基于穩(wěn)定接近度的邊坡穩(wěn)定分析

2016-08-26 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

論文導(dǎo)讀:用ansys軟件進(jìn)行網(wǎng)格剖分后,導(dǎo)入FLAC中計(jì)算,利用fish語(yǔ)言編制計(jì)算程序,,計(jì)算出每一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的破壞接近度數(shù)值,計(jì)算結(jié)果如圖3所示,圖中說(shuō)明邊坡下方存在最不安全區(qū)域,最接近破壞,這與通常情況下邊坡的破壞形式是吻合的。

關(guān)鍵詞:邊坡,穩(wěn)定,接近度

0.引言

關(guān)于邊坡動(dòng)力穩(wěn)定性的研究, 國(guó)外自1950 年Terzaghi 首次將擬靜力法應(yīng)用到地震邊坡穩(wěn)定性分析中[1],先后提出了簡(jiǎn)化預(yù)測(cè)永久變形的方法、邊坡穩(wěn)定性分析的概率法,到2000 年,Tahtamoni W.提出邊坡的概率三維穩(wěn)定性分析模型[2]。我國(guó)的邊坡動(dòng)力穩(wěn)定性分析比較晚。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。王思敬提出的邊坡塊體滑動(dòng)動(dòng)力學(xué)方法[3];翟陽(yáng)等采用單一頻率的振動(dòng)對(duì)土壩邊坡進(jìn)行了振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)[4],并分析了振動(dòng)條件下邊坡對(duì)土壩抗滑穩(wěn)定性的影響,給出了邊坡與破壞加速度的關(guān)系式。張平等對(duì)巖石邊坡的平面滑動(dòng)進(jìn)行了簡(jiǎn)化模型的系列振動(dòng)臺(tái)動(dòng)力試驗(yàn),并提出了邊坡動(dòng)力殘余位移的累積計(jì)算公式[5]。

1.破壞接近度

屈服的出現(xiàn)是以塑性應(yīng)變的發(fā)生為標(biāo)志的;而破壞則抽象為材料進(jìn)入無(wú)限塑性的狀態(tài),因此,理想塑性的初始屈服面就是破壞面,而硬化材料從初始屈服其經(jīng)過后繼屈服階段才能達(dá)到破壞,軟化材料則到殘余強(qiáng)度處才為破壞。從這個(gè)層面上講,塑性力學(xué)實(shí)質(zhì)上是分析材料的變形力學(xué)行為的學(xué)科,那么,如果要在此理論框架內(nèi)分析巖體工程結(jié)構(gòu)破壞的問題,則需要建立與工程這個(gè)層面上的極限狀態(tài)和破壞相對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)方法。

符號(hào)約定:應(yīng)力分量σ ij和應(yīng)變分量ε ij 均取拉正壓負(fù),i, j =1, 2, 3,且主應(yīng)力σ1 ≥σ2≥σ3。如不作特別說(shuō)明,凡遇到上述變量,均按此符號(hào)規(guī)定取值。

在應(yīng)力空間內(nèi),當(dāng)以應(yīng)力分量作為變量時(shí),則屈服面為六維應(yīng)力空間內(nèi)的超曲面。若以主應(yīng)力分量表示時(shí),則為主應(yīng)力空間內(nèi)一個(gè)曲面,稱為屈服曲面。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。

圖1 莫庫(kù)準(zhǔn)則

初始屈服面或后繼屈服面將應(yīng)力空間分成兩個(gè)部分,應(yīng)力點(diǎn)在屈服面內(nèi)屬?gòu)椥誀顟B(tài),此時(shí)屈服函數(shù)F (σij) < 0;在屈服面上,材料開始屈服,F (σij) = 0 。免費(fèi)論文參考網(wǎng)。本文在分析主應(yīng)空間內(nèi),初始屈服面與未屈服應(yīng)力點(diǎn)的相互關(guān)系分析的基礎(chǔ)上提出了屈服接近度(YAI:yield approach index)的新概念,可廣義的表述為:描述一點(diǎn)的現(xiàn)時(shí)狀態(tài)與相對(duì)最安全狀態(tài)的參量的比,YAI 屬于[0, 1]。相對(duì)于某一強(qiáng)度理論則可以定義為:空間應(yīng)力狀態(tài)下的一點(diǎn)沿最不利應(yīng)力路徑到屈服面的距離與相應(yīng)的最穩(wěn)定參考點(diǎn)在相同羅德角方向上沿最不利應(yīng)力路徑到屈服面的距離之比。

以Mohr-Coulomb準(zhǔn)則為例,如圖6.11所示,P代表某一應(yīng)力狀態(tài),與之對(duì)應(yīng)的最穩(wěn)定參考點(diǎn)即P所在π平面與等傾線的交點(diǎn)A0點(diǎn)。P沿著最不利路徑到屈服面的距離就是P點(diǎn)到屈服面的垂直距離|PS1|,A0點(diǎn)在相同羅德角方向上沿最不利應(yīng)力路徑到屈服面的距離即是|A0S1|,又因?yàn)閳D中ΔA0A1S2與ΔPS1A1的相似關(guān)系,P點(diǎn)的屈服接近度YAI如下式1所示:

2.邊坡算例

圖2 邊坡計(jì)算模型

建立如圖2所示的邊坡算例,模型計(jì)算域?yàn)?0×40的區(qū)域,邊坡高度20米,x方向?qū)挾?0米。巖體彈模10 Gpa,泊松比0.33,模型右邊界下邊界設(shè)置滑動(dòng)支座,自重為2600kg/m3,重力加速度方向沿y軸向下,大小為9.8m/s2。左邊界施加有1.5MPa均布力。

圖3 計(jì)算結(jié)果圖

用ansys軟件進(jìn)行網(wǎng)格剖分后,導(dǎo)入FLAC中計(jì)算,利用fish語(yǔ)言編制計(jì)算程序,,計(jì)算出每一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的破壞接近度數(shù)值,計(jì)算結(jié)果如圖3所示,圖中說(shuō)明邊坡下方存在最不安全區(qū)域,最接近破壞,這與通常情況下邊坡的破壞形式是吻合的。

參考文獻(xiàn)

[1]Terzaghi K. Mechanisms of landslide , Engineering Geology(Berdey) Volume[R]1950:Geological Society of America.

[2]Tahtamoni W..Reliability Analysis of Three dimensional Dymanic Slope Stabilityand Earthquake induced Permanent Displacement [J] . Soil Dynamics andEarthquake Engineering,2000,19(2) : 91-114.

[3] 王思敬. 巖石邊坡動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的初步探討[J] . 地質(zhì)科學(xué),1977 (4) :120-125.

[4] 翟陽(yáng),韓國(guó)城. 邊坡對(duì)土壩穩(wěn)定影響的振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)研究[J] . 煙臺(tái)大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)與工程技術(shù)版,1996 (4) :6771.

[5] 張平,吳德倫. 動(dòng)荷載下邊坡滑動(dòng)的試驗(yàn)研究[J] . 重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào),1997,19 (2) :80-86.

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