[发明专利]一种以变形量为失稳判据的开挖土体稳定性分析方法

摘要

本发明公开了一种以变形量为失稳判据的开挖土体稳定性分析方法，包括以下步骤：1）建立能反映开挖边坡土体应力变形规律的土体弹塑性本构模型，通过有限元计算、分析，确定开挖边坡典型特征点位置位移变形量与开挖边坡内在稳定性之间的关系，并确定开挖边坡不同阶段的稳定性安全系数；2）采用传统的极限平衡法验证可靠性；3）对开挖边坡典型特征点位置位移变形量进行归一化处理，获得归一化变形参量，建立归一化变形参量和开挖边坡内在稳定性之间的关系；4）开展现场监测开挖边坡的实际变形量，根据该关系，确定并监控开挖边坡内在稳定性。采用有限元强度折减法对边坡进行应力变形分析，将边坡的变形量进行归一化处理后与其稳定性联系起来。

主权项

1.一种以变形量为失稳判据的开挖土体稳定性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：1)建立能反映开挖边坡土体应力变形规律的土体弹塑性本构模型，通过有限元计算，对开挖边坡土体应力变形规律进行分析，确定开挖边坡典型特征点位置位移变形量与开挖边坡内在稳定性之间的关系，并确定开挖边坡不同阶段的稳定性安全系数；2)将开挖边坡不同阶段的稳定性安全系数与采用传统的极限平衡法计算所得的开挖边坡稳定性结果进行比较，验证开挖边坡不同阶段的稳定性安全系数的可靠性；3)对开挖边坡典型特征点位置位移变形量进行归一化处理，获得归一化变形参量，并以归一化变形参量为基础为失稳判据的稳定判断标准，建立归一化变形参量和开挖边坡内在稳定性之间的关系；4)开展现场监测开挖边坡的实际变形量，根据归一化变形参量和开挖边坡内在稳定性之间的关系，通过查询与实际变形量相等或相近的归一化变形参量，确定并监控开挖边坡内在稳定性；所述步骤1)中的确定开挖边坡典型特征点位置位移变形量与开挖边坡内在稳定性之间的关系，并确定开挖边坡不同阶段的稳定性安全系数，具体为，利用有限元强度折减法，采用典型特征点位移突变与塑性区贯通相结合的方法来分析开挖边坡内在稳定性，分别作出折减系数与坡顶点、坡中点、破脚点位置的水平位移关系图，从而确定开挖边坡不同阶段的稳定性安全系数；其中，挖边坡内在稳定性的失稳判据为，定义应力差χ，其中，c为凝聚力，为内摩擦角，σ₁为大主应力，σ₃为小主应力；将单元数值试验获得的室内试验结果带入计算应力差，并判断应力差是否大于零；当应力差χ＞0时，则单元未破坏；当从坡脚到坡顶的所有单元的应力差χ≤0时，即为边坡极限平衡状态，则边坡破坏，在滑动面上的土体单元剪应力全部达到了剪应力的极限状态。