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6.6 基于有限单元法的边坡稳定分析在线视频

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6.6 基于有限单元法的边坡稳定分析课程教案、知识点、字幕

这一节介绍

基于有限单元法的边坡稳定分析

对于极限平衡法和极限分析方法

极限分析方法代表性的是上下限定理

它们都是试图避开本构关系

这样仅需强度指标

就可以得到安全系数或临界荷载

对于有限元单元法

它离不开本构关系

有限单元法计算安全系数的常用方法是这样的

第1类方法:最直观

也是最原始的方法

对应某一滑动面计算各点应力

将有限元计算出的应力代入滑动面

计算对应滑动面上的安全系数

安全系数一般按下式计算

也可以计算点安全系数

比如可以用应力水平的倒数作为安全系数

点安全系数的好处

是可以绘制等值线

知道全局的安全情况

但点的安全系数

和结构整体的安全系数是不同的

咱们这个的滑体和滑动面

针对的是结构问题

所以点安全系数本身是有缺陷的

另外

上面用滑动面上抗剪强度

与剪应力的代数累加也不甚合理

第2类方法

应该说是考虑力的方向的方法

其中之一是矢量和法

它是用抗剪强度和剪应力的矢量分别相加

投影到某个方向上来计算安全系数

是葛修润院士提出的

还有一种方法

基于失稳加速度的方法

是我本人最近提出的

它的原理是对抗剪强度用F进行折减

使得失稳加速度的模最小

对应的F就是安全系数

按这种方法来求取安全系数

理论上更严密

感兴趣可以看下面这篇文献

第3类方法

就是强度折减法

前面的几种方法

利用的其实是正常工作状态下的应力状态

强度折减法

它利用的是接近破坏下的应力状态

具体方法是这样的

将c和φ折减

变为ce=c/F

tanφe=tanφ/F

改变折减系数F

计算边坡的受力变形情况

直到临界状态或者说直到破坏

此时对应的折减系数就是最小安全系数

下面这两个图就是一个加筋土边坡

计算得到的土和筋材的塑性区等值线云图

怎么算是到了破坏

有三个标准

破坏单元连通 计算不收敛

或者特征点位移突变则认为边坡破坏

三个标准其实都不好掌握

与软件有关

与人有关

破坏单元连通

往往还能再折减下去

因此得到的安全系数偏小

计算不收敛依赖软件和收敛的误差标准的设定

至于特征点位移突变

特征点一般选在坡顶

突变一般不好判断

因为有的是光滑过渡

看不出明显的突变点

因此算的结果人为因素较大

有限元法方法的优点

强度折减法不必假定滑动面或应力场

能够直接求解

至少有利于找出可能破坏的区域

便于常规方法对最小安全系数的搜索

缺点是 需要土的本构关系

尤其单元屈服后的本构关系

数学上的计算手段比较复杂

材料非均质情况

如有混凝土 土 界面单元等共存时

计算可能比较困难

总的来说

有限元法计算安全系数

应当是最终的发展方向

但有赖于对土体

从正常工作状态

过渡到临近破坏状态时

受力变形性状的进一步认识

最后给大家看几个算例

这是河堤节点桥施工临时排架

除了考虑排架地基的承载力问题外

还要看整体荷载下边坡会不会失稳

这个就与边坡稳定分析有关了

也就是说

不要只看地基承载力

还要看整体的稳定性

这是第二个例子

是一个实际的渠道工程滑坡案例

上面是坡顶破坏情况

下面是坡底

已经隆起了

滑坡原因是地下水的浸润线偏高

当时在现场测出了滑动面

在坡顶和坡底的位置

我们进行稳定分析

计算过这两个位置点的最小安全系数和滑动面

搜索过这两点的最小安全系数

也用来反算强度参数

结合试验室测得的参数互相参考着反算

这是计算得到的滑动面

后来

他们又测出了滑动面中间一点的位置

有了三个点

就可以确定实际的滑动面了

发现与计算结果是比较一致的

这个算例的特点

是提供了滑动面上两个点的位置信息

我们就有的放矢

搜索过这两个点的最小安全系数和滑动面

如果提供三个点

滑动面就确定了

直接算这个滑动面的安全系数就可以

反过来

如果没有滑动面信息

我们也有办法求解

我们可以进行全域搜索和判断

总之

要学会灵活地 充分地利用相关信息

和所学过的知识

这是第三个例子

这是一个降雨引起边坡失稳的模型试验

右边是照片

显示的是水上的部分

左边这个简图展示的是全部

可以看到上面边坡的部分比较缓

在降雨作用下土冲到下面水中

但是土一到水下

坡度突然变陡了

大家看是什么原因

本来以为在水下泡着

应该坡度更缓或者与上面差不多

为什么反而更陡

原因是

上面有水流冲蚀

以及渗流的影响

对边坡稳定不利

但在下面

水位以下

有右边的水体的作用

它的渗流和冲蚀作用都减弱了

所以边坡突然变陡了

这有什么意义

说明了什么问题

它解释了

为什么在一些河边

会存在一些深潭

人们会突然掉到水里

原因就是水面以上边坡比较缓

水面下面因为稳定性有时更好些

更陡的坡也能站得住

像图中这种情况

所以水深可能发生突变

导致人一下子掉到水里

所以

土力学与我们日常生活是息息相关的

在学习中要用心观察

灵活运用

高等土力学课程列表:

第0章 绪论

-0.1 岩土工程的学科特点与发展

--0.1.1 岩土工程的学科特点与发展1

--0.1.2 岩土工程的学科特点与发展2

--0.1.3 岩土工程的学科特点与发展3

-0.2 土力学学科的发展历史

--0.2.1 土力学学科的发展历史1

--0.2.2 土力学学科的发展历史2

-0.3 岩土工程实践的发展

--0.3.1 岩土工程实践的发展1

--0.3.2 岩土工程实践的发展2

-0.4 理论与工程的检验

--0.4 理论与工程的检验

-0.5 岩土工程的可持续发展

--0.5 岩土工程的可持续发展

-第0章 绪论-作业

第1章 土工试验及测试

-1.0 概述

--1.0 概述

--1.0 概述-作业

-1.1 室内试验

--1.1.1 室内试验1

--1.1.2 室内试验2

--1.1.3 室内试验3

--1.1.4 室内试验4

--1.1.5 室内试验5

--1.1.6 室内试验6

--1.1 室内试验-作业

-1.2 模型试验

--1.2 模型试验

--1.2 模型试验-作业

-1.3 原位测试与现场观测

--1.3 原位测试与现场观测

--1.3 原位测试与现场观测-作业

-1.4 试验的检验与验证

--1.4 试验的检验与验证

第2章 土的本构关系

-2.1 概述

--2.1 概述

--2.1 概述-作业

-2.2 应力和应变

--2.2 应力和应变

--2.2 应力和应变-作业

-2.3 土的应力变形特性

--2.3.1 土的应力变形特性1

--2.3.2 土的应力变形特性2

--2.3.3 土的应力变形特性3

--2.3.4 土的应力变形特性4

--2.3 土的应力变形特性-作业

-2.4 土的弹性模型

--2.4.1 土的弹性模型1

--2.4.2 土的弹性模型2

--2.4.3 土的弹性模型3

--2.4.4 土的弹性模型4

--2.4.5 土的弹性模型5

--2.4 土的弹性模型-作业

-2.5 土的弹塑性模型的一般原理

--2.5.1 土的弹塑性模型的一般原理1

--2.5.2 土的弹塑性模型的一般原理2

--2.5.3 土的弹塑性模型的一般原理3

--2.5.4 土的弹塑性模型的一般原理4

--2.5 土的弹塑性模型的一般原理-作业

-2.6 剑桥模型

--2.6.1 剑桥模型1

--2.6.2 剑桥模型2

--2.6.3 剑桥模型3

--2.6.4 剑桥模型4

--2.6 剑桥模型-习题

-2.7 其它典型弹塑性模型

--2.7.1 其它典型弹塑性模型1

--2.7.2 其它典型弹塑性模型2

--2.7.3 其它典型弹塑性模型3

--2.7 其它典型弹塑性模型-作业

第3章 土的强度

-3.1 概述

--3.1.1 概述1

--3.1.2 概述2

--3.1 概述-作业

-3.2 土的抗剪强度的机理

--3.2.1 土的抗剪强度的机理1

--3.2.2 土的抗剪强度的机理2

--3.2.3 土的抗剪强度的机理3

--3.2 土的抗剪强度的机理-作业

-3.3 土的强度与土的物理性质

--3.3.1 土的强度与土的物理性质1

--3.3.2 土的强度与土的物理性质2

--3.3 土的强度与土的物理性质-作业

-3.4 影响土的强度的外部因素

--3.4.1 影响土的强度的外部因素1

--3.4.2 影响土的强度的外部因素2

--3.4.3 影响土的强度的外部因素3

--3.4 影响土的强度的外部因素-作业

-3.5 土的排水与不排水强度

--3.5.1 土的排水与不排水强度1

--3.5.2 土的排水与不排水强度2

--3.5.3 土的排水与不排水强度3

--3.5.4 土的排水与不排水强度4

--3.5 土的排水与不排水强度-作业

-3.6 土的强度理论

--3.6.1 土的强度理论1

--3.6.2 土的强度理论2

--3.6.3 土的强度理论3

--3.6.4 土的强度理论4

--3.6 土的强度理论-作业

-3.7 黏性土的抗拉强度

--3.7 黏性土的抗拉强度

--3.7 黏性土的抗拉强度-作业

第4章 土中渗流

-4.1 概述

--4.1 概述

--4.1 概述-作业

-4.2 饱和土的渗透性和基本方程

--4.2.1 饱和土的渗透性和基本方程1

--4.2.2 饱和土的渗透性和基本方程2

--4.2.3 饱和土的渗透性和基本方程3

--4.2.4 饱和土的渗透性和基本方程4

--4.2.5 饱和土的渗透性和基本方程5

--4.2 饱和土的渗透性和基本方程-作业

-4.3 饱和土二维渗流和流网

--4.3.1 饱和土二维渗流和流网1

--4.3.2 饱和土二维渗流和流网2

--4.3.3 饱和土二维渗流和流网3

--4.3 饱和土二维渗流和流网-作业

-4.4 饱和渗流数值计算方法

--4.4.1 饱和渗流数值计算方法1

--4.4.2 饱和渗流数值计算方法2

--4.4.3 饱和渗流数值计算方法3

--4.4.4 饱和渗流数值计算方法4

--4.4 饱和渗流数值计算方法-作业

-4.5 非饱和土中水的形态和基质吸力

--4.5.1 非饱和土中水的形态和基质吸力1

--4.5.2 非饱和土中水的形态和基质吸力2

--4.5 非饱和土中水的形态和基质吸力-作业

-4.6 非饱和土土水特征曲线

--4.6.1 非饱和土土水特征曲线1

--4.6.2 非饱和土土水特征曲线2

--4.6.3 非饱和土土水特征曲线3

--4.6 非饱和土土水特征曲线-作业

-4.7 非饱和土的渗透性和数值计算

--4.7.1 非饱和土的渗透性和数值计算1

--4.7.2 非饱和土的渗透性和数值计算2

--4.7.3 非饱和土的渗透性和数值计算3

--4.7 非饱和土的渗透性和数值计算-作业

第5章 土的压缩与固结

-5.1 概述

--5.1 概述

-5.2 土的压缩与地基的沉降

--5.2.1 土的压缩与地基的沉降1

--5.2.2 土的压缩与地基的沉降2

--5.2 土的压缩与地基的沉降-作业

-5.3 地基沉降的计算方法

--5.3.1 地基沉降的计算方法1

--5.3.2 地基沉降的计算方法2

--5.3.3 地基沉降的计算方法3

--5.3 地基沉降的计算方法-作业

-5.4 单向固结的普遍方程及一般问题

--5.4.1 单向固结的普遍方程及一般问题1

--5.4.2 单向固结的普遍方程及一般问题2

--5.4.3 单向固结的普遍方程及一般问题3

--5.4 单向固结普遍方程及一般问题-作业

-5.5 土的三维固结理论

--5.5.1 土的三维固结理论1

--5.5.2 土的三维固结理论2

--5.5.3 土的三维固结理论3

--5.5.4 土的三维固结理论4

--5.5.5 土的三维固结理论5

--5.5.6 土的三维固结问题6

--5.5 土的三维固结理论-作业

-5.6 关于土体固结的其他问题简介

--5.6 关于土体固结的其他问题简介

--5.6 关于土体固结的其他问题简介-作业

第6章 边坡稳定分析

-6.1 概述

--6.1 概述

-6.2 边坡稳定分析方法

--6.2.1 边坡稳定分析方法1

--6.2.2 边坡稳定分析方法2

--6.2.3 边坡稳定分析方法3

--6.2.4 边坡稳定分析方法4

-6.3 最小安全系数和潜在滑动面的搜索方法

--6.3 最小安全系数和潜在滑动面的搜索方法

-6.4 极限平衡法边坡稳定分析的一些结论

--6.4 极限平衡法边坡稳定分析的一些结论

-6.5 塑性力学上下限定理简介

--6.5 塑性力学上下限定理简介

-6.6 基于有限单元法的边坡稳定分析

--6.6 基于有限单元法的边坡稳定分析

-6 边坡稳定分析-作业

6.6 基于有限单元法的边坡稳定分析笔记与讨论

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