２有限元极限分析法的原理 (１)两种安全系数定义 强度储备安全系数      （２）两种有限元极限分析法  强度准则的选用 强度准则的选用 外角圆准则偏危险 内角圆准则时大时小 等面积圆准则适用于三维计算 平面应变莫尔－库仑匹配准则适用平面应变计算 DP4采用关联流动法则，  DP5采用非关联流动法则，　　　   ～０ (3)提高计算精度的条件 ①要有一个成熟可靠、功能强的有限元程序，尤其是选用国际上公认的通用程序。 ②有可供实用的岩土本构模型和强度准则。 ③计算范围、边界条件、网格划分等要满足有限元计算精度要求。  　４有限元强度折减法在均质边坡中的应用 边坡参数的影响 　泊松比    泊松比对塑性区分布范围有影响。泊松比取值越小，边坡的塑性区范围越大。 　　计算表明泊松比对的安全系数计算结果没有影响，泊松比=0.1和泊松比=0.499计算得到的安全系数相同。  　　弹性模量对边坡的变形和位移的大小有影响，但对安全系数没有影响。   模型的建立                模型的求解                5.岩质边坡稳定分析  岩体中的结构面: 贯通性结构面 非贯通性结构面 硬性结构面（无充填结构面） 软弱结构面 5.1 有限元模型极其安全系数的求解        （1）软弱结构面       岩体以及有厚度软弱结构面均采用平面单元模拟，只是参数不同。        （2）硬性结构面 采用无厚度接触单元模拟 5.2 折线型滑动面边坡稳定分析算例 计算采用的力学参数 开挖前的计算结果 :                  安全系数1.08，滑动面如下. 开挖后不支挡时的安全系数为0.63， 滑动面如下图.  抗滑桩弯矩和剪力     没有施加锚固力时抗滑桩的最大弯矩为48100kN.m，最大剪力6560kN   设置预应力锚索后的桩的最大弯矩：11900 kN.m，最大剪力2650 kN。  不同方法计算结果比较 7.1  埋入式抗滑桩的桩长设计 抗滑桩桩长伸到地面,坡体也会从顶部滑出，称为“越顶”现象  抗滑桩桩长不伸到地面，也能保证安全，如埋入式抗滑桩。但到底桩长多少才能保证安全目前还不清楚。 7.2    桩长与滑面的关系 滑坡计算方法 桩位于公路下方，桩长与滑坡体滑动面位置的关系  桩长13 m时，滑坡体出现两处滑动面：一处沿桩顶滑出，剪出口位置改变；    另一处沿公路内侧滑出 桩长15m时，只有上述次级滑动面，滑动面位置与桩长为13m时相同。 当桩增长至坡面时，滑动面的位置仍与桩长为13m时相同。 桩长大于17 m直至地面时，滑动面沿桩顶滑出， 随桩长增长，滑动面的位置逐渐上移，剪出口位置也不断上移。 7.3  桩的长度、位置与滑坡体安全系数的相互关系  桩的强度设计只保证安全系数为1.15，超过此安全系数表明桩已破坏，因此再增加桩长只会造成浪费。 桩的位置设在公路上方桩长9m时，稳定安max.book118.com，所以该桩位的合理桩长也为9m。   7.4 桩身抗滑段所受的滑坡推力  一般抗滑桩求解桩内力时，需要知道桩后推力和桩前抗力。 桩后推力一般可通过传统方法求得桩前抗力只能作些假设近似求得或视作为零。 用有限元法时，对桩采用梁单元，只要对岩土材料进行强度折减使其进入极限状态，就可直接求出桩的推力(含抗力)与内力 。 桩身内力  有限元强度折减法计算抗滑桩的桩身内力时，通过将滑坡体的岩土材料进行强度折减使滑坡体进入极限状态，就可以计算抗滑桩的桩身内力(包括剪力、弯距)。 用有限元强度折减法求桩内力时不需要先知道桩上的滑坡推力。   　　　　　　　　　　　　　比值 桩长缩短22m　　　　　　47.8% 推力减少725KＮ／m          (84%) 弯矩减少123400KN.m　　 64% 桩体积减少(估算)490m3       70%                准确设置支挡结构的基本要求： (1)必须找出安全系数小于设定稳定安全    系数的所有滑面。     (2)必须弄清图中有几条次生滑面，          各条滑面发生滑动的次序。 增加约束CDE段水平位移                （a）水平排水孔降低坡体内地下水位            （b）水平排水孔与砂井联合使用排出地下水         （c）水平排水孔与集水井联合使用排出地下水  1. 如何进行含水平排水孔渗流场的有限元分析 ？  2. 如何建立水平排水孔模型？  3. 渗透系数如何取值才能表征水平排水孔的导水性能？  4. 如何有效地增强水平排水孔排水疏干的作用？      “空气单元法”            水平排水孔是一个水平的充满空气的中空的柱状体，可看作是比一般渗流介质渗透性大得多的特殊介质。            可用一定的渗透系数来表征水平排水孔特殊的导水性能，并在模型中按照实体单元进行渗流计算。    计算工况：自重+坡体前部水位从 175m 下降至145m，水位以 2m/d 的速度匀速下降。    计算结果：                                                     谢谢大家！   动画2 滑动面贯通情况（增加约束CDE)  图7 增加约束EFG段滑坡极限状态的滑动面(F=1.145)  Ⅲ 增加约束剪出口EFG段水平位移 滑面在上段贯通 M点以上剪出  F=1.145 1.2 滑动面与剪出口情况 增加约束剪出口EFG段水平位移 动画3 滑动面贯通情况（增加约束EFG)  图8 增加约束MN段滑坡极限状态的滑动面 (F=1.163)  Ⅳ 约束MN段水平位移 滑面在滑体内贯通 G点以上剪出  F=1.163 1.2 滑动面与剪出口情况 约束MN段水平位移 动画4 滑动面贯通情况（增加约束MN)  图9 增加约束GH段滑坡极限状态的滑动面 (F=1.202) Ⅴ 增加约束GH段水平位移 滑面在滑体内贯通 H点以上剪出  F=1.202 1.2，不再增加治理范围 滑动面与剪出口情况 增加约束GH段水平位移 动画5 滑动面贯通情况（增加约束GH)  表2　约束部位与滑坡稳定安全系数间的关系   序 号   约束 部位   滑面产生次序   剪出 口位置   稳定安全系数   备 注  1  天然滑坡  1  A以上  1.000  滑坡设定稳定安全系数: 1.20  2  ABC  2  C以上  1.032  3  +CDE  3  E以上  1.104  4  +EFG  4  M以上  1.145  5  +M N  5  G以上  1.163  6  +G H  6  H以上  1.202  水平排水孔法基本介绍 9水平排水孔在岸坡治理中的应用 水平排水孔法基本介绍 水平排水孔法基本介绍 主要问题 水平排水孔模型的建立 水平排水孔单孔模型及分析算例示意图 未设置水平排水孔时的计算结果 失稳破坏 1.001 1.077 安全系数 171降至145 173 175 水位高程d（m） 2至15 1 0 计算天数t（天） 1、采用数值方法—有限元强度折减法  2、可以自动算出滑坡的滑动面  3、可以利用数值分析算出滑坡的稳定       安全系数  4、可以计算有支护情况下的稳定       安全系数 用有限元强度折减法滑坡体的安全系数1.0

用有限元强度折减法的发展及其在岩土工程中的应用.ppt