.4.2計(jì)計(jì)算結(jié)果計(jì)算方法安全系數(shù)有限元法（外接圓屈服準(zhǔn)則）1.62有限元法（等面積圓屈服準(zhǔn)則）1.33極限平衡方法(Spencer)1.36圖5.4(a)所示,是最最先貫通的塑性性區(qū)。當(dāng)塑性區(qū)區(qū)貫通后繼續(xù)發(fā)發(fā)展，巖體發(fā)生生整體破壞，同同時(shí)出現(xiàn)第二、、三條貫通的塑塑性區(qū)，如圖5.4(b)。。圖5.4(a)首先貫通的滑滑動(dòng)面圖圖5.4(b)滑動(dòng)面繼續(xù)發(fā)發(fā)展5.5具具有一條非貫通通結(jié)構(gòu)面巖質(zhì)邊邊坡算例坡高40米，在距離坡腳腳5米高處有一外傾傾軟弱結(jié)構(gòu)面，，結(jié)構(gòu)面傾角為為45度，長(zhǎng)度為42.42m。圖（A)貫通率100%，圖（B)(C)(D)為結(jié)構(gòu)面不同位位置示意圖。表中①②③為結(jié)構(gòu)面面強(qiáng)度參數(shù)3種不同取值。。B、C、D為結(jié)結(jié)構(gòu)面的3種分分布情形結(jié)構(gòu)面貫通后形形成的滑動(dòng)面計(jì)算表明：貫通率越大，穩(wěn)穩(wěn)定性越差；貫通率相同的情情況下，非貫通區(qū)位于坡坡腳處安全系數(shù)數(shù)最大，坡中次次之，坡頂最差差。5.6具具有多條非貫通通結(jié)構(gòu)面巖質(zhì)邊邊坡算例(1)巖橋傾角角與兩端結(jié)構(gòu)面面傾角越接近時(shí)時(shí)，巖橋越容易易貫通形成滑動(dòng)動(dòng)面；(2)巖橋長(zhǎng)度度越短時(shí)，巖橋橋越容易貫通破破壞；(3)受力越大大的地方越容易易破壞，比如坡坡腳處。結(jié)構(gòu)面AB,CD傾角均為45度,AB=21.21m,CD=14.14m,CE=35m,AD=10m。此時(shí)的強(qiáng)度折減減系數(shù)為2.7（原為2.32）。FG=AB=21.21m，，DF=14.14m,AF=AD=10m。通過有限限元計(jì)算得到邊坡的的穩(wěn)定安全系數(shù)數(shù)為2.4(原原為2.32)。AF=15m，，DF=18.03m，AD=10m，左下圖是最先貫通的滑滑動(dòng)面，然后滑滑動(dòng)面繼續(xù)發(fā)展展，AB和CD也出現(xiàn)貫通，，此時(shí)的強(qiáng)度折折減系數(shù)為2.6(原為2.32)。AF=20m，，此時(shí)AD=10m，F(xiàn)D=22.36m，對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度度折減系數(shù)為2.7(原為2.7)。AD=21.21mFH=25m，由于邊坡坡腳處處的受力最大，，滑動(dòng)面從坡腳處處貫通破壞。5.7帶軟弱弱夾層的土坡穩(wěn)穩(wěn)定分析算例這個(gè)算例最早是是由Frelund和Krahn(1977)提出的，，隨后被廣泛引引證。該土坡在在坡底1m深處處含有一個(gè)0.5m厚的軟弱弱夾層。計(jì)算方法安全系數(shù)澳大利亞莫納什大學(xué)土坡穩(wěn)定分析軟件GWEDGEM1.288陳祖煜和邵長(zhǎng)明1.242Donald和Giam1.27加拿大邊坡計(jì)算程序slope/w（Spencer)1.252本文有限元強(qiáng)度折減法1.256不同方法求得的的穩(wěn)定安全系數(shù)數(shù)用有限元強(qiáng)度折折減法求得的滑滑動(dòng)面6.用有限元強(qiáng)度折折減法求滑（邊邊）坡支擋結(jié)構(gòu)構(gòu)的內(nèi)力6.1滑（（邊）坡體的破破壞力學(xué)滑面上每點(diǎn)都達(dá)達(dá)到極限應(yīng)力和和極限應(yīng)變狀態(tài)態(tài),材料進(jìn)入破破壞，此時(shí)巖土土體抗剪強(qiáng)度得得到充分發(fā)揮,這就是破壞力力學(xué)中的破壞準(zhǔn)準(zhǔn)則。6.2邊（（滑）坡支擋結(jié)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則則滑面上的土體處處于極限平衡狀狀態(tài)，巖土體抗抗剪強(qiáng)度得到充充分發(fā)揮，此時(shí)時(shí)，支擋結(jié)構(gòu)上上承受主動(dòng)土壓壓力，按此設(shè)計(jì)計(jì)即能保證坡體體安全，又能最最大限度地節(jié)省省經(jīng)費(fèi)。這是工工程界幾十年來來一直采用的設(shè)設(shè)計(jì)原則。采用有限元法計(jì)計(jì)算支擋結(jié)構(gòu)內(nèi)內(nèi)力：首先驗(yàn)證滑面上上土體是否已達(dá)達(dá)到極限平衡狀狀態(tài)，及支擋結(jié)結(jié)構(gòu)所受的推力力是否與極限平衡方法法求得的推理大大致相等；其次就可用有限限元法確定樁的的推力分布；再次根據(jù)巖土介介質(zhì)與支擋結(jié)構(gòu)構(gòu)的共同作用計(jì)計(jì)算樁的彎矩、、剪力等內(nèi)力。。最后對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力力進(jìn)行優(yōu)化。6.3崇遵高速速公路高工天滑滑坡穩(wěn)定性分析析重慶至湛江公路路（貴州境）崇崇溪河至遵義高高速公路高工天天滑坡位于第五五合同段。路基基開挖時(shí),下切切滑體才5—6米,即引起滑滑坡復(fù)活,形成成多級(jí)的滑面，，發(fā)育在土層和和強(qiáng)風(fēng)化帶內(nèi)。。治理采用抗滑滑樁加預(yù)應(yīng)力錨錨索的支擋措施施,每根錨索設(shè)計(jì)錨錨固力800kN,兩排錨索索,每排3根。。巖土體采用8節(jié)節(jié)點(diǎn)平面單元，，抗滑樁用梁?jiǎn)螁卧狟EAM3單元模擬。樁與滑體之間的的接觸關(guān)系分別別采用兩種方案案，方案一采用用ANSYS程程序提供的接觸觸單元來模擬樁樁與土的接觸行行為，方案二為為樁與土共節(jié)點(diǎn)點(diǎn)但材料性質(zhì)不不同的連續(xù)介質(zhì)質(zhì)模型。計(jì)算采用的力學(xué)學(xué)參數(shù)材料名稱重度彈性模量泊松比內(nèi)聚力內(nèi)摩擦角kN/m3MPa

kPa°滑體21300.325.524.5滑床241050.2520030樁(C25砼)2429×1030.2考慮為彈性材料預(yù)應(yīng)力錨索加固固通過施加集中中力的方法來模模擬，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)上施加一對(duì)相相向的集中力（（設(shè)計(jì)錨固力））.開挖前的計(jì)算結(jié)結(jié)果:安全系數(shù)1.08，滑動(dòng)面如如下.開挖后不支擋時(shí)時(shí)的安全系數(shù)為為0.63，滑動(dòng)面如下圖.接觸單元模型連續(xù)介質(zhì)模型極限平衡法樁土光滑接觸樁土粗造接觸不平衡推力法邊坡穩(wěn)定分析法（kN）（kN）（kN）（kN）（kN）76506770693073006640滑坡推力大小在滑坡的坡腳上上方（坡高三分分之一處）施加加一個(gè)水平力，，然后計(jì)算滑坡坡的穩(wěn)定性，如如果此時(shí)的安全全系數(shù)剛好為1.0，說明此此時(shí)施加的水平平力剛好等于滑滑坡水平推力。。用邊坡穩(wěn)定分析析條分法計(jì)算滑坡坡推力抗滑樁水平推力力分布(有限元元)常規(guī)假定:三角角形、矩形、梯梯形抗滑樁彎矩和剪剪力沒有施加錨固力力時(shí)抗滑樁的最最大彎矩為48100kN.m，最大剪力力6560kN只設(shè)置抗滑樁時(shí)時(shí)樁的彎矩分布布只設(shè)置抗滑樁時(shí)時(shí)樁的剪力分布布設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索索后的樁的最大大彎矩：11900kN.m，最大剪力力2650kN。只設(shè)置抗滑樁時(shí)時(shí)樁的彎矩分布布設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索索后樁的剪力分分布不同方法計(jì)算結(jié)結(jié)果比較傳統(tǒng)方法中采用用不同的滑坡推推力分布圖式的的計(jì)算結(jié)果有很很大的差別.錨固力優(yōu)化分別計(jì)算不同錨錨固力時(shí)樁的內(nèi)內(nèi)力，計(jì)算結(jié)果果如下：錨固力(kN)樁的彎矩(kN.m)有限元法傳統(tǒng)方法①②16001970078532268328001190053461131039004550145165583495026501724929675100034101998276061100730025447811071200117003091313575注：表中①為傳傳統(tǒng)抗滑樁計(jì)算算的地基系數(shù)法法中假定滑坡推推力分布為三角角形，②為矩形形不同錨固力時(shí)樁樁的彎矩折線分分布支擋后的滑動(dòng)面面及其安全系數(shù)數(shù)滑坡采用預(yù)應(yīng)力力錨索加固后，，隨著滑體強(qiáng)度度參數(shù)的降低，，出現(xiàn)如下圖所所示的滑動(dòng)面，，滑動(dòng)面出現(xiàn)在在樁頂，滑體越越過樁頂滑出，，此時(shí)的強(qiáng)度折折減系數(shù)為1.39＞1.2。7.1福寧高高速公路A15-2標(biāo)段二埔埔塘2號(hào)深路塹塹高邊邊坡穩(wěn)定分析碎石土強(qiáng)風(fēng)化晶屑凝灰?guī)r堆土弱風(fēng)化晶屑凝灰?guī)r未開挖前的原始地貌（斷面一）7工程應(yīng)用福鼎至寧德高速速公路A15-2標(biāo)段，邊坡坡最高為50m，長(zhǎng)180m。，當(dāng)挖到第第二級(jí)邊坡后，，2000年10月12日坡坡頂開始出現(xiàn)裂裂縫；10月15日，第五級(jí)級(jí)邊坡跨塌，坡坡頂裂縫發(fā)展較較快，裂縫達(dá)到到10--50cm。停止施施工，清除滑坡坡破碎體，放緩緩邊坡坡度，進(jìn)進(jìn)行防滑加固，，主要措施為預(yù)預(yù)應(yīng)力錨索格子子梁加固。原設(shè)計(jì)開挖斷面面修改設(shè)計(jì)后開挖挖斷面及加固措措施按照原設(shè)計(jì)開挖挖后的滑動(dòng)面滑動(dòng)面按照修改設(shè)計(jì)進(jìn)進(jìn)行二次開挖沒沒有支護(hù)情況下下的滑動(dòng)面。不同工況下的穩(wěn)穩(wěn)定安全系數(shù)穩(wěn)定安全系數(shù)未開挖前1.31按照原設(shè)計(jì)開挖0.92按照修改設(shè)計(jì)開挖（未加錨索）1.06按照修改設(shè)計(jì)開挖（加錨索）2.457.2元磨高高速公路K301+320～～+900試驗(yàn)驗(yàn)段高邊坡穩(wěn)定定分析邊坡地處云南省省墨江縣境內(nèi)，組成該段邊坡體體的巖土：①上上部為第四系殘殘坡積層、碎石土，②下部為不同同風(fēng)化程度的褐褐紅色泥巖夾灰灰褐色粉砂巖。。邊坡破壞模式可能產(chǎn)生邊坡病病害的類型和模模式為：沿NE5°/W41°的Ⅲ期期松壓結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生滑動(dòng)動(dòng)，其破壞面后緣緣可依附于Ⅱ期期產(chǎn)生的NE21°/NW81°（76°°）的構(gòu)造面.邊坡加固設(shè)計(jì)方方案及工程措施施預(yù)應(yīng)力錨索框架架加固刷方邊坡采用6排壓力型預(yù)應(yīng)力力錨索框架加固固，錨索水平間間距均為3.0m。每根錨索設(shè)計(jì)計(jì)錨固力600kN.計(jì)算采用的力學(xué)學(xué)參數(shù)有限元模型的建建立巖土材料用6節(jié)節(jié)點(diǎn)三角形平面面單元PLANE2模擬，硬硬性結(jié)構(gòu)面采用用接觸單元來模模擬。預(yù)應(yīng)力錨索加固固作用通過施加加集中力的方法法來模擬?？蚣茇Q肋用梁?jiǎn)螁卧M。巖土材料本構(gòu)模模型采用理想彈彈塑性模型，屈服準(zhǔn)則為摩爾爾-庫(kù)侖等面積積圓屈服準(zhǔn)則。。有限元模型數(shù)值計(jì)算的各工工況條件（1）開挖施工工前的穩(wěn)定性，，并模擬雨水的的滲透作用；（2）模擬邊坡坡開挖后不支護(hù)護(hù)時(shí)的穩(wěn)定性；；（3）模擬預(yù)應(yīng)應(yīng)力錨索加固后后的穩(wěn)定性。靜水壓力按飽和和容重加2kN/m3。（1）開挖施工工前的滑動(dòng)面計(jì)算結(jié)果：（2）開挖后未未支擋時(shí)的滑動(dòng)動(dòng)面（3）框架豎肋肋彎矩分布（4）框架豎肋肋剪力分布計(jì)算得到各工況況條件下的安全全系數(shù)在支擋結(jié)構(gòu)中的的應(yīng)用：有限元強(qiáng)度折減減法已應(yīng)用于元元磨高速、渝黔黔高速、福寧高高速局部地段西合高速：竹林林關(guān)——陜?cè)ソ缃缍螏r質(zhì)高邊坡坡8.基于有限元強(qiáng)度度折減法確定滑滑坡多滑面方法法確定可能存在多多個(gè)潛在剪出口口和滑動(dòng)面的復(fù)復(fù)雜滑坡。當(dāng)只有少量鉆孔孔發(fā)現(xiàn)滑帶特征征時(shí)，依據(jù)少量量滑帶位置來判判定整個(gè)滑帶有有時(shí)可能出現(xiàn)差差錯(cuò)；當(dāng)滑坡體處于蠕蠕變階段，滑面面尚未形成，更更無法通過勘查查找出滑面；即使查明了滑帶帶和剪出口，還還可能存在次級(jí)級(jí)滑面和潛在剪剪出口，有時(shí)還還不止一個(gè)，容容易造成遺漏滑滑面。傳統(tǒng)滑坡滑動(dòng)面面確定方法存在在的問題準(zhǔn)確設(shè)置支擋結(jié)結(jié)構(gòu)的基本要求求：(1)必須找出出安全系數(shù)小于于設(shè)定穩(wěn)定安全全系數(shù)的所有滑滑面。(2)必須弄清清圖中有幾條次次生滑面，它們們潛在剪出口的的位置究竟在什什么地方，各條條滑面發(fā)生滑動(dòng)動(dòng)的次序。有限元強(qiáng)度折減減系數(shù)法能自動(dòng)找出準(zhǔn)確的的滑面及滑面的的穩(wěn)定安全系數(shù)數(shù)，由此也可知知各條滑面的滑滑動(dòng)次序。要求：對(duì)滑坡有詳細(xì)勘勘察資料，即知知道坡體及其結(jié)結(jié)構(gòu)面（含滑面）的位置、形形狀與強(qiáng)度值。。方法：依次約束已知滑滑面剪出口。確定滑坡多滑面面的有效方法——有限元強(qiáng)度度折減法圖2滑坡模型型示意圖算例表1