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geostudio应力确定稳定性滑面及坡面非饱和入渗的相关疑问解答

5天前浏览22
     今晚分享结束了,在期间操作时遇到两个问题,这会一并解答,首先是geostudio采用有限元应力分析边坡稳定性的问题,本软件中解决思路与传统有限元软件不同,其提供的是一种“应力确定滑面”的方法,也就是利用sigma模块中的“原位”进行分析,仅分析出其应力分布,然后导入稳定性分析中应用这些应力分布,采用线弹性本构模型(摩尔库伦计算结果一样,因为仅分析应力分布,与c和φ值无关),计算获得每个网格单元中的x向、y向应力及切应力。在案例中,采用dawson模型(c值=12.38kpa,φ值为20°,容重为20kn/m3,弹性模量100Mpa,泊松比0.35),可知道在原位分析中可知道应力分布及坡脚应力集中情况,每个单元的应力导入极限平衡中可以计算得到每个条块底部中点的正应力和下滑剪应力,从而计算稳定系数。
          导入后计算稳定系数为1.074,相较极限平衡法标准计算结果(1.0)相差约7.4%(网格采用0.5m网格),主要原因如下:

不同方法计算的边坡安全系数余裕不同,主要跟沿滑面的正应力分布有关。图中描述了这个滑面的有限元方法和极限平衡法的正应力分布,坡脚正应力的显著差别是由该部位剪应力集中造成的。极限平衡法中的条块底部正应力主要是由条块的重量引起的,因此,极限平衡不能得到局部的剪应力集中,这是极限平衡法的一个局限。基于有限元应力法还有一个优点是可以观察每个土条的局部安全系数。从滑面第一个条块到最后一个条块的安全系数变化。而极限平衡法每一个条块安全系数都是一样的。但采用线弹性模型得到的条块局部安全系数是小于1的,这与实际不相符,因此建议采用摩尔库伦模型相对更好,但这几乎不影响计算结果,仅仅是理论上说不通。

     如果使用geostudio,SIGMA/W与SLOPE/W结合的方法是推荐采用的,能够克服传统的极限平衡法在某些状况下存在的数值收敛困难,但是泊松比的选择非常关键,因为软件中仅靠应力分布确定滑面。

     关于非饱和入渗,分享上我也说了,负孔隙水压力过大是有问题的,影响稳定性计算结果,因此建议还是分析渗流结果后根据浸润面分饱和和干燥区进行计算更贴近实际,否则无论是结合毛细水高度定义最大负水压力还是自动计算,稳定性结果均较难信服(主要根据不同的毛细水高度定义最大负水压力仍采用经验值,结果得出后,与基质吸力相关的摩擦角也是经验值)。另外非饱和入渗主要是边界条件一定要选对,降雨强度和渗透系数的关系决定是否用水头压力还是流量,这点是必须要关注的。  


来源:博强路基路面设计
GeoStudio理论
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首次发布时间:2025-04-24
最近编辑:5天前
博强路基路面
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