PDF《有限元超载作用下土质边坡失稳与破坏模式分析_有限元》

4 坡面施加均布荷载条件下边坡稳定性分析 图7 ( a ) ~( g) 为边坡坡面施加均布荷载1

0 0~

11 0 0k P a的位移破坏趋势图, 通过计算得到的边坡 安全系数依次为2.

285、

2 .

6 7

0、

2 .

3 1

0、

1 .

7 8

5、

1 .

3 6

0、

1 .

0 2

0、

0 .

9 6 0, 边坡的安全系数是先增大后减 小, 边坡潜在滑动面先略有下移然后逐步上移. 对比分析表明, 随着坡面法向荷载的逐步增加, 边坡的的稳定性先略有提高, 随后逐渐降低.当坡 面均布荷载从1

0 0k P a增加至2

0 0k P a时, 边坡的 安全系数由2 .

2 8

5 增大至2 .

6 7 0, 此时边坡潜在滑 动面的位置略有下移, 边坡趋于更加稳定, 这是由于 坡面施加向内的法向均布荷载起到了对边坡变形进 行约束的作用.但当继续增加坡面荷载时, 边坡的 稳定性逐渐降低, 边坡潜在滑动面的位置由深层逐 渐上移;

当坡面荷载增加到11

0 0k P a时, 安全系数 为0 .

9 6 0, 安全系数小于1, 边坡失稳表现出典型的

0 5

3 西安理工大学学报(

2 0

1 5 ) 第3 1卷第3期 局部失稳模式. 值得注意的是, 坡面超载作用下, 在一定 范围 内的坡面 荷载会对边坡起一定的约束作用, 会使边坡的稳 定性略有提高;

但在较大的坡面超载作用下, 边坡 的安全系数最终会逐渐减小直至边坡发生局部失稳.

2

5 坡面、 坡顶同步施加荷载时边坡稳定性分析 图8 ( a ) ~( e ) 为边坡坡面、 坡顶同步施加均布 荷载1

0 0~18

0 0k P a的位移破坏趋势图, 通过计算 得到的边坡安全 系数 依次 为1.

990、

2 .

2 5

0、

2 .

3 6

0、

2 .

3 1

0、

1 .

7 9 0, 边坡 安全系数先逐步增大后逐步减小, 边坡坡底地基变形较大且较为集中. 图8 工况3中边坡位移破坏趋势图 F i g .

8 T h e t r e n df i g u r e so fd i s p l a c e m e n t f a i l u r e i nc a s e3 当坡面、 坡顶同步施加较小的均布荷载时, 边坡 的安全系数较大, 边坡稳定且潜在滑动面位置较深;

当坡面、 坡顶同步施加的均布荷载增大至18

0 0k P a 时, 边坡的安全系数为1 .

7 9 0, 边坡稳定且潜在滑动 面位置较深, 位于坡脚底部. 对比分析表明, 随着坡面、 坡顶均布荷载的同步 增加, 边坡的安全系数并不是呈现单一上升或下降 的趋势, 而是在局部范围内有明显上升, 由于边坡同 时受到坡面坡顶的约束变形作用, 此时边坡更加趋 于稳定;

但是当坡面坡顶荷载增加到一定程度时, 安 全系数又逐渐下降, 边坡失稳表现为坡底地基变形 较大且较为集中, 仍可能发生坡底局部失稳破坏.

3 结论通过土质边坡分析了坡面、 坡顶加载变化对边 坡失稳破坏模式的影响规律, 可以得出如下结论:

1 )坡面、 坡顶超载作用可能会导致土质边坡发 生失稳破坏, 但不同超载作用下, 土质边坡的破坏模 式有所不同.

2 )坡顶超载对于边坡的稳定性影响较大, 在坡 顶超载作用下, 边坡的安全系数随着坡顶荷载的增 加而降低, 潜在滑动面上移, 边坡失稳逐渐发展为局 部失稳破坏模式.

3 )在坡面超载作用下, 当坡面荷载较小时, 边 坡的安全系数较大, 边坡稳定且潜在滑动面位置较 深;

当荷载较大时, 安全系数降低, 潜在滑动面上移, 坡顶可能会发生局部失稳破坏.

4 )坡面、 坡顶同步施加均布荷载, 在一定范围 内使得边坡更加趋于稳定, 但是当荷载达到一定程 度时, 安全系数也会降低, 坡底地基土体变形较大且 较为集中, 可能发生坡底局部失稳破坏. 参考文献: [