-边坡求解的强度折减法研究

煤矿现代化　２０１　１年第４期　总第１０３期　

基于强度折减法的边坡安全系数求解及精度影响因子分析　

夏仲远，马从安，赵守鹏　（中国矿业大学矿业工程学院。江苏徐州２２１１１６）　

摘要本文介绍了ＦＬＡＣ３Ｄ中强度折减法的基本原理和边坡安全系数求解的实现过　程，基于实例分析，从剪胀角、抗拉强度、网格疏密程度及边界范围四个方面探讨了这些因素　对ＦＬＡＣ３Ｄ强度折减法计算结果的影响，为ＦＬＡＣ３Ｄ边坡稳定性分析中强度指标的选择提　

供理论依据。　

关键词ＦＬＡＣ３Ｄ；强度折减法；边坡安全系数；强度指标　中图分类号：ＴＤ３１３￣．３　文献标志码：Ａ　文章编号：１００９—０７９７（２０１１）０４—００３６—０３　

ｌ强度折减法　

１．１强度折减法基本原理　

强度折减法中边坡稳定的安全系数定义为：使　边坡刚好达到临界破坏状态时，对岩、土体的抗剪　

强度进行折减的程度，即定义安全系数为岩土体的　实际抗剪强度与临界破坏时的折减后剪切强度的　

比值。强度折减法的要点是利用公式１和公式２来　调整岩土体的强度指标ｃ和　（式中Ｃ　为折减后　

的粘接力，　为折减后的摩擦角，Ｆ　为折减系数），　

然后对边坡稳定性进行数值分析，不断地增加折减　系数，反复计算，直至其达到临界破坏，此时得到的　

折减系数即为安全系数ＦＳ。此外，在ＦＬＡＣ３Ｄ中采　用强度折减法时，除折减抗剪强度参数外，用户也　

可以选择是否对界面单元（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）强度参数和抗拉　强度盯ｔ进行折减。　

Ｃｒ＝Ｃ／Ｆ￣　（１）　

ｒｍｔａｎ　（（ｔａｎ　）／Ｆ　）　（２）　１．２实现过程　

在ＦＬＡＣ３Ｄ中求解安全系数时，单次安全系数　的计算过程主要以数值计算的收敛性作为失稳判　

据。假设数值计算模型所有非空区域都采用摩尔一　

库伦本构模型，便可使用命令Ｓｏｌｖｅ　ｆｏｓ来求解安全　系数：首先，通过给粘结力设定一个大值来改变内　

部应力，以找到体系达到力平衡的典型时步Ｎｒ；接　着，对于给定的安全系数Ｆｓ，执行Ｎ　时步，如果体系　

【水利水电工程】

边坡稳定有限元强度折减法与极限平衡法对比

褚雪松，庞峰，李亮，李冉

（青岛理工大学土木工程学院，山东青岛266033）

摘要：通过算例对有限元强度折减法和极限平衡法在边坡稳定性分析中的性能进行了比较，结果表明：有限元计算网

格尺寸可选取最大计算长度的3%～5%；极限平衡法较有限元强度折减法计算耗时少；极限平衡法计算结果均落在有

限元强度折减法所得贯通塑性区之内，简布法所得滑动面较之Spencer法的结果偏下。

关键词：边坡稳定；有限元强度折减法；极限平衡法；安全系数

中图分类号：TU457文献标识码：Adoi：10．3969/j．issn．1000-1379．2011．10．034

ComparativeStudyonFEMStrengthReductionMethodand

LimitEquilibriumMethodfortheSlopeStabilityAnalysis

CHUXue-song，PANGFeng，LILiang，LIRan

（SchoolofCivilEngineering，QingdaoTechnologicalUniversity，Qingdao266033，China）

Abstract：TheperformanceofFEMstrengthreductionmethodandlimitequilibriummethodfortheslopestabilityanalysisiscomparedinthepres-

entstudy．TheresultsshowthattheFEMmodelmeshsizecanbe3%to5%ofmaximumcomputationlength，thetimeconsumedinlimitequilibri-

ummethodisrelativesmallerthanthatconsumedinFEMstrengthreductionmethod，thecriticalslipsurfaceobtainedbylimitequilibriummethod

第１０卷第１期　水利与建筑工程学报　２　０　１　２年２月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏ１．１０　Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．，２０１　２　

基于有限元强度折减理论的边坡稳定　

分析方法探讨与改进　

秦　帆，王正中　

（西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌７１２１００）　

摘要：随着计算机技术的发展，强度折减法在边坡稳定分析中的应用越来越广泛。首先介绍其原理，　推出ＤＰｌ和ＤＰ３准则的转化公式；然后分析强度折减法的缺陷：ｃ和　在边坡发生滑动渐进过程中折减　速度不同，强度折减法采用同一折减系数不能反映各自的实际安全储备。由此提出双折减法，对ｃ、妒　采用不同折减系数，分析边坡坡比及坡高变化对双折减系数的影响，同极限平衡法、强度折减法进行对　比，得出一个更加可靠、合理的边坡稳定性分析评价体系。　关键词：边坡稳分析；屈服准则；强度折减法；双折减系数　中图分类号：ＴＵ４４１　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—１１４４（２０１２）０１—００４３—０５　

Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ａｎｄ　Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｆｏｒ　Ｓｌｏｐｅ　Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｍｅｔｈｏｄ　

Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ＦＥＭ　

ＱＩＮ　Ｆａｎ，ＷＡＮＧ　Ｚｈｅｎｇ—ｚｈｏｎｇ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ａ＆Ｆ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ　７１２１００，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｈａｓ　ａ　ｗｉｄｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，　

】　

旨法与强度折减法　

比较研究（ＩＩ）　

彭　燃　，刘国煜Ｉ．。，田伟平ｔ　

（１．长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室，陕西西安７１００４６；２．西北综合勘察设计研究院，陕西西安７１０００３）　

摘要：分别用极限平衡法和有限元强度折减法对于高家坪高边坡开挖后防护前的边坡稳定性进行分析．综合两种方法的　结果提出高边坡的防护方案；并且对防护后的高边坡，再次用两种方法进行整体稳定性分析。通过比较研究，强度折减法的　可行性及优越性得到了充分论证　关键词：极限平衡法；强度折减法；公路高边坡；挡土墙　中图分类号：Ｐ６４２．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００２—４７８６（２０１１）０３／０４—００３３—０３　

ＤｏＩ：１０．３８６９￣．ｉｓｓｎ．１００２—４７８６．２０１　１．ｈ３．００８　

Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　Ｌｉｍｉｔ　Ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｗｉｔｈ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ　

Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ｓｌｏｐｅ　Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　

ＰＥＮＧ　Ｒａｎ　，ＬＩＵ　Ｇｕｏ—ｙｕ　一，ＴＩＡＮ　Ｗｅｉ－ｐｉｎｇ　

（１．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｆｏｒ　Ｓｐｅｃｉａｌ　Ａｒｅａ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｈａｎｇ　ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ　ａｎ　７１００４６，　Ｃｈｉｎａ；２．Ｎｏ￣ｈｗｅｓｔ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ＆Ｄｅｓｉｇｎ，Ｘｉ　ａｎ　７１０００３，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｇａｏｊｉａｐｉｎｇ　ｈｉｇｈ　ｓｌｏｐｅ　ａｆｔｅｒ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｂｅｆｏｒｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　

ｖｉａ　ｂｏｔｈ　ｔｈｅ　ｌｉｍｉｔ　ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ，ｔｈｅｎ　ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｗｏ　ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｉｔ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｅｎｔｉｒｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｖ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｓｌｏｐｅ　ａｆｔｅｒ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｇｒａｍｓ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅｓｅ　ｔｗｏ　ｍｅａｎｓ．Ｔｈｅ　ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＳＲＭ　ａｒｅ　ｐｒｏｖｅｄ　ｂｙ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒａｓｔ．