确定临界地震系数---极限平衡和数值模拟的比较

1. 引言

使用临界地震系数判别地震载荷作用下的边坡稳定性是实践岩土工程中一种简单有效的方法，在过去的公 众 号文章中采用极限平衡方法对岩石边坡和尾矿坝的稳定性作过多次讨论。本文讨论了使用数值模拟方法确定临界地震系数，并于极限平衡的结果作了比较。

2. 模型建立

一个简单的仅由一种材料组成的边坡模型，材料密度20kN/m^3, 采用Mohr-Coulomb模型，粘结力25kPa,内摩擦角30°，边坡高度25m，边坡角19°。

3. 极限平衡解

使用了三种方法计算临界地震系数：Bishop, Spencer和M-P, 滑动面搜索方法采用布谷鸟算法，计算的临界地震系数分别为：0.425, 0.431和0.424, Spencer方法计算的滑动面如下图所示。

4. 数值模拟解

Plaxis不能直接给出临界地震系数的值，必须在计算完成之后使用下式手动计算。

使用上述极限平衡的计算结果0.43作为Plaxis的水平加速度值，剪应变的分布如下图所示。结果不象预期的那样，感觉很奇怪。虽然目前没有确切的证据，但感觉Plaxis在处理伪静态分析上的算法似乎有些问题。

使用极限上限解计算的临界地震系数为0.438，与极限平衡计算的0.431比较接近，下图所示的剪应变的分布。