基坑开挖对边坡稳定性的影响分析

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基坑开挖对边坡稳定性的影响分析

作者：刘世强丁佳攀何钰龙申杨凡

来源：《建材发展导向》2014年第03期

摘要：通过大型结构有限元分析软件ansys对一边坡进行稳定性分析，并通过杀死单元的方法来模拟边坡开挖。采用强度折减法来进行边坡稳定性分析，并且得到了边坡在开挖前后的x方向的位移变化以及塑性应变的变化。

关键词：边坡；基坑开挖；ansys

在边坡工程当中，在边坡上部进行基坑开挖是能够经常遇到的，这对于边坡来说既是一种卸载的过程，同时也是破坏了其原有结构的稳定。那么对于边坡的开挖进行稳定性分析是十分有必要的。本文立足于探求在边坡上进行基坑开挖前后的稳定性分析，采用有限元分析软件ansys对参考文献中国内某矿的边坡进行模型建立。

1 有限元模型的建立

本例所采用的边坡的单元是材料库中的PLANE82单元，边坡的实例选取国内某矿，边坡模型建立选用弹性和弹塑性两种材料，定义的两种边坡围岩截面的材料属性参数如表1

表1 边坡模型围岩材料属性参数

材料类别弹性模量/pa 泊松比v 容重kN/m3 粘聚力/pa 内摩擦角φ（。）

围岩1 3.2e+11 0.24 2700 - -

围岩2 3.0e+11 0.25 2500 9e+5 42

模型建立以后进行单元离散和网格划分对模型左右边界限制其水平位移，下边界限制其水平及竖向位移，施加自重作用。设置边坡稳定收敛条件，求解到不收敛为止。在对正常边坡求解完成以后，通过杀死单元的方法来模拟边坡上部的基坑开挖，使其在同等条件进行求解，一直到边坡不收敛为止。

2 有限元强度折减原理

在ansys对于平面应变下的强度问题，可以用Drucker—Prager法则来代替摩尔—库伦准则，而对于D—P法则模型需要三种材料的力学参数：粘聚力C、内摩擦角φ、膨胀角ψ，其中膨胀角ψ在本例中均设为0。而材料的粘聚力C和内摩擦角φ均使用强度折减法进行计算。

计算公式如下式所示：