Plaxis3D LE边坡多平面稳定性分析(Multi-Plane Analysis)

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1 引言

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二维极限平衡分析通过指定边坡面的朝向(从左到右或从右到左)来确定滑动面的滑动方向，但三维边坡，如典型的采矿工程边坡模型是一个封闭的几何体，没有特定的边坡面朝向，因此判别三维边坡的滑动面朝向是一个复杂的过程，最直接的方法是环绕整个边坡体一段一段地计算安全系数，然后通过比较找出最小安全系数的滑动面。在【边坡稳定性分析---SLIDE3与SLOPE3D的比较】中，对一个采矿边坡比较了Slide3和SLOPE3D的分析，结果显示，最小的安全系数值基本接近，对应的滑动面基本上在同一位置，如下图所示。

SLIDE3能够自动确定出多个最小滑动面，而SLOPE3D由于刚刚研发，目前还没有这样的功能，在【初识三维极限平衡边坡稳定性分析模块SLOPE3D (1)】一文的2.2节Slip Surface中，我以为“No. of critical slip surfaces to store”指的是搜索多个滑动面的意思，但试验结果显示得不出多个滑动面，可能我的理解有误，也可能是操作不正确，待以后再作深入探索。

本文使用三维极限平衡软件Plaxis3D LE对上述边坡进行稳定性分析，特别讨论了如何使用多平面分析(Multi-Plane Analysis)来确定边坡的最小滑动面，包括如下内容：

(1) 问题的提出---计算结果出现了不合理的状况

(2) 原因分析---分析了出现问题的原因及解决方法

(3) 多平面分析---对该边坡进行了多平面分析

(4) 结果比较---SLIDE3，SLOPE3D和Plaxis3D LE三个计算结果的综合比较

2 问题的提出

操作思路与前文类似，即把Slide3产生的几何模型导入到Plaxis3D LE。不幸的是Plaxis3D LE不能直接输入任何一种导出文件，包括obj, stl, dxf, dwg, step, iges【多种岩土数值模拟软件导入Cubit四面体网格(tetmesh)的测试；二维和三维边坡稳定性多模态优化(Multi-Modal Optimization)】。因为Plaxis3D LE接受导入的是定义范围的数据(region data)，而不是曲面数据(surface data)。

因此我们需要先把模型导入到Plaxis Designer，然后从Plaxis Designer生成Plaixs3D LE模型。本文省略了在Plaxis Designer产生计算模型的过程，直接讨论Plaxis3D LE，关于Plaxis Designer的相关使用，参看下面的链接，

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PLAXIS Designer (1)---概论和基本概念
二维和三维边坡稳定性多模态优化(Multi-Modal Optimization)
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多种岩土数值模拟软件导入Cubit四面体网格(tetmesh)的测试

在设置了相同的计算条件后，Plaxis3D LE得出的安全系数FOS=0.96，如下图所示。如果与引言中图示的Slide3和SLOPE3D结果作比较，就会发现Plaxis3D LE没能得出最小的滑动面和安全系数。下面首先分析了出现这种情况的原因，然后通过使用多平面分析(Multi-Plane Analysis)技术解决这个问题，最后再与Slide3和SLOPE3D结果作比较。

来源：计算岩土力学

岩土试验曲面 PLAXIS

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首次发布时间：2023-04-18