ANSYS边坡工程应用实例分析.docx

文档介绍：
第4章ANSYS边坡工程应用实例分析
辛本章重点
■4边坡工程概述 啕ANSYS边坡稳定性分析步骤
AN ANSYS边坡稳定性实例分析
.本章典型效果图
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边坡工典圆弧滑动法
(2)简化逼肖普法
(3)简布普通条分法
(4)摩根斯坦-普赖斯法
(5)不平衡推力传递法
以上各种方法都是假定土体是理想塑性材料，把土条作为一个刚体，按照极限平衡的原则
进行力的分析，最大的不同之处在于对相邻上条之间的内力作何种假定，也就是如何增加已知
条件使超静定问题变成静定问题。 这些假定的物理意义不一样， 所能满足的平衡条件也不相同，
计算步骤有繁有简，使用时必须注意他们的适用场合。
极限平衡方法关键是对滑体的休型和滑面的形态进行分析、正确选用滑面的计算参数以及
正确引用滑体的荷载条件等。因为极限平衡方法完全不考虑土体本身的应力-应变关系，不能真 实地反映边坡失稳时的应力场和位移场，因此而受到质疑。
数值分析方法
数值数值分析方法考虑土体应力应变关系，克服了极限平衡方法完全不考虑土体本身的应
力-应变关系缺点，为边坡稳定分析提供了较为正确和深入的概念。
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边坡稳定性数值分析方法主要包含以下几种方法:
(1)有限元法
有限单元法是数值模拟方法在边坡稳定评价中应用最早的方法，也是目前最广泛使用的一
种数值方法，可以用来求解弹性、弹塑性、粘弹塑性、粘塑性等问题。目前 用有限元法求解边
坡稳定主要有两种方法。
：将边坡体离散为有限单元格，按照施加的荷载及边界条件进行有限元 计算可得到每个结点的应力张量。然后假定一个滑动面，用有限元数据给出滑动面任一点的向 正应力和剪应力，根据摩尔一库仑准则可得该点的抗滑力，由此即能求得滑动面上每个结点的 下滑力与抗滑力，再对滑动面上下滑力与抗滑力进行积分，就可以求得每一个滑动面的安全系 数。
：首先选取初始折减系数，将岩土体强度参数进行折减， 将折减后的参 数作为输入，进行有限元计算，若程序收敛，则岩土体仍处于稳定状态， 然后再增加折减系数，
直到程序恰好不收敛，此时的折减系数即为稳定或安全系数。
(2)自适应有限元法
自20世纪70年代开始自适应理论被引入有限元计算，主导思想是减少前处理工作量和实现 网格离散的客观控制。现已基本建立了一般弹性力学、流体动力学、渗流分析等领域的平面自 适应分析系统，能使计算较为快速和准确。
(3)离散单元法
离散单元法的突出功能是它在反映岩块之间接触面的滑移、分离与倾翻等大位移的同时，
又能计算岩块内部的变形与应力分布。 因此，任何一种岩体材料都可引入到模型中， 例如弹性、
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粘弹性或断裂等均可考虑，故该法对块状结构、层状破裂或一般破裂结构岩体边坡比较合适。
并且，它利用显式时间差分法(动态差分法)求解动力平衡方程，求解非线性大位移与动力问题 比较容易。
离散元法在模拟过程中考虑了边坡失稳破坏的动态过程，允许岩土体存在滑动、平移、转 动和岩体的断裂及松散等复杂过程，具有宏观上的不连续性和单个岩块休运动的随机性，可以 较真实、动态地模拟边坡在形成和开挖过程中应力、位移和状态的变化，预测边坡的稳定性， 因此在岩质高边坡稳定性的研究中得到广泛的应用。
(4)拉格朗日元法
为了克服有限元等方法不能求解大变形问题的缺陷，人们根据有限差分法的原理，提出了 FLA徵值分析方法。该方法较有限元法能更好地考虑岩土体的不连续和大变形特性，求解速度 较快。缺点是计算边界、单元网格的划分带有很大的随意性。
(5)界面元法
界面元法是一种基于累积单元变形于界面的界面应力元法模型，建立适用于分析不连续、 非均匀、各向异性和各类非线性问题、场问题，以及能够完全模拟各类锚杆复杂空间布局和开 挖扰动的方法。
有限元法用于边坡稳定性分析优点
有限元法考虑了介质的变形特征，真实地反应了边坡的受力状态。它可以模拟连续介质， 也可以模拟不连续介质；能考虑边坡沿软弱结构面的破坏，也能分析边坡的整体稳定破坏。有 限元法可以模拟边坡的圆弧滑动破坏和非圆弧滑动破坏。同时它还能适应各种边界条件和不规 则几何形状，具有很广泛的适用性。
有限元法应用于边坡工程，有其独特的优越性。与一般解析方法相比，有限元法有以下优
点：
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(1)它考虑了岩体的应力-应变关系，求出每一单元的应力与变形，反映了岩体真实工作状
O
(2)与极限平衡法相比，不需要进行条间力的简化，岩体自始至终处于平衡状态。
(3)不需要像极限平衡法一样事先假定边坡的滑动面， 边坡的变形特性、