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

• 地质工程与环境工程 • 上一篇    下一篇

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. 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. 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：

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
[1] 欧阳琦, 陈欣, 危润初, 伍诗梦, 朱志远.

紫鹊界梯田失稳机制 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(2): 581-591.
[2] 韩复兴, 王若雯, 孙章庆, 高正辉. 地震声波数值模拟中人工边界条件的差别与组合[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2022, 52(1): 261-.
[3] 张海清, 贾会会, 聂庆科. 土体抗拉强度对均质边坡稳定性的影响[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2021, 51(5): 1324-1337.
[4] 徐文刚, 余旭荣, 年廷凯, 曹琦, 曹爱武, 裴振伟. 基于FLAC3D的三维边坡稳定性强度折减法计算效率改进算法及其应用[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2021, 51(5): 1347-1355.
[5] 吕建航, 杨忠年, 时伟, 李国玉, 凌贤长, 张莹莹. 冻融循环下加筋膨胀土边坡稳定性模型试验[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2021, 51(5): 1587-1596.
[6] 杨凌云, 吴国忱, 李青阳. 高效优化非分裂PML边界二阶标量波方程数值模拟方法[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2019, 49(6): 1755-1767.
[7] 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.
[8] 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.
[9] 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.
[10] 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.
[11] 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.
[12] 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.
[13] 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.
[14] 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.
[15] 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.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
[1] 于 平，李瑞磊，付 雷，郝 雪，张向军，廉国芬. 松辽盆地滨北地区区域构造特征及意义--地震长剖面给出的证据[J]. J4, 2005, 35(05): 611 -615 .
[2] 张原庆, 宋炳忠, 王玉福, 张宁. 鲁西铜石岩体金成矿规律和成矿预测[J]. J4, 2010, 40(6): 1287 -1294 .
[3] 李建平，李桐林，张 辉，徐凯军. 不规则回线源层状介质瞬变电磁场正反演研究及应用[J]. J4, 2005, 35(06): 790 -0795 .
[4] 高松， 宋莹， 王琳，蒋步新. 水体中秋兰姆特效降解菌的筛选及其降解性能研究[J]. J4, 2006, 36(03): 455 -457 .
[5] 张凤君,李 卿,马玖彤,于广菊. 膜蒸馏处理糠醛废水的实验研究[J]. J4, 2006, 36(02): 270 -0273 .
[6] 卢双舫,李吉君,薛海涛,徐立恒. 油成甲烷碳同位素分馏的化学动力学及其初步应用[J]. J4, 2006, 36(05): 825 -829 .
[7] 丁志宏，冯平，毛慧慧. 考虑径流年内分布影响的丰枯划分方法及其应用[J]. J4, 2009, 39(2): 276 -0280 .
[8] 任何军， 刘娜，高松，张兰英，张玉玲，周睿. 假单胞菌DN2对多氯联苯的降解及bphA1核心序列测定[J]. J4, 2009, 39(2): 312 -0316 .
[9] 黄奇波, 覃小群, 刘朋雨, 康志强, 唐萍萍. 半干旱区岩溶碳汇原位监测方法适宜性研究[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2015, 45(1): 240 -246 .
[10] 熊晓亮，孙红月，张世华，蔡岳良. 高扬程虹吸保障条件分析与合理管径选择数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(5): 1595 -1601 .
版权所有 © 《吉林大学学报(地球科学版)》编辑部
地址：长春市西民主大街938号(130026)　电话：+86-431-88502374；13756165364　E-mail: xuebao1956@jlu.edu.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发