PDF《有限元超载作用下土质边坡失稳与破坏模式分析_有限元》

1 4

3 5

3 0

3 0

0 .

3 图3 有限元网格 F i g .

3 T h e f i n i t ee l e m e n tm e s h 为了研究土质边坡在不同坡面、 坡顶超载作用 下的稳定性变化规律和失稳模式, 本文采用4种工 况进行模拟分析, 各工况及计算的安全系数如表

2 所示, 工况施加坡面、 坡顶荷载示 意图如图

4 所示(1表示边坡坡顶施加均布荷载, 2表示边坡坡面 施加法向均布荷载) .

8 4

3 西安理工大学学报(

2 0

1 5 ) 第3 1卷第3期图4 坡面、 坡顶加荷的模式 F i g .

4 T h e l o a d i n gm o d eo nt h es i d ea n dc r e s to f s l o p e 表2 工况安全系数汇总表 T a b .

2 S u mm a r ys h e e to f t h ec a s e sa n ds a f e t yf a c t o r s 工况 工况说明 安全系数 s工况0工况0 1=0k P a , 2=0k P a

1 .

2 9

5 工况1工况1

1 1=1

0 0k P a , 2=0k P a

1 .

1 8

5 工况1

2 1=2

0 0k P a , 2=0k P a

1 .

0 8

0 工况1

3 1=3

0 0k P a , 2=0k P a

1 .

0 1

0 工况1

4 1=4

0 0k P a , 2=0k P a

0 .

9 5

5 工况2工况2

1 1=0k P a , 2=1

0 0k P a

2 .

2 8

5 工况2

2 1=0k P a , 2=2

0 0k P a

2 .

6 7

0 工况2

3 1=0k P a , 2=3

0 0k P a

2 .

3 1

0 工况2

4 1=0k P a , 2=4

0 0k P a

1 .

7 8

5 工况2

5 1=0k P a , 2=6

0 0k P a

1 .

3 6

0 工况2

6 1=0k P a , 2=10

0 0k P a

1 .

0 2

0 工况2

7 1=0k P a , 2=11

0 0k P a

0 .

9 6

0 工况3工况3

1 1=1

0 0k P a , 2=1

0 0k P a

1 .

9 9

0 工况3

2 1=2

0 0k P a , 2=2

0 0k P a

2 .

2 5

0 工况3

3 1=4

0 0k P a , 2=4

0 0k P a

2 .

3 6

0 工况3

4 1=6

0 0k P a , 2=6

0 0k P a

2 .

3 1

0 工况3

5 1=18

0 0k P a , 2=18

0 0k P a

1 .

7 9

0 2

2 未施加坡面荷载条件下边坡稳定性分析 图5为自然边坡在未施加坡面荷载仅考虑自重 作用下的 位移破坏趋势图, 该工况下安全系数为1.295, 边坡是安全的. 图5 工况0中边坡位移破坏趋势图 F i g .

5 T h e t r e n df i g u r eo fd i s p l a c e m e n t f a i l u r e i nc a s e0

2

3 坡顶施加均布荷载条件下边坡稳定性分析 图6 ( a ) ~( d ) 为边坡坡顶施加均布荷载1

0 0~

4 0 0k P a的位移破坏趋势图, 通过计算得到的边坡安 全系数依次为1 .

1 8

5 、

1 .

0 8

0 、

1 .

0 1

0 、

0 .

9 5

5 , 边坡的稳 定性逐渐降低, 边坡潜在滑动面逐步上移. 图6 工况1中边坡位移破坏趋势图 F i g .

6 T h e t r e n df i g u r e so fd i s p l a c e m e n t f a i l u r e i nc a s e1 当坡顶均布荷载较小时, 边坡的安全系数较大, 边坡稳定且潜在滑动面位置较深;

当坡顶均布荷载 达到4

0 0k P a时, 边坡的安全系数为0 .

9 5 5, 边坡处 于临界滑动状态, 且相应的滑动面位置较浅.对比 分析表明, 当坡顶荷载逐步增加时, 边坡的稳定性逐 渐降低, 边坡潜在滑动面有向上移动的趋势, 最终边

9 4

3 张媛, 等: 超载作用下土质边坡失稳与破坏模式分析 坡失稳表现出局部失稳的破坏模式.同时, 土质边 坡在自然状态下安全系数为

1 .

2 9 5, 而在坡顶超载 作用下边坡的安全系数逐步降到0 .

9 5 5, 因此, 坡顶 图7 工况2中边坡位移破坏趋势图 F i g .

7 T h e t r e n df i g u r e so fd i s p l a c e m e n t f a i l u r e i nc a s e2 超载作用会使边坡的稳定性降低.

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