三维边坡稳定性分析中的边界约束效应

J4 ›› 2010, Vol. 40 ›› Issue (3): 638-644.

三维边坡稳定性分析中的边界约束效应

刘红帅¹|年廷凯²|万少石³

1.中国地震局 |工程力学研究所, 哈尔滨 150080;
2.大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室, 辽宁大连 116023;
3.深圳市岩土工程有限公司, 广东深圳 518028

收稿日期:2010-01-08 出版日期:2010-05-26 发布日期:2010-05-26
作者简介:刘红帅(1975-)|男|河北饶阳人|副研究员|博士|主要从事地震工程与岩土工程研究|E-mail:iem-lhs@163.com
基金资助:
国家自然科学基金项目（40702055）；辽宁省自然科学基金项目（20071084）；海岸和近海工程国家重点实验室基金项目（LP0608）

Effect of Boundary Constraint Condition on the Stability Analysis of 3D Slope

LIU Hong-shuai¹, NIAN Ting-kai², WAN Shao-shi³

1.Institute of Engineering Mechanics, China Earthquake Administration, Harbin 150080|China;
2.State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, |Dalian University of Technology, Dalian,Liaoning〓116023|China;
3.Shenzhen Geotechnical Engineering Co. Ltd.|Shenzhen,Guangdong 518028|China

Received:2010-01-08 Online:2010-05-26 Published:2010-05-26

摘要/Abstract

摘要：

边界约束条件是影响边坡强度折减有限元分析稳定性计算结果的一个重要因素。结合典型边坡算例计算给出了不同边界约束条件下的三维边坡稳定性安全系数及潜在滑动面，并进行了差异性的对比研究,最后结合存在软弱夹层与地下水的三维边坡开展了应用性研究。结果表明：边界约束条件对边坡稳定安全系数具有显著的影响。在全约束条件下安全系数最大，其次为半约束边界条件，自由边界条件下的稳定安全系数最小，全约束边界比自由边界条件下的安全系数提高大约30%。边界约束条件对边坡潜在滑动面有重要的影响。在土性参数完全相同的条件下，与全约束条件相比，半约束边界条件下的滑体体积更大，滑动面更深，滑出点位置从离坡脚不远处向坡脚变化的过程更加明显。自由边界条件下与二维计算结果较接近。

关键词: 边坡稳定, 三维边坡, 强度折减有限元法, 边界条件

Abstract:

Boundary constraint condition is one of the most important influencing factors in 3D stability analysis based on shear strength reduction finite element method(SSR-FEM). A typical three-dimension slope case is adopted to study safty factor and potential sliding surface under various boundary constraint conditions, and their difference is discussed. Then, the results of a 3D slope case with soft interlayer and groundwater are illustrated using SSR-FEM. The results indicates that the boundary constraint conditions have a remarkable effect on the slope stability, the fixed constraint in three directions effect is the largest one, free constraint effect is the smallest one. Moreover, the boundary constraint conditions have also a certain effect on the potential sliding surface of threedimensional slope. The effect is related to the ratio of length and height for the slope. When the ratio of length and height for the slope is larger than 8 (L/H>8), the location of slip surface and out-slip points in 3D slope is very similar to that from 2D plane strain analysis. So the ratio of L/H=8 can be taken as the limit point for 2D and 3D stability analysis in SSR-FEM.

Key words: slope stability, 3D slope, strength reduction finite element method, boundary constraint condition

中图分类号:

P642.2

刘红帅, 年廷凯, 万少石. 三维边坡稳定性分析中的边界约束效应[J]. J4, 2010, 40(3): 638-644.

LIU Hong-shuai, NIAN Ting-kai, WAN Shao-shi. Effect of Boundary Constraint Condition on the Stability Analysis of 3D Slope[J]. J4, 2010, 40(3): 638-644.

参考文献

相关文章 14

[1]	马中良, 郑伦举, 赵中熙. 不同边界条件对油页岩原位转化开采的影响及启示[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(2): 431-441.
[2]	杨海燕, 岳建华, 徐正玉, 张华, 姜志海. 覆盖层影响下典型地-井模型瞬变电磁法正演[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(5): 1527-1537.
[3]	严家斌, 皇祥宇. 大地电磁三维矢量有限元正演[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2016, 46(5): 1538-1549.
[4]	王朝令，刘争平，黄云艳，黄显彬. 隧道地震预报波场的有限元数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(4): 1369-1381.
[5]	王科，王常明，王彬, 姚康，王天佐. 基于MorgensternPrice法和强度折减法的边坡稳定性对比分析[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2013, 43(3): 902-907.
[6]	田坤，黄建平，李振春，李娜，孔雪，李庆洋. 实现复频移完全匹配层吸收边界条件的递推卷积方法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2013, 43(3): 1022-1032.
[7]	翁爱华，刘云鹤，贾定宇，殷长春. 基于电场不连续边界条件的层状介质电磁格林函数计算[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2013, 43(2): 603-609.
[8]	汤井田,薛帅. MT有限元模拟中截断边界的影响[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2013, 43(1): 267-274.
[9]	年廷凯，张克利，刘红帅，徐海洋. 基于强度折减法的三维边坡稳定性与破坏机制[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2013, 43(1): 178-185.
[10]	沈世伟, 佴磊, 徐燕. 不同权重条件下降雨对边坡稳定性影响的二级模糊综合评判[J]. J4, 2012, 42(3): 777-784.
[11]	韩利, 韩立国, 李翔, 王德利, 崔杰. 二阶声波方程频域PML边界条件及频域变网格步长并行计算[J]. J4, 2011, 41(4): 1226-1232.
[12]	安玉科, 佴磊. 关键块体系统锚固法在加固边坡危岩中的应用[J]. J4, 2011, 41(3): 764-770.
[13]	杨静，陈剑平，王吉亮. 均匀设计与灰色理论在边坡稳定性分析中的应用[J]. J4, 2008, 38(4): 654-0658.
[14]	张浩,王常明,马文东. 边坡最危险滑动面全局搜索的模拟退火算法及改进[J]. J4, 2007, 37(1): 129-0133.

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