岩土锚固工程中锚固体应力分布的有限元分析

第１９卷第５期２０２１年１０月水利与建筑工程学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ．１９Ｎｏ．５Ｏｃｔ．，２０２１

　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－１１４４．２０２１．０５．００５

收稿日期：２０２１０６２５ 修稿日期：２０２１０７１８作者简介：屈文涛（１９７０—），男，教授，主要从事人机工效评价与石油天然气机械设备节能减排技术研究工作。Ｅｍａｉｌ：ｗｔｑｕ＠ｘｓｙｕ．ｅｄｕ．ｃｎ

压力分散型锚索锚固段应力分布及影响参数分析屈文涛１，马丽娜１，田　晓２，史婵媛３，习铁宏４（１．西安石油大学机械工程学院，陕西西安７１００６５；２．山东兖矿轻合金有限公司，山东邹城２７３５１５；３．中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安７１００１８；４．中地地矿建设有限公司，北京１０００１３）

摘　要：压力分散型锚索在岩土锚固工程中应用较广，具有良好的锚固性能及经济效益，但压力分散型锚索的工程应用超前于其理论研究，对锚固段载荷传递机理的研究并不成熟。为研究压力分散型锚索锚固段应力分布规律，根据压力型锚索锚固段载荷传递函数，利用类比法导出压力分散型锚索锚固段的剪应力和轴向力双曲函数模型，并讨论了相关参数对锚固段应力分布的影响，得出结论：在锚固段应力极限内，增大拉拔载荷可有效增强锚固效果；锚固体轴向刚度要合理取值，避免应力集中现象；在准许抗剪强度内，锚固段长度不宜过长。研究结果为压力分散型锚索的设计及新型锚固技术的开发、应用具有较好的参考价值。关键词：压力分散型锚索；双曲线模型；应力分布中图分类号：ＴＵ４５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—１１４４（２０２１）０５—００２３—０５

ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｔｒｅｓｓＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄＩｎｆｌｕｅｎｃｅＰａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎＡｎｃｈｏｒａｇｅＳｅｃｔｉｏｎｏｆＰｒｅｓｓｕｒｅＤｉｓｐｅｒｓｉｎｇＡｎｃｈｏｒＣａｂｌｅ

岩土工程边坡治理的岩土锚固技术解析发布时间：2021-05-31T10:11:03.337Z 来源：《基层建设》2021年第3期 作者： 刘耀[导读] 摘要：近年来，随着经济水平的提高，在岩土工程边坡治理时，应当对岩土边坡土体构造进行勘察分析，选择合适的治理方案，若选择锚固技术进行边坡治理，则需对锚固技术的施工要点进行有效管理，充分发挥该技术的应用价值，提高岩土边坡的整体稳定性。

身份证号码：4114021994****XXXX

摘要：近年来，随着经济水平的提高，在岩土工程边坡治理时，应当对岩土边坡土体构造进行勘察分析，选择合适的治理方案，若选择锚固技术进行边坡治理，则需对锚固技术的施工要点进行有效管理，充分发挥该技术的应用价值，提高岩土边坡的整体稳定性。

关键词：岩土工程；边坡治理；岩土锚固技术

引言

年来，随着经济社会的快速发展，各类工程项目的建设过程中，人们对岩土工程提出了更高的要求，一些工程项目中，常常存在边坡失稳的情况，造成了严重的工程质量与安全问题。岩土锚固技术是岩土工程边坡治理方面的有效技术，通过该技术能够增强边坡岩土的结构强度与抗变形刚度，从而使得边坡具有更高的稳定性与安全性。由于岩土锚固技术包含了多种的技术类型，其在工程实践的过程中，需结合现场的具体情况，选择加固效果最好的锚固技术。 1技术特点

①综合性。边坡治理是在土力学和岩石力学上延伸并发展出来的特殊工程，并朝着多学科综合发展的方向演进，与现代数学力学融合成为现代的边坡工程学。现在，边坡工程学中还加入了信息科学、突变理论等新理论，综合性极高，而且对边坡工程学的研究也形成了非常庞大的规模。②复杂性。边坡治理技术的复杂性，具体体现在地质、设计以及施工的复杂性上。地质复杂性主要表现为边坡的成因多种多样，判断是否会发生滑坡、坍塌、崩塌等病害，需要通过勘察手段彻底调查清楚边坡的地形地貌、地质、性质、成因类型、规模等，以分析评价滑坡稳定状况、发展趋势及对未来周边建筑或场地的危害程度等，进而为确定治理方案提供基础资料。设计的复杂性包括对勘察资料的数据分析、治理方案的选择、施工方案的确定，不仅要安全也要经济，同时还要考虑施工的可行性、便捷性。施工的复杂性主要涉及大型机械进场施工工艺控制，如何准确按设计施工，同时还要密切关注地质是否存在突变等。 2岩土工程边坡治理的岩土锚固技术解析 2.1钻进成孔

基于有限元分析的岩土体力学参数反演方法研究岩土体力学是研究岩石和土壤的力学性质以及它们在地下工程中的行为的科学。

了解岩土体力学参数对于地质灾害风险评估和地下工程设计至关重要。

但是，对于复杂的岩土体结构或者无法直接获取参数的情况下，如何准确地反演岩土体力学参数一直是一个挑战。

有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）是一种广泛应用于工程领域的数值分析方法，能够模拟和分析复杂结构的力学行为。

在岩土工程中，有限元分析常用于研究岩土体的变形、破裂、稳定性等问题，并可提供一些参数的估计。

基于有限元分析的岩土体力学参数反演方法针对这一问题发展起来。

一、反问题的数学描述岩土体力学参数反演可以看作是一个反问题，即从已知的观测数据反推出参数。

假设有一个岩土体结构，其初始参数未知。

通过采集实验数据或者在该结构上施加一定的加载，可以获得一些离散的观测值，如位移、应力或应变。

岩土体力学参数反演的目标是根据这些观测值推断出岩土体的参数。

二、参数反演方法1. 试-验法（试验与计算相结合）：通过实验数据的采集和有限元计算结果的拟合，逐步调整模型的参数，以使计算结果与实验数据相吻合，从而得到逼近真实参数的估计。

试-验法常用于实验室尺度或小尺度的岩土体参数反演研究。

2. 直接反演法（无试验数据）：直接反演法是在无试验数据的情况下通过有限元分析模拟建立拟合模型，再根据该模型计算岩土体的力学响应并反推参数。

这种方法需要准确的前提条件和丰富的先验知识，适用于已知结构和力学行为的情况。

3. 优化算法：基于有限元分析的优化算法是一种常用的参数反演方法。

它通过调整模型的参数，以最小化模拟结果与实验观测值之间的误差。

常见的优化算法包括遗传算法、粒子群算法等。

这些算法能够全局搜索参数空间，提高了反演结果的准确性和稳定性。

三、基于有限元分析的岩土体力学参数反演案例1. 地基承载力反演：地基承载力是地下工程中常关注的参数之一。

第23卷 第2期岩石力学与工程学报 23(2)：247～2512004年1月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Jan.，20042003年4月19日收到初稿，2003年7月15日收到修改稿。

* 国家自然科学基金资助项目(59939390)。

作者 邬爱清 简介：男，41岁，1987于长江科学院获岩土工程专业硕士学位，现任长江科学院岩基研究所所长，主要从事岩石力学方面的研究工作。

单孔复合型锚杆锚固体应力分布特征研究*邬爱清1 韩 军1 罗超文1 程良奎2(1长江科学院岩基研究所 武汉 430010) (2冶金部建筑研究总院 北京 100088)摘要 结合某工程深基坑边墙单孔复合型锚杆施工，选取4根锚杆作为试验锚杆，通过在锚固体范围埋设多个应变测试元件，对锚固体在不同张拉载荷条件下的应力分布状态进行了现场测试研究。

根据单孔复合型锚杆的结构特点，对代表性锚固体建立有限元数值模型，并对锚固体的应力-应变特征进行了数值分析。

根据现场测试和数值分析结果，对单孔复合型锚杆锚固体的应力分布规律和锚固机理进行了研究。

关键词 岩土力学，单元锚杆，锚索，单孔复合型锚杆，应力-应变特征分类号 TD 353+.6 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2004)02-0247-05RESEARCH ON STRESS DISTRIBUTION ALONG BOLTS WITH SINGLEBOREHOLE AND MULTIPLE ANCHORSWu Aiqing 1，Han Jun 1，Luo Chaowen 1，Cheng Liangkui 2(1Rock Foundation Division ，Yangtze River Scientific Research Institute ， Wuhan 430010 China ) ( 2 Central Research Institute of Building and Construction of MMI ， Beijing 100088 China )Abstract In the light of installation construction of bolts with new type of single borehole and multiple anchors to support a deep excavation foundation pit wall ，four bolts are selected for experimental bolts to study the stress distribution characteristic along bolts by measuring strain of bolts during process of applying tension loads to the bolts. For each bolt ，there are several anchors ，and for each anchor section ，several strain cells are installed. The variation of strain along bolts is measured in field by strain cells during the process of different steps of tension loads. In addition ，numerical modeling technique is used to simulate the stress-strain status of typical anchor sections according to the structure of this new type of bolts. At last ，the mechanical properties in term of stress-strain distribution characteristic along the bolts with single borehole and multiple anchors are analyzed based on measuring of strain in situ and numerical modeling of stress-strain by FEM.Key words rock and soil mechanics ，unit bolt ，anchor cable ，bolt with single borehole and multiple anchors ，stress-strain characteristic1 概 述在岩土工程锚固技术研究中，常用的锚固手段是锚杆和锚索。

有限元极限分析法发展及其在岩土工程中的应用研究【摘要】有限元极限分析法适用于岩土工程的设计与分析。

笔者在本文中，主要介绍了岩土工程安全系数、方法和失稳判据等，以及有限元极限分析法在土坡、土基扩大以及基岩边坡基岩的应用，实现革新设计方法的目标。

【关键词】有限元；极限分析法；岩土工程；应用研究在岩土工程中，极限分析法得到了良好的应用，但是由于这一方法需要做假设，而且求解的范围有限，所以方法的应用受到了很大的限制。

但是有限元数值方法，具有很强的适应性，但是由于无法计算出稳定安全系数F，所以其应用也受到一定的限制。

在本文中，笔者探讨了有限元极限分析法的发展，以及其在岩土工程中的应用。

1 有限元极限分析法的发展20世纪70年代中期，英国科学家Zienkiewicz首先提出了有限元极限分析法，并且在岩土工程极限荷载与安全系数的计算中进行了应用。

在随后的1980年代和90年代，这种方法在边坡及地基稳定性分析中也有了良好的应用。

不过，由于当时的技术条件有限，缺乏可靠、强大的大型有限元程序、强度准则等，致使计算精度不够，在岩土工程中没有得到广泛的应用。

20世纪末，关于有限元极限分析法，国际上又出现了多种相关的研究文章，研究的方向主要集中在有限元强度折减法求解均质土坡安全稳定系数F方面。

但是由于计算结果与之前的研究结果比较相似，所以逐步为主流学术界所接受。

一些学者认为，这标志着有限元强度折减法分析边坡的稳定性，进入了一个崭新的时期。

1999年，美国的D. V. Griffith等人用该方法分析了边坡的稳定性，创新点在孔隙水压力与模拟水位两方面，同时也对库水下降情况下的边坡稳定性做了分析。

而我国有限元极限分析法在20世纪末才开始，主要是在土坡分析中的应用。

21世纪初期，国内的一些学者在边坡稳定性的分析中，采用了有限元强度折减法。

这是国内比较早的研究有限元强度折减法的文章，研究的方向集中在基本理论及计算精度两方面。

随着计算精度的不断提高，逐渐被设计单位和岩土工程部门所重视。

锚杆设计锚固力标准一、引言锚杆是一种用于加固和支撑土体及岩石的工程结构物，其设计和使用对工程的安全和稳定性至关重要。

为了确保锚杆的有效性和可靠性，在设计和施工过程中必须遵守一定的锚固力标准。

本文将基于相关理论和实践经验，结合国内外相关标准，对锚杆设计锚固力标准进行详细阐述。

二、锚杆的基本原理锚杆作为一种常见的地下工程支护形式，其基本原理是通过将锚杆埋设在土体或岩石中，并将其与被支护物体（如地下结构、边坡等）连接起来，以达到加固和支撑的目的。

锚杆的锚固力来自于其受力状态，主要包括摩擦力、粘结力和土体或岩石的自身抗压强度。

锚杆的设计应当充分考虑土体或岩石的力学特性和受力状态，以确定合理的锚固力标准。

三、相关标准及规范1. 国内标准中国建筑标准设计院发布了关于地下工程支护技术的多项标准，如《工程地质勘察规范》、《地下工程支护技术规范》等，其中包括了对锚杆设计和锚固力标准的规定和要求。

这些标准主要涉及到土体和岩石的力学性质、地下水渗流、锚杆的材料和施工工艺等内容。

2. 国际标准国际上也有许多相关的标准和规范，比如《岩土锚杆设计规范》、《岩土锚杆施工规范》等。

这些国际标准主要针对岩土工程中的锚杆设计和施工进行了规定，对锚固力标准也有一定的详细规定。

四、锚杆设计锚固力标准的确定1. 土体或岩石的力学性质在确定锚杆设计锚固力标准时，需要充分了解土体或岩石的力学性质，包括其抗压强度、抗剪强度、变形模量等参数。

这些参数直接影响着锚固力的确定，通过工程地质勘察等手段获取这些参数是十分必要的。

2. 锚杆结构和材料锚杆设计中的材料选择和结构设计也对锚固力标准的确定有着直接影响。

不同强度等级的钢材、不同类型的锚固件等，都会对锚杆的锚固力产生影响。

在设计锚固力标准时需要结合锚杆的具体结构和所选用的材料进行考虑。

3. 锚固力计算方法根据土体或岩石的力学性质和锚杆结构的参数，可以采用不同的计算方法来确定锚固力。

常见的计算方法包括经验公式计算、有限元分析计算等，其目的是为了确保系统的安全可靠，防止锚杆因锚固力不足引发的失稳等问题。

岩土工程数值法班级：63专业：隧道与地下工程姓名：学号：630吉林大学建设工程学院年月日目录一、问题提出 (3)二、围岩离散化 (4)三、数据准备 (5)四、计算过程 (6)五、结果初步分析 (7)六、图形 (7)七、隧道开挖对围岩的影响 (10)八、结语 (12)九、参考文献 (12)随着我国经济快速发展，各种隧道、公路、铁路、房屋以及其它基础设施进入了一个高速建设的阶段，随之而来的是土木工程的跨越式发展。

土木工程的设计和研究手段也有了很大的提高，从以前的基于经验的设计理论逐渐过渡到定量与定性相结合的反分析计算理论。

目前为止，土木工程的研究方法主要有以下五类：类比法；解析法；模型模拟（物理模型方法）；现场监控量测；数值法（数值模拟）。

通过岩土工程数值法这门课程，我们系统的学习了数值法中的有限单元法的原理以及它在岩土工程中的应用。

随着计算机的普及和运算速度的提升，为弹性力学的数值解法开辟了广阔的领域，尤其在隧道工程中，采用有限单元法分析都得到了满意的结果。

目前，有限单元法已经是解决不同岩体结构、围岩与支护相互作用、隧道围岩压力、围岩应力和变形、围岩破坏过程与破坏机制的主要方法。

本文将针对一个隧道开挖实例，应用有限单元法进行位移、应力等相关参数的分析。

一、问题提出在岩土体中修建隧道是一件十分复杂的工程。

因为岩土体是地壳内外力长期作用下形成的一种复杂的地质体，具有天然应力、非均质、不连续、各向异性等特点，从而表现在力学性质上具有非线性、剪胀性、蠕变性等。

而有限单元法可以将岩土体复杂多变的力学性质，基本地质因素、复杂和混合的边界条件、岩土体与工程结构物的组合作用等问题统筹考虑，以得到接近实际的数值解答。

目前，隧道施工和设计都是基于“新奥法”，新奥法的核心是充分发挥围岩的承载能力，将围岩视为承载的主体。

随之而来的是如何确定围岩收敛的极限位移，如何确定衬砌的支护时间，如何判定围岩应力的集中程度等问题。

本文基于以下条件进行隧道开挖后的围岩进行分析。

岩土锚固工程的力学概念分析吉星刚中国建筑材料工业地质勘查中心江苏总队摘要：目前我国一些岩土锚固工程没有明确的力学概念，运用了不合理的设计施工手段，使得锚杆无效，多次出现工程事故。

分析了岩土锚固工程的力学概念，目的是为了获得高水平的锚固工程的设计施工，指导锚固工程的安全进行，带来更大的经济收入。

关键词：岩土；锚固工程；力学概念1引言我国地域广阔，地质条件复杂多变，工程建设力度逐渐加强，岩土锚固工程应用更加深入。

处在这种新环境中，部分岩土锚固工程力学概念并不明确，未合理设计，多次出现了锚杆失效等一些问题，引发了诸多锚固工程垮塌事故。

综合研究锚固工程稳定性影响的设计施工因素并不多见。

研究了与岩土锚固工程的力学概念有关的一些问题，更清晰地呈现锚固工程中一些干力学概念，获得较高的岩土锚固设计施工水平，使锚固工程获得良好的安全性，创收较大经济效益。

2筋截面面积、锚杆锚固体、自由段与锚杆的拉承载力关系2.1岩土锚固工程的预应力筋截面面积设计预应力锚杆把拉力传至合适岩土体中，通常构成部分包括杆体自由段、杆体锚固段、锚头。

岩土中预应力锚杆为后张法预应力结构，这种结构极具代表性，务必符合张控控制应力所需。

现阶段各国对岩土锚杆标准做出认定，在满足设计抗力要求过程中，相比钢材标准极限抗拉强度，预应力锚杆筋体的张拉应力比其3/5较小。

2.2岩土锚固工程的锚杆锚固段长度设计预应力锚杆锚固段通过机械装置将拉力传至周围地层。

锚固段长度不断增加时，锚杆抗拔承载力也相应增加，由于基坑设计程序一定要有效计算锚杆锚固段长度。

锚杆锚固段长度可凸显黏结效应，无法使锚杆获得较高的抗拔承载力，锚固段过长，不利成本节约，延迟了施工的进行，错失施锚时机，给工程带来负面影响。

2.3岩土锚固工程的自由段长度设计预应力锚杆杆体自由段，这种功能借助筋体张拉时的自由弹性伸长，提供张拉力，充分传递拉力，至锚固体附近地层中。

锚杆自由段要充足，这点很重要，锚杆自由段的临界破坏面一定要超过1.5m。

岩土工程中边坡治理的岩土锚固技术分析岩土工程中的边坡治理是一项重要的工作，因为岩土地质的不同性质会导致其在不同环境下出现边坡问题，如坡面坍塌、滑坡、崩塌等。

针对这些问题，岩土工程师采用了多种技术手段进行治理，其中岩土锚固技术是一种常用的方法。

本文将对岩土锚固技术在边坡治理中的应用进行分析。

一、岩土锚固技术的基本概念岩土锚固技术是一种通过在岩石或土体内设置钢筋锚杆来改变锚固体内应力状态，从而增强其承载能力和稳定性的技术。

在岩土工程中，锚固技术主要用于加固边坡和岩石基础等。

岩土锚固技术的基本构成包括：锚杆、锚喷体、锚杆钢筋、锚杯以及胶结剂等。

其中，锚杆是锚固体中的承力部位，锚喷体是固化板、固化网格等，用于将锚杆钢筋和岩土结合在一起；锚杯是锚固体与锚杆钢筋相连的部位，其作用是传递锚杆钢筋和锚喷体的荷载；胶结剂是固化岩土和钢筋的介质，其主要作用是填充孔隙，增强固结作用。

二、岩土锚固技术的分类岩土锚固技术根据其施工方式和用途不同，可以分为多种类型。

下面将介绍几种常用的岩土锚固技术。

1. 岩锚技术岩锚技术主要应用于针对岩石体的加固。

在实际工程中，由于岩石体的不同形态和机构特征，岩锚技术还可分为锚索、锚杆、压杆及压梁等不同类型。

锚索技术主要针对岩石顶板层的固结，采用预应力钢索来加固岩石顶板；锚杆技术主要应用于大型掏槽、巨型岩洞以及挖掘土隧道等工程中，是加固岩层侧壁的主要技术；压杆技术用于加固岩石夹层及临近裂隙处的位置；而压梁技术主要用于加固岩体的大块岩梁。

2. 土锚技术土锚技术主要用于治理土体边坡的问题。

土锚分为单层土锚和多层土锚两种。

单层土锚主要是将单根或多根锚杆嵌入土体中，通过锚喷体和锚杯将锚杆锚固在土体中，防止土体滑坡；而多层土锚则是将锚杆平行布置，从而使其互为支撑，增加土体的稳定性。

3. 岩土混合锚固技术岩土混合锚固技术基于岩土混合体内部的摩擦作用，通过锚固体和岩土混合体之间的摩擦力来增强锚杆的承载能力及整体稳定性。

Finite Element Analysis of Reinforcement for Rock Slopes with Rock blot（Anchor Cable） Frame Beam 作者： 李书兵[1];苏骏[2];毕辉[2]
作者机构： [1]中铁十一局集团有限公司,湖北武汉430068;[2]湖北工业大学土木工程与建
筑学院,湖北武汉430068
出版物刊名： 湖北工业大学学报
页码： 113-115页
年卷期： 2011年 第2期
主题词： 岩质边坡;有限元;锚杆;抗滑桩;边坡稳定性
摘要：针对石家庄至武汉铁路客运专线岩质边坡,采用有限元数值计算方法分析了锚杆（索）框架梁加固岩质边坡的受力情况.得到了边坡位移场和应力场分布规律和锚杆（索）轴向
力的大小.计算结果表明：实际工程中采用锚杆、预应力锚索加抗滑桩这种新型的复合式支护结
构能有效地限制边坡的水平位移,提高边坡的稳定性,锚索的布置和预应力设计值大小显著影响坡体内部的位移及应力场分布,研究结论对岩质边坡的工程设计具有一定的借鉴意义.。

岩土力学中的数值分析算法研究岩土力学是土木工程中非常重要的一个学科，它主要研究土体和岩石等地质物质力学特性及其应用。

在岩土力学中，数值分析算法是一个非常重要的领域，它可以帮助研究人员通过计算机模拟来进行对地质物质特性的研究和分析。

本文将对岩土力学中的数值分析算法进行探讨和研究。

一、有限元法有限元法是岩土力学中非常常用的一种数值分析方法。

它通过将一个连续体分成若干个小单元，再通过数学模型建立单元之间的关系，最终求解整个连续体的力学行为。

有限元法解决了很多复杂问题，如土壤和岩石的弯曲、扭转、抗剪等问题，可以更加真实的模拟地面行为。

同时，有限元法也能够分析非线性问题，如岩土体破坏行为和稳定性分析等问题。

二、边界元法边界元法是将求解问题只限制在问题边界上的数值分析方法。

与有限元法不同的是，边界元法直接计算边界上的应力分布，并进而推导出其他位置上的应力场分布。

由于边界元法不需要将整个域剖分为单元，在处理大规模地质问题时具有很大的优势。

而且，边界元法的精度高，可行性好，越来越多的石材和地质问题的研究都利用了边界元法。

三、离散元法离散元法是岩土力学中一种新兴而又广泛应用的数值分析方法。

它考虑了岩土物质内部的颗粒之间的相互作用，通过一种离散的方式表示这些颗粒的运动和相互作用，从而模拟物质的力学性质。

因此，离散元法非常适合用于研究断裂、塌陷、滑坡等问题。

离散元法的研究涉及到一些计算难度较大的问题，如强项多度、非对称、非线性和循环变形等。

对于这些问题，前沿研究成果尚在发展中，研究人员需要不断探索和努力。

四、计算流体力学方法计算流体力学方法也可以应用于岩土力学中。

它主要研究流体力学的理论和计算方法，同时也可以使用数值模拟来研究流体-岩体相互作用等问题。

它的研究对象包括土体、岩体中的液体和气体等流体系统。

使用计算流体力学方法可以有效地研究液体或气体流动导致的地质变化和地质灾害。

而且，计算流体力学方法可以在短时间内进行复杂的计算，可以方便地改变模型中的参数，加快研究进程。

岩土工程极限分析有限元法及其应用摘要：通过研究分析发现，将工程结构离散化是极限分析有限元法的核心内容，简单地说实际的工程结构是通过想象进行离散一定数量的规则单元组合体，然后分析这些组合，结果应用于实际的结构中，通过这种实践在一定程度上解决了工程建设过程中的问题。

因此，本文笔者将详细对极限分析有限元法进行分析阐述。

关键字：岩土工程；极限分析有限元法；应用引言自上世纪初，岩土工程的极限分析方法（包括极限平衡法、滑移线场法、上下限分析法）取得了较好进展，在实际工程得到了广泛的应用。

其中一些方法需要一些人工架设，一些方法的解决方案非常有限，这限制了该方法的开发和应用。

其中有限元法数值方法适应力较强且应用广泛，但在工程设计中，不能求出稳定安全系数 F 和极限承载力，从而限制了岩土工程中有限元数值分析方法的运用。

一、经典岩土极限分析法的发展及问题基于力学的极限分析方法，土体处于理想的弹塑性或者刚塑性状态，处于极限平衡状态，即土体滑动面上各点的剪应力与土体的抗剪强度相等或者滑动面上的作用力与抗剪力相等。

极限平衡状态下的土体有两个力学性质：第一是土体处于不稳定的状态，所以它可以作为一个岩土工程破坏失稳的判据；第二是岩土材料强度充分发挥，达到最大经济效益，因此，在岩土工程中常把土体极限平衡作为设计依据。

有两种方法可以将地基或土坡引入极限状态：一是增量加载，如地基的极限承载力；二是强度折减，如土坡的稳定安全系数。

经典极限分析方法普遍应用于均质材料。

极限状态的设计计算仅参考破坏条件及屈服条件，不需要参考岩土复杂的本构关系，从而大大简化了岩土工程的设计计算。

极限状态计算应满足以下条件：（1）屈服条件或者破坏条件。

（2）静力平衡条件和力的边界条件。

（3）应变、位移协调条件和位移边界条件。

目前主要采用以下4种经典极限分析法：上、下限分析法、滑移线场法、变分法与极限平衡法。

每种都具有各自的特点，但还有一些需作假定，如上限法、滑移线场法、极限平衡法等都需对临界滑动面作假定，不适用于非均质材料，特别是岩石工程强度的不均性，从而限制了极限分析法的应用，这正是极限分析法在经典岩土工程的缺陷。