基于强度折减法的土质边坡稳定性影响因素分析

基于有限元强度折减法的边坡稳定性分析报告学院：土木工程与力学学院专业：结构工程姓名：学号：2016年7月有限元强度折减法研究进展摘要：在边坡稳定性分析中，相比于传统的极限平衡法、极限分析法等，有限元强度折减法具有明显的优势。

这主要体现在其无须事先假定滑动面的形状和位置，只需通过不断降低边坡岩土体的强度参数，进而使边坡岩土体因抗剪强度不能抵抗剪切应力而发生破坏，并最终得到边坡的最危险滑动面及相应的安全系数。

有限元强度折减法兼有数值计算方法和传统极限平衡方法的优点。

本文介绍了有限元强度折减法的原理与主要研究现状，并对其中的一些重点问题进行了研究与总结。

关键词：强度折减法;有限元;边坡稳定1 有限元强度折减法基本原理所谓强度折减，就是在理想弹塑性有限元计算中将边坡岩土体抗剪切强度参数逐渐降低直到其达到破坏状态为止，程序可以自动根据弹塑性计算结果得到破坏滑动面(塑性应变和位移突变的地带)，同时得到边坡的强度储备安全系数ω, 于是有:==。

'/,tan'tan/c cωϕϕω一般地，强度折减弹塑性有限元数值分析方法考察边坡稳定性的步骤是：首先对于某一给定的强度折减系数，通过逐级加载的弹塑性有限元数值计算确定边坡内的应力场、应变场或位移场，并且对应力、应变或位移的某些分布特征以及有限元计算过程中的某些数学特征进行分析，不断增大折减系数，直至根据对这些特征的分析结果表明边坡己经发生失稳破坏，将此时的折减系数定义为边坡的稳定安全系数。

尽管强度折减有限元法在边坡稳定性分析中得到重视与发展，但其计算中需要采用一定的边坡失稳评判标准来确定边坡失稳的临界状态，但是，各种判据的选用至今并没有取得统一。

2 主要研究现状强度折减概念由Zienkiewicz最早提出并用于边坡的稳定性分析，受限于当时数值计算和计算机水平而未能得到大的发展，直到近十几年来，随着数值计算和计算机技术的迅猛发展，强度折减法也得到了极大的发展，国内外许多学者在这方面做了大量的工作。

强度折减法在某排土场现状边坡稳定性分析中的应用近年来，随着城市建设的不断进行，挖掘、填方工程日益增多，土方工程中边坡稳定性分析显得尤为重要。

在土方工程中，土体的强度是影响边坡稳定性的重要因素之一，而强度折减法则是一种常用的针对土体强度进行分析的方法。

强度折减法是指在边坡设计时，将设计场地土体的不同部分划分为不同的土层，根据不同土层的强度参数，进行强度折减分析，以获得土体在边坡稳定上的实际承载能力。

强度折减法广泛适用于不同类型的土体，可精确地确定不同土层的抗剪强度和抗拉强度，并可以对土体的变形特性进行分析。

由此，可以对边坡的稳定性作出全面、准确的分析结论。

在某排土场现状边坡的稳定性分析中，强度折减法也得到了广泛的应用。

该排土场位于城市外围，场地周边土体的物理、力学性质各不相同，所以在边坡稳定性分析中，必须精确地确定不同土体层的强度参数，以便进行安全、科学地边坡设计。

为了应对该场地土体的复杂性，设计人员首先通过大量的勘探、试验工作，对该场地的土体进行了详细地分析和研究，获取了土体的强度和变形参数。

然后，根据这些数据，设计人员将设计场地划分成不同的土层，针对每个土层分别进行了强度折减分析。

在分析过程中，设计人员充分考虑了各种外力因素的作用，包括自然因素和人为因素，以确保得到较为精确的结果。

通过强度折减法的分析，设计人员得出了该排土场现状边坡的稳定性系数，并对边坡进行了相关的安全评估。

结果表明，该边坡的稳定性危险系数较高，需要进行一定的加固和处理措施，以确保场地和人员的安全。

具体的处理措施包括加强边坡底部支撑、加固边坡处的土工材料、增加排水系统和引重装置等。

经过这些加固和处理措施，该排土场现状边坡的稳定性和安全性得到了有效的提升。

综上所述，强度折减法在土方工程中边坡稳定性分析中的应用具有重要意义，可以提高边坡设计的精确性和安全性，为各类土方工程提供了可靠的技术支持。

强度折减法对边坡稳定安全系数的影响因素的分析作者：陈晨来源：《科学与财富》2014年第04期摘要：边坡稳定的分析是经典土力学最古老的课题之一，随着计算机技术和有限元技术的发展，有限元在岩土边坡稳定分析中的应用越来越广泛。

近年来，强度折减的有限元法被引入到边坡稳定分析中不需要事先设置滑动面的形式和位置，能直接得到安全系数和最危险滑动面。

以工程模拟有限元软件abaqus为分析平台，解决从相对简单的线性分析到各种复杂的非线性问题。

为更好的描述岩土的强度特征，本文基于abaqus强大的岩土本构模型功能，介绍了Mohr-Coulomb模型。

结合强度折减法分析边坡破坏，对模型屈服准则中的参数（弹性模量﹑泊松比﹑粘聚力）对边坡稳定性（主要是边坡稳定安全系数）的影响进行分析并对不同模型在岩土工程中的适用性进行比较。

关键词：边坡稳定﹑有限元﹑强度折减﹑本构模型1、背景研究边坡处治，首先要进行稳定性分析。

边坡一般是指具有倾斜坡面的土体或者岩体，由于坡表面倾斜，在坡体本身重力及其他外力作用下，整个坡体有从高处向低处滑动的趋势，同时，由于坡体土（岩）自身具有一定的强度和人为的工程措施，它会产生阻止坡体下滑的抵抗力。

边坡稳定性问题是实际工程应用中最常见也最重要的问题，现如今对于边坡稳定性的问题，不仅是边坡工程中最基本最重要的问题，也是边坡工程设计与施工中最复杂最迫切需要解决的问题之一。

一般是传统的边坡稳定分析方法——极限平衡法；随着计算机技术的提高，不少研究者尝试采用有限元方法进行边坡的稳定性分许。

目前研究较多的是有限元强度折减法，它的优点在于不需要事先假设滑动面的形式和位置，可以考虑边坡的渐进破坏过程，因此得出的安全系数和滑动面位置较为有效。

2、研究方法介绍2.1有限元法有限元法[1]基本原理：将连续的求解区域离散为一组有限个、且按照一定方式相互连接在一起的单元组合体，它们在节点上相连接，即以一个单元集合体来替代连续体。

基于有限元强度双折减法的土质边坡稳定性分析土质边坡稳定性分析是工程中非常重要的内容。

而基于有限元强度双折减法的土质边坡稳定性分析方法则是一种常用的、准确可靠的分析方法。

本文将对有限元强度双折减法进行详细介绍，并以此为基础，探讨土质边坡稳定性的分析方法。

有限元强度双折减法是一种基于有限元原理的边坡稳定性分析方法。

该方法将边坡土体离散为有限个单元，然后根据土体的力学性质和边坡的几何形状，利用有限元方法求解边坡单元的位移、应力和变形。

在强度双折减法中，土体的强度按照双折减的原理进行计算，即采用承载力折减系数和摩擦角折减系数进行计算。

承载力折减系数是根据土体的强度参数和边坡的几何形状计算得出的，用于表征土体承受边坡负荷的能力。

而摩擦角折减系数则是根据土体内摩擦角和边坡的倾斜角计算得出的，用于表征土体在边坡倾斜状态下的摩擦性能。

有限元强度双折减法的分析流程一般包括以下几个步骤：首先，确定边坡的几何形状和土体的力学性质，包括边坡的坡度、高度、土体的重度和内摩擦角等。

其次，建立边坡的有限元模型，并对土体进行网格划分。

然后，根据边坡的边界条件和荷载情况，进行力学计算，求解边坡单元的位移、应力和变形。

最后，利用得到的位移、应力和变形结果，根据强度双折减法进行边坡稳定性评估。

有限元强度双折减法的优点是可以较为准确地反映土体的力学行为和边坡的稳定性，具有一定的工程应用价值。

然而，该方法需要对边坡的几何形状和土体的力学性质进行较为准确的估计，同时计算过程也较为繁琐。

因此，在实际工程中，还需要结合其他辅助手段和经验，对边坡稳定性进行全面评估。

总之，基于有限元强度双折减法的土质边坡稳定性分析方法是一种较为准确可靠的分析方法。

通过该方法，可以对土质边坡的稳定性进行详细分析和评估，为工程设计和边坡治理提供科学依据。

强度折减法在某排土场现状边坡稳定性分析中的应用一、引言二、土场现状边坡稳定性问题土场现状边坡是指由于天然因素或人为活动导致土地发生边坡变形的地质现象。

在土场现状边坡上进行工程建设时，由于现场地质条件往往复杂多变，边坡稳定性问题成为制约工程施工的重要因素。

在边坡稳定性问题的分析中，通常需要考虑土象、地质构造、地下水等因素在内的边坡内外力相互作用，进行边坡稳定性指标的计算。

三、强度折减法概述强度折减法是一种基于边坡稳定性原理的数学模型，通过对边坡内外力的作用以及土体强度参数进行分析，预测边坡发生破坏的可能性。

其基本原理是在边坡受力状态下，通过减少土体内部抗剪强度参数，来模拟土体的抗剪强度折减情况，从而得到边坡抗剪强度的变化情况。

强度折减法的分析流程包括确定边坡受力状态、确定土体参数、进行抗剪强度折减计算等步骤。

1.考虑了土体抗剪强度的变化情况。

由于土场现状边坡受到各种因素的影响，土体抗剪强度往往会发生变化，强度折减法可以通过对土体参数的折减，来模拟土体抗剪强度的变化情况，准确预测边坡破坏的可能性。

2.综合考虑了边坡内外力因素。

强度折减法在分析时，可以综合考虑边坡内外力的各种影响因素，可以更全面地评估边坡的稳定性，对于复杂的边坡稳定性分析具有一定的优势。

3.操作简便、计算精确。

强度折减法的分析过程相对比较简单，通过对土体参数的折减来模拟土体抗剪强度的变化情况，可以在一定程度上减少人为因素对分析结果的影响。

1.确定边坡现状受力状态。

通过现场调查和监测，确定土场现状边坡的受力状态，包括荷载大小、作用方向等因素。

2.确定土体参数。

通过室内试验或现场取样分析，确定土体的物理力学参数，包括抗剪强度参数、内摩擦角、土体重度等。

3.进行抗剪强度折减计算。

根据土体参数和受力状态，进行抗剪强度折减计算，得到土场现状边坡的抗剪强度折减情况。

4.评估边坡稳定性。

将抗剪强度折减计算结果代入边坡稳定性计算模型，综合考虑边坡内外力因素，对边坡稳定性进行评估，得出边坡稳定性指标。

基于强度折减技术的边坡稳定性及其影响因素分析陈书生(三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室　湖北・宜昌　443002)提　要　为修正边坡稳定性分析中极限平衡法的缺点,引入基于强度折减技术的有限单元法。

分别介绍了有限单元理论与强度折减法技术。

失稳判据是分析边坡稳定性的关键问题,目前强度折减有限元法中主要有三种判据,同时得到边坡安全系数。

通过算例,与传统极限平衡法计算结果相比较,结果表明基于强度折减技术的有限元法分析边坡稳定性及其影响因素敏感性是可行的,计算精度满足工程要求,为边坡的支护治理设计提供重要依据。

关键词　稳定性分析　敏感性分析　失稳判据　强度折减法　有限单元法Analysis of Slope Stability and Its I nfluential F actors basedon Strength R eduction TechnologyChen Shusheng(K ey Laboratory of G eological Hazards on Three G orges Reserv oir Areaof Ministry of Education ,China Three G orges University )Abstract FE M based on strength reduction technology is introduced in order to rectify the defect of analyze stability of slope with limit equilibrium method.The FE M theory and strength reduction technology are intro 2duced respectively in the paper.The destabilizing criterion is the key role in analyzing stability of slope ,and three destabilizing criterions for strength reduction FE M are elaborated ,and the safety factor of slope can be obtained as well.The results through an exam ple with strength reduction FE M are com pared with the results with limit equilibrium method.The final results show that FE M based on strength reduction technology is feasi 2ble for application to analyze stability of slope and sensibility of in fluential factors.The calculation accuracy of the engineering exam ple with strength reduction FE M meets the needs of engineering ,the slope is rein forced and controlled ,and provides im portant basis for the supporting and treatment design of slope.K eyw ords analysis of stability ;analysis of sensibility ;destabilizing criterion ;strength reduction method ;FE M作者简介:陈书生(1983-),男,硕士,主要从事岩土工程与地质工程方面的科研工作。

基于有限元强度折减法的土质边坡稳定性分析通过求解安全系数的原理，分析土质边坡的稳定性。

采用ANSYS有限元分析软件，根据莫尔-库仑六边形外接圆DP屈服准则，基于强度折减原理求解土质边坡的安全系数。

该方法通过不断折减安全系数，并不断判断边坡系统的稳定性，当计算不收敛时，可推断该系统正处于稳定至不稳定的临界状态，则该时刻对应的折减系数可判断为该边坡的安全系数。

基于此，可以判定土质边坡在不同外部荷载和自重作用下的稳定性。

该方法简单易懂，并具有较强的工程实践性。

标签：边坡安全系数；有限元分析方法；强度折减原理；屈服准则1 引言近年来随着工程的不断增加，边坡稳定性研究日益重要，日常通常使用的边坡稳定方法主要有塑性极限分析法、极限平衡法等。

而日前常用的研究方法都存在一定的弊端，比如以上几种研究方法都是基于极限平衡理论基础上分析土体，假定滑裂面为理想的圆弧状、折线状等，没有考虑到土体结构自身的应力-应变关系，无法队边坡的实际破坏和发展进行过程分析，同时也无法考虑到土体和支档共同作用及其变形协调。

而有限元强度折减法不仅可以针对各种形态复杂的边坡进行计算，模拟出土体与支护共同作用过程，同时可以模拟出土体失稳过程及滑移面总装，求出土体的应力-应变关系，同时可以结合土体的非线性本构关系，使计算结果与现实更为接近。

2 有限元强度折减安全系数定义通过ansys分析软件，不断降低土质边坡的С、φ值，直至破坏时，С、φ降低倍数w就是安全系数。

对于摩尔-库仑材料，强度折减安全系数可表示为：3 基本原理3.1 D-P准则目前新型的有限元软件为ANSYS，该软件采用的为德鲁克-普拉格准则，即D-P准则，该理论较其他理论更强调了体积应力、剪应力及中间主应力共同作用下对岩石力学强度的影响，也更能反映工程实际情况。

式中I1，J2分别为应力张量的第一不变量和应力偏张量的第二不变量。

这是一个通用表达式，通过变换α，k的表达式就可以在有限元中实现不同的屈服准则。

强度折减法在某排土场现状边坡稳定性分析中的应用一、引言随着城市建设的不断发展，土地资源的利用变得越来越紧张，土地开发和利用的需求也越来越迫切。

在土地开发和利用过程中，边坡稳定性成为一个不可忽视的问题。

尤其是在土场边坡工程中，由于土地质量较差，边坡稳定性问题更加突出。

需要对土场现状边坡进行稳定性分析，以保证土地的安全利用。

强度折减法是一种用来评估土体稳定性的常用方法，它可以从土体的强度参数出发，考虑不同因素对土体强度的折减，从而得到土体的承载力和稳定性。

本文将以某排土场边坡为例，介绍强度折减法在土场现状边坡稳定性分析中的应用，以期为类似工程提供参考。

二、某排土场现状边坡情况分析某排土场位于城市郊区，是一块较大的开发用地，土地资源丰富，但因地质条件较差，边坡稳定性问题一直备受关注。

为了深入了解土场边坡的情况，我们进行了地质勘察和工程测量。

经过调查，某排土场边坡主要由粘土、砂土和泥岩组成，其中泥岩占据主要部分。

由于泥岩破碎度较高，易发生滑坡和坍塌，因此边坡稳定性问题较为突出。

而且，土场边坡所在地处在山脚下，受到了地下水位的影响，在雨季或长时间降雨后，地下水位上升，土场边坡会受到较大压力，使得其稳定性更加脆弱。

在实地勘察中，我们还发现土场边坡上有较多的裂缝和变形迹象，这些都是边坡稳定性问题的信号。

由于土场边坡位于城市的近郊区，周围有一些人口密集的地区，如果出现边坡滑坡或坍塌，将会对周边地区产生严重的影响。

对土场边坡的稳定性分析显得尤为重要。

1. 收集基本资料强度折减法在土场边坡稳定性分析中的应用，首先需要收集基本资料。

包括土场边坡的地质勘察资料、地下水位变化资料、边坡裂缝和变形情况等。

还需要获取土体的强度参数，包括抗压强度、抗剪强度等。

2. 分析土体的强度参数在收集基本资料后，我们需要对土体的强度参数进行分析。

通过室内试验和野外取样等手段，获取土体的强度参数，并结合实地观察和勘测，确定土场边坡的土体强度参数。

建材发展导&基于有限元&'折碱法+,稳定分0方法浅0刘丹平（广西建工集团基础建设有限公司，广西南宁530000）摘要：基于有限元法的岩土分析计算能通过强度折减计算使系统达到不稳定状态，进而对边坡的稳定性进行定量分析。

以下使用有限元计算软件ANSYS对某一土坡进行稳定性分析，结果表明：随着折减系数的不断增大并达到某一数值时，土坡内 塑性应变在坡底处逐渐变大，边坡达到极限状态，此时的折减系数即为安全系数。

结合Geo软件采用极限平衡法计算结果对比分析表明，有限元强度折减法对土坡边坡稳定性分析具有良的用性。

关键词：强度折减法；安全系数；有限元分析；边坡稳定分析有限元强度折减法与有限元荷载增加法统称为有限元极限分析法，它们本质上都是采用数值分析手段求解极限状态的分析法叫有限元极限分析法中安全系数的定义依据岩土工程出现破坏状态的原因不同而不同。

边坡工程多数由于岩土受环境影响，岩土强度降低而导致边坡失稳破坏。

影响土质边坡稳定性的因素很多，包括土坡材料力学特性参数、几何尺寸参数和荷载，中土坡的质、Z质、和是影响稳定性的定因素[2l3]o在评价土坡稳定性时，应区别因素在土坡稳定中所的用。

1土坡稳定分析研究现状有土坡稳定析的，的法用的的Bishop，用于状、全力的-Morgenstern­Price,1965），系于。

的发展使自动搜索临界滑裂面成为可能。

用于土坡稳析本上有极限和数值析o极限有、、法、-不力法极限的原、，、，有很的都，由于极限法全不考虑土坡本身的应力-应变关系，不能真实反映土坡边坡失稳时的应力场和位移场，因此受质疑。

数值析法包括有限元法、应有限元法、离散单元格法、拉格朗日法元法数值析法则考虑土坡应力应变关系，相对较好模拟土坡边坡实际受力情况，克服了极限法这的缺点，为土坡稳定析提供了较为正确和深入的概念并被越来越多的工程设人员所采用."。

本一具的尾矿坝稳定析为工程实例，别采用GeoSlope边坡析和Ansys有限兀分析的有限兀强度折减法该土坡的稳定性。

基于局部强度折减法的含软弱结构层边坡稳定性分析一、研究背景随着经济的快速发展和城市化进程的加快，人类对土地资源的需求不断增加，导致大量的边坡工程被开发建设。

在边坡工程的设计、施工和运行过程中，往往会出现各种安全问题，如滑坡、崩塌等，给人们的生命财产安全带来严重威胁。

研究边坡稳定性分析方法，提高边坡工程的安全性能具有重要的理论和实际意义。

软弱结构层是指边坡中岩土体强度较低、变形较大的层次。

软弱结构层的存在使得边坡在受到外力作用时容易发生破坏，传统的边坡稳定性分析方法主要采用有限元法、弹性力学法等数值方法，但这些方法在处理软弱结构层边坡稳定性问题时存在一定的局限性。

局部强度折减法是一种简化的边坡稳定性分析方法，它将边坡划分为若干个局部区域，通过分析各局部区域的强度折减规律来预测整个边坡的稳定性。

基于局部强度折减法的含软弱结构层边坡稳定性分析方法得到了广泛关注。

该方法结合了传统数值方法的优点，同时克服了其在处理软弱结构层边坡稳定性问题时的局限性。

基于局部强度折减法的含软弱结构层边坡稳定性分析方法可以有效地提高边坡工程的安全性能，为边坡工程设计、施工和运行提供了有力的理论支持。

1. 软弱结构层的概念及特点软弱结构层是指在边坡中，由于地质构造、岩性、地下水等因素影响，导致其力学性质较差，抗剪强度较低的结构层。

这些结构层的抗剪强度远低于周围硬质岩层和土体，使得边坡在受到外力作用时，容易发生破坏。

软弱结构层的特点是：抗剪强度低、变形敏感、稳定性差。

软弱结构层的产生与多种因素有关，如岩石的物理力学性质、地质构造、地下水位、气候条件等。

在实际工程中，软弱结构层的识别和评价对于边坡的稳定性分析至关重要。

为了提高软弱结构层的识别准确性，可以采用多种方法，如地球物理勘探、钻孔取样测试、数值模拟等。

通过这些方法，可以对软弱结构层的分布、厚度、力学性质等进行详细的分析，为边坡的稳定性评价提供科学依据。

2. 边坡稳定性分析的重要性和应用领域在土木工程领域，边坡稳定性分析是一项至关重要的任务。

基于强度折减法的边坡稳定性有限元分析发表时间：2016-12-05T10:29:18.577Z 来源：《基层建设》2016年19期作者：赵龙，高精伟[导读] 摘要：将有限元强度折减法与ABAQUS软件相结合，对夹层和均质边坡进行数值计算，利用软件的后处理功能分析水平位移、塑性区分布和扩展情况，以此来评价该边坡稳定性。

浙江省地球物理地球化学勘查院 310000摘要：将有限元强度折减法与ABAQUS软件相结合，对夹层和均质边坡进行数值计算，利用软件的后处理功能分析水平位移、塑性区分布和扩展情况，以此来评价该边坡稳定性。

并用极限平衡法对强度折减法计算结果进行验证，指出强度折减法的优越性。

此外，还分析软弱夹层、泊松比、剪胀角和网格划分技术对边坡在自重应力场作用下强度折减系数的影响。

结果表明：含若夹层的强度安全系数比不含弱夹层的边坡安全系数明显减小；若以位移拐点作为边坡稳定的评价标准：强度安全系数几乎不受泊松比的影响；若以数值计算不收敛作为评价标准，则强度安全系数随着泊松比的增大而增大；此外，强度安全系数随着剪胀角的增大而增大。

关键词：强度折减法，边坡稳定性分析，极限平衡法 0 引言边坡稳定性研究一直是岩土工程领域的热点研究问题。

正确得对边坡稳定性进行综合评价分析，对高阶工程的经济建设具有重要的指导和实践意义。

传统的边坡稳定性分析是极限平衡原理，方法简单，以及容易掌握，但其假设的条件较多，且不能考虑岩土内部的应力应变关系，无法分析边坡破坏发展的过程，且滑动面的确定需要一定经验等缺陷[1-2]。

然而，强度折减法概念明确，结果直观，将其与有限元相结合，既保持了有限元在模拟复杂问题上的优点，又能获得可靠的安全系数结果，在工程上得到了越来越多的应用。

如：栾茂田等[3]采用广义塑性应变与塑性开展区作为失稳判据可以比较准确地预测边坡潜在破坏面的形状与位置及相应的稳定安全系数, 并验证了这种失稳判据的合理性；卜林等[4]应用强度折减法对含软弱结构面岩坡进行稳定性分析，证明了软弱结构面是控制岩质边坡破坏的主要因素。