ANSYS课程作业-边坡稳定性分析
边坡稳定性分析
目录摘要 (IV)Abstract (V)第一章概况 (1)1.1贵阳龙洞堡见龙路住宅小区工程概况 (1)1.2 边坡概况 (1)1.2.1 边坡地段地物环境 (1)1.2.2 边坡形态及岩土构成 (1)1.2.3 边坡安全等级及勘察等级 (2)第二章水文地质条件及工程地质条件 (3)2.1工程地质条件 (3)2.1.1 地形地貌 (3)2.1.2 地质构造 (3)2.1.3 地震 (3)2.1.4 地层岩性 (3)2.1.5 不良地质现象 (5)2.2 水文地质条件 (6)2.2.1 气象条件 (6)2.2.2 水文地质条件 (6)2.2.3 降水及空气情况 (6)第三章稳定性分析 (7)3.1分析依据 (7)3.2定性分析与评价 (7)3.3稳定性评价 (8)3.4有限单元法及ANSYS的实现 .................... 错误！未定义书签。
3.4.1 有限元法 .................................................................................................... 错误！未定义书签。
3.4.2 ANSYS边坡分析........................................................................................ 错误！未定义书签。
3.4.3 ANSYS分析情况........................................................................................ 错误！未定义书签。
3.5 极限平衡法 (10)3.5.1 计算方法介绍 (10)3.5.2 相应计算公式 (10)3.5.3 理正计算图示 (11)3.5.4 理正计算分析 (13)3.5.5 计算结果分析 (19)第四章边坡支护设计 (20)4.1 支护方式综述 (20)4.1.1 锚杆 (20)4.1.2 格构锚固 (21)4.2工程地质条件及评价 (22)4.3 设计基本要求 (22)4.4设计依据 (22)4.5 计算方法及过程 (23)4.6 锚杆支护验算 (27)4.6.1 计算结果 (27)4.6.2 结果分析 (29)4.7支护结构 (29)4.7.1 支护概况 (29)4.7.2 支护方案图 (29)4.8 防水工程 (31)4.8.1 一般规定 (31)4.8.2 排水设计 (32)4.8.3 排水施工要求 (33)4.9其他说明 (34)第五章施工组织方案 (35)5.1施工准备 (35)5.2施工方案 (35)5.2.1 施工程序 (35)5.2.2 施工起点流向 (35)5.3施工方法及施工工艺 (36)5.3.1 坡面喷浆 (36)5.3.2 锚杆施工方法 (37)5.3.3 锚杆施工步骤 (37)5.4安全生产和文明施工措施 (38)5.4.1 安全生产保证措施 (38)5.4.2 施工现场的安全措施 (39)5.4.3 应急措施 (41)第六章结论及建议 (42)6.1结论 (42)6.2存在问题 (43)6.3建议 (43)参考文献 (45)致谢 (54)贵阳市龙洞堡见龙路东侧边坡支护设计摘要贵阳市龙洞堡见龙路东侧边坡开挖坡均在16m以上，为典型的反倾向层状结构岩质与土质混合高边坡，为了确保开挖后边坡的稳定,必须保持边坡岩体（土体）有足够的稳定性,通过对边坡进行稳定性分析及安全系数的计算，设计合理的支护措施并计算支护的合理性，以达到边坡支护设计的最终目的。
第4章ANSYS边坡工程应用实例分析
本章首先对边坡工程进行了概述，然后介绍了ANSYS 模拟边坡稳定性分析的步骤，最后用实例详细介绍了ANSYS 进行边坡稳定性分析的全过程。
内容 提要 第4章 ANSYS 边坡工程应用实例分析本章重点边坡工程概述 ANSYS 边坡稳定性分析步骤ANSYS 边坡稳定性实例分析本章典型效果图4.1 边坡工程概述4.1.1 边坡工程边坡指地壳表部一切具有侧向临空面的地质体，是坡面、坡顶及其下部一定深度坡体的总称。
坡面与坡顶面下部至坡脚高程的岩体称为坡体。
倾斜的地面称为斜坡，铁路、公路建筑施工中，所形成的路堤斜坡称为路堤边坡；开挖路堑所形成的斜坡称为路堑边坡；水利、市政或露天煤矿等工程开挖施工所形成的斜坡也称为边坡；这些对应工程就称为边坡工程对边坡工程进行地质分类时，考虑了下述各点。
首先，按其物质组成，即按组成边坡的地层和岩性，可以分为岩质边坡和土质边坡(后者包括黄土边坡、砂土边坡、土石混合边坡)。
地层和岩性是决定边坡工程地质特征的基本因素之一，也是研究区域性边坡稳定问题的主要依据.其次，再按边坡的结构状况进行分类。
因为在岩性相同的条件下，坡体结构是决定边坡稳定状况的主要因素，它直接关系到边坡稳定性的评价和处理方法。
最后，如果边坡已经变形，再按其主要变形形式进行划分。
即边坡类属的称谓顺序是:岩性—结构—变形。
边坡工程对国民经济建设有重要的影响：在铁路、公路与水利建设中，边坡修建是不可避免的，边坡的稳定性严重影响到铁路、公路与水利工程的施工安全、运营安全以及建设成本。
在路堤施工中，在路堤高度一定条件下，坡角越大，路基所占面积就越小，反之越大。
在山区，坡角越大，则路堤所需填方量越少。
因此，很有必要对边坡稳定性进行分析，4.1.2 边坡变形破坏基本原理4.1.2.1 应力分布状态边坡从其形成开始，就处于各种应力作用(自重应力、构造应力、热应力等)之下。
在边坡的发展变化过程中，由于边坡形态和结构的不断改变以及自然和人为营力的作用，边坡的应力状态也随之调整改变。
基于ANSYS平台的FLAC3D顺层岩质高边坡开挖稳定性分析
基于 ANSYS平台的 FLAC3D顺层岩质高边坡开挖稳定性分析摘要：文章运用FLAC3D有限差分软件中Mohr-Coulomb 本构模型对某场地顺层岩质高边坡分步开挖进行模拟，揭示坡体的整体变形和应力应变特征发展过程，对边坡开挖稳定性做出评价。
结果表明坡脚和开挖临空面应力相对集中，自上而下开挖至第七级台阶处位移突增，边坡处于不稳定状态。
关键词：顺层岩质高边坡；ANSYS；FLAC3D；稳定性分析1引言顺层岩质高边坡作为边坡的一种特殊形式，是很容易发生变形破坏的一种边坡类型，使得顺层岩质高边坡的失稳问题成为工程地质学和岩石力学领域内亟待解决的问题之一［1】。
FLAC3D数值模拟方法全面满足了静力许可、应变相容和应力、应变之间的本构关系。
同时，采用数值分析方法可以不受边坡不规则的几何形状和材料的不均匀性的限制，这是比较理想的分析边坡应力变形和稳定性的手段。
在运用FLAC3D对边坡进行稳定性数值模拟分析时，通常要对实体对象经过适当简化建立相应的三维计算模型。
然而FLAC3D在前期处理建模以及网格划分方面却一直很不方便,特别是遇到地层比较复杂和边界不规则时，在创建模型时就十分困难，不易控制网格点数据，不能完全创建真实的地质模型［2】。
ANSYS可以自上而下直接建立实体模型，还可以通过自下而上依次生成点、线、面和体，从而创建真实的实体模型［4】。
对于创建好的实体模型的网格划分，ANSYS提供了功能强大的控制工具，比如单元大小和形状的控制、网格的划分类型以及网格的清除和细化［5］。
因此，在需要建立比较复杂的地质模型时，可以采用建模与网格划分功能强大的ANSYS软件建立相应的数值模型，再导入FLAC3D中进行分析，这样就可以明显降低了前期建模的难度［6］。
2工程地质概况场地整体地形情况为西高东低，四周高中间低，场平过后场地将形成约10个高边坡，最大边坡高度超过90m。
特别是南侧高边坡，为顺向边坡，边坡软弱结构面较多，层面存在泥化现象,岩体较破碎，边坡开挖后容易引起岩体滑动,造成边坡失稳。
用ANSYS分析边坡稳定性
用ANSYS分析边坡稳定性提纲：第一章：绪论1.1 研究背景及意义1.2 国内外研究现状及进展1.3 研究内容和目的1.4 论文结构安排第二章：边坡稳定性分析方法及原理2.1 边坡稳定性分析方法概述2.2 常用边坡稳定分析软件简介2.3 复杂地形边坡分析方法2.4 常用岩土参数测定方法第三章：基岩边坡稳定性分析3.1 基岩边坡的稳定性分析3.2 基岩边坡的模型建立3.3 基岩边坡的计算第四章：典型边坡案例分析4.1 案例选取理由及数据来源4.2 案例基本情况介绍4.3 数值计算结果分析4.4 结果分析和比较第五章：结论与展望5.1 研究结论5.2 研究不足和未来研究方向5.3 工程实践中的应用5.4 论文总结与展望以上是一篇用ANSYS分析边坡稳定性的论文提纲，涵盖了绪论、边坡稳定性分析方法及原理、基岩边坡稳定性分析、典型边坡案例分析和结论与展望五个章节。
其中，绪论阐述了研究的背景、意义以及研究目的和内容，为后续的分析工作打下基础。
在边坡稳定性分析方法及原理章节中，详细介绍常用的边坡稳定分析方法和软件，以及复杂地形边坡分析方法和岩土参数测定方法。
第三章以基岩边坡为例，介绍了基岩边坡的稳定性分析及其模型建立和计算。
第四章选取典型边坡案例进行分析，对比结果，进一步验证本文方法的可行性。
最后，结论与展望章节总结了本文研究的结论和展望未来的研究方向，为工程实践提供参考。
第一章：绪论1.1 研究背景及意义在建设工程和地质灾害监测过程中，边坡是一种常见的岩土工程地质体。
针对边坡的稳定性分析，可以提前发现潜在的危险，掌握岩土地质构造，确定合适的工程措施和预防措施，有效保障人民生命和财产的安全，减少工程投入，推进工程建设。
因此，研究边坡的稳定性，对岩土工程领域的实践具有十分重要的实际意义。
1.2 国内外研究现状及进展近年来，岩土工程领域的研究在发展，已经出现了多种边坡稳定性分析方法。
数据智能算法在数据分析和识别矿井边坡稳定性方面得到了广泛应用，例如神经网络，支持向量机，粒子群优化算法。
用ANSYS有限元法分析边坡稳定性的思考
用ANSYS有限元法分析边坡稳定性的思考发布时间：2021-07-08T07:42:19.893Z 来源：《防护工程》2021年7期作者：陈洁[导读] ：提出了ANSYS有限元法分析边坡稳定性的优点，使用ANSYS软件模拟典型天然边坡，为了提高仿真模拟的准确性和求解结果的准确度，提出在ANSYS软件中实体建模时在材料模型、几何模型和安全系数求解方面的思考。
针对实际边坡工程的ANSYS稳定性分析提出了一些问题和想法。
陈洁重庆交通大学河海学院重庆 400041摘要：提出了ANSYS有限元法分析边坡稳定性的优点，使用ANSYS软件模拟典型天然边坡，为了提高仿真模拟的准确性和求解结果的准确度，提出在ANSYS软件中实体建模时在材料模型、几何模型和安全系数求解方面的思考。
针对实际边坡工程的ANSYS稳定性分析提出了一些问题和想法。
关键词：边坡稳定；ANSYS；有限元1.ANSYS有限元法分析边坡稳定性的优点研究边坡稳定性问题可以大体分为极限平衡理论、室内模型研究和数值分析。
极限平衡理论不能考虑土体内部应力-应变的非线性关系，所求出的安全系数只能是假定滑落面的平均安全度。
求出的内力和反力不能代表实际产生的滑移变形的力，因此这个方法对于处理边坡稳定问题存在很大缺陷。
随着分析理论的不断完善，加之计算水平的不断发展，使有限元法有了越来越大的用武之地[1-2]。
用有限元研究边坡稳定性的优点如下：（1）破坏面的形状和位置不需要假定。
（2）有限元法有变形协调的本构关系。
（3）有限元法求解建议获得完整的应力、位移。
（4）有限元法可以考虑岩土体的不连续性，即非线性应力-应变。
2.ANSYS有限元法模拟边坡典型示例该边坡考虑弹性和塑性两种材料，边坡尺寸如图1所示。
图1边坡模型示意图计算模型为二维几何模型，模型先后建立了9个关键点、10条直线和3个面。
如图2所示。
图2 边坡网格模型示意图3.ANSYS实体建模中的思考尽管数值分析方法功能强大，但将其用于边坡稳定性分析现在也存在一些问题。
基于ANSYS有限元软件的边坡稳定性分析
基于ANSYS有限元软件的边坡稳定性分析摘要：随着计算力学、计算数学、工程管理学与计算机科学的快速发展，数值模拟的技术随之变得越来越成熟。
本文使用ANSYS有限元软件来模拟边坡，运用强度折减法，分析凝聚力和内摩擦角对边坡安全系数的影响，获得相应的位移云图。
把安全系数作为判断边坡稳定性的一个重要的指标，从而及时地发现和避免可能发生的滑坡、崩塌等自然灾害，尽可能地降低人民生命和财产的损失。
关键词：边坡；稳定性；有限元软件；数值模拟；强度折减法引言边坡是指地壳表面具有侧向临空面的地质体，由坡面、坡顶与其下方一定深度的岩土体构成。
边坡存在于大量的工程中，包括但不限于铁路、公路和水利工程等。
近年来，滑坡，泥石流，山体崩塌等灾害时有发生，严重危害了人民的生命及财产安全，给人们的生活造成了重大的威胁，边坡稳定成为社会各界广泛关注的一个问题。
不仅如此，边坡是否稳定会严重影响工程的施工安全、运营安全和建设成本，因此，边坡的稳定性有分析研究的充分必要。
运用数值模拟的方法研究边坡稳定性最早使用的就是有限元法，也是现在最常用的数值模拟方法。
有限元法充分考虑了介质的变形特征，能够正确地反应边坡的受力状态。
既能考虑到边坡沿软弱结构面破坏，还能分析边坡的整体稳定破坏。
1ANSYS有限元软件简介FEA(Finite Element Analysis)是一种高效的，常用的计算方法，它是将连续的对象离散化成若干个有限大小的单元体的集合，从而求解连续体的力学问题。
ANSYS有限元软件包含多中有限元分析类型，从简单的线性静态分析到复杂的非线性动态分析都能够进行计算求解。
2参数选取及计算模型建立2.1 选取背景参数本次数值模拟以国内某矿边坡为对象，采用有限元软件ANSYS分析该边坡结构在不同力学参数条件下的应力应变情况，并判断其稳定性。
边坡的材料属性如表1所示。
2.2 建立计算模型对于边坡这种纵向比较长的实体，计算模型可简化成平面应变问题，即认为边坡所受的外力不随Z轴变化，其在外力作用下所发生的位移和应变都只在自身平面内。
ANSYS边坡稳定性分析(1)
搜索、 谷歌搜索等。 在自定义在线调查问卷的调查结果中， 证实 喜欢本 了上面的观点。参与调查的学生有 52 个， 网络课程的占 88.46%，其中很喜欢的占 57.69%， 感觉一般的占 7.69%， 不喜欢的占 3.85%。由此可 见学生们对于信息技术与课程整合的态度还是持 肯定态度的。又进一步分析那些不喜欢网络课程 的学生， 发现他们大多数是成绩很好的学生， 在和 他们进行访谈后， 了解到， 他们之所以不喜欢， 是 他们已经习惯传统的教学方式，通过传统的教学 从这方面 方式， 他们也可以取得好的成绩 。所以， 来看， 信息技术与课程整合的成功与否， 也要考虑 学生的感受， 不能一味的使用信息技术手段， 而忽 略的传统的教育形式。 5 结论 信息技术和课程的有效整合， 可以提高教学 教学方法， 甚至在教育 质量和效益。在教学模式、 观念、 教学思想方面都是一种改革， 促进教育的发 展。 信息技术与课程整合的课题研究对信息技 术与课程整合来说虽然不是万能，但却可以在很 大程度上促进信息技术与课程的有效的整合， 它 像是一道指令，指挥着教师用心的去提高自身的 信息技术能力， 没有懈怠， 教师们积极运用信息技 术于课堂之上， 拓展学生的视野， 培养学生创造性 分析信息 、 处理信息 思维， 使得学生在获取信息 、 的能力方面有很大的提高，从而增强对当今信息 技术高速发展的现代社会的适应能力。
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笔者在 2009 年申请内蒙古自治区教育科学 规划课题 《信息技术与中小学学科教学整合的研 的子课题， 课题名称为 《Moodle 在高中历史教 究》 ， 作为课题负责人， 克服了重重困难， 学中的应用》 最终使得课题顺利开展。 因为是在内蒙，整体信息技术水平相对落 后， 要进行信息技术与课程整合的难度较大。 首先 是思想上难以更新观念， 所在地鄂尔多斯， 经济较 为发达， 硬件设备也较为先进， 但是在人们的思想 观念里，信息技术就是简单的为课堂教学的辅助 工具， 尤其是最开始在找参与课题的老师时， 多次 碰壁， 有经验的老师不愿参与或者不想冒险， 以免 影响班级成绩，在笔者向学科教师演示了 Moodle 的丰富功能后，最终找到的一位是很有冒险精神 并敢于创新的年轻的历史老师， 实验才得以开始 。 由此可见，信息技术与课程整合的最大阻力并不 全是来自外部， 而是有可能来自学科教师本身。 众所周知， 信息技术教师在中小学工作比较 繁琐，在课题批下几个月后课题研究都没有什么 实质性的进展，不过由于研究自治区电教馆文件 的安排， 课题研究必须要按照计划进度进行， 在实 课程资源库充实后， 尤其是对实验 验平台的搭建、 教师的信息技术能力培训后，实验教师能够自己 使用 Moodle 网络课程后， 课题研究才有了实质性 的进展。 如何让学生对本网络课程产生兴趣， 让实验 顺利的进行， 这是最关键的问题。 本着对学生在使 舒适的原则下， 完善了 Moodle 用本网络课程方便、 的部分功能， 如批量添加用户时， 用户名是学生的 学号，选课密钥是 353 （参加课题研究的班级是 353 班
基于ANSYS的土质边坡稳定性分析
%&'()*++, 安徽建筑
图 2 有限元模型
图 4 加固后边坡塑形应变云图
通过不断增大折减系数对边坡进行稳定性分析，
. A得l到l 不R同ig折h减ts系数Re下s的er边v坡ed塑.形应变云图。图 3为 F
分别是 1.20、1.30、1.40、1.50时边坡塑形应变云图，由 图可知随着 F的增加，边坡最大位移不断增加，边坡 塑性区不断扩大最终延伸至坡顶使得边坡发生整体 失稳。经计算，边坡安全系数为 1.55，极限平衡状态下 最大位移为 0.410m，最大塑形应变为 0.044。利用锚 索对边坡进行加固，并在 F=1.55情况下进行计算，边 坡最大位移为 0.401m，最大塑形应变为 0.031。与未 加固相比，可发现塑形应变和最大位移均减小，边坡
稳定性得到提高。从图 4可看出锚索穿过滑动面,限 制是塑性区的发展。采用强度折减法，当 F=1.78时边 坡塑形区发生贯通，故加固后边坡安全系数为 1.78。 相比自然条件下，边坡安全系数有较大的提高，说明 采用锚索加固边坡是有效的。同时，可以发现，采用锚 索加固后，塑形区变深，说明锚索的设置可以有效发 挥深部土体的抗滑稳定性，从而提高边坡稳定性。
8.0
0.28 17 35
中风化凝灰岩 23.7
3.3×103
0.30 42 37
锚索
25.0
2.8×104
0.26 -
-
由于边坡沿其长度方向延伸很长，且其横截面和 '+%
受力情况不沿长度变化，可简化为平面应变问题来建 立模型。对边坡土体采用具有 8节点的 PLANE82单 元进行模拟，材料本构模型为理想弹塑性模型，屈服 准则选用摩尔 -库仑等面积 DP圆（DP3）；锚索采用 LINK1单元[6-7]。侧边界只对水平方向进行约束，底边 界在水平和竖直方向都进行约束，模型的上部边界取 为自由面。
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边坡稳定性分析、问题描述
边坡围岩分别选择3种材料，用强度折减法判断稳定性及安全系数。
、建模
三、材料参数
单元类型：PLANE82
受力状态：平面应变Plain strain
四、载荷
1. 位移条件
两侧边约束X方向位移，底边约束X、Y方向位移。
2. 受力条件
重力10g/cm2
1
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U
五、结果分析
1•收敛结果
ANSYS
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13:03:04
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伴随强度折减系数的增加，边坡的塑性应变增大，塑性区也随之扩大，当塑性区发展成一个贯通区域，边坡就不稳定，此时求解也不收敛。
与此同时，边坡水平位移也变大。
因此, 主要通过观察后处理中边坡变形图、应力图、塑形区来判断稳定性与否。
2. F=1.0结果分析
F=1.0时边坡变形图
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F=1.0时边坡X方向位移云图
F=1.0时边坡X方向应力云图
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F=1.0时边坡塑性变形云图
此时边坡坡趾处有微小塑性应变，塑性区范围较小。
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边坡水平方向最大位移为
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3. F=1.2结果分析
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F=1.2时边坡X 方向应力云图
F=1.2时边坡塑性变形云图
边坡塑性区进一步扩大，在边坡右侧边界出现塑性区。
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F=1.4时边坡塑性变形云图
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模型中塑形区发展，坡趾处塑性区进一步扩大。
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F=1.6时边坡变形图
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水平位移下降为105.874，说明边坡开始破坏。
F=1.6时边坡X 方向应力云图
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F=1.6时边坡塑性变形图
坡趾处明显塑性变形进一步向坡顶扩大。
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水平位移急剧下降为68.264mm，说明边坡已破坏。
F=1.8时边坡X方向应力云图
F=1.8时边坡塑性变形图
塑形区贯穿到坡顶，破坏。
7•总结
1 ）从边坡模型变形图分析，随着强度折减系数的增加，边坡变形加大，当F=1.8时，解不收敛，此时边坡破坏面近似圆弧形，说明此时边坡已经不安全。
2 ）从边坡水平方向位移云图分析，随着强度折减系数的增加，水平位移波动很大，刚开始水平位移慢慢增大，当F=1.6之后，边坡模型的水平位移减小。
3 ）从塑性应变云图分析，塑性应变逐渐增大，坡趾处应变最大。
边坡安全系数可以取1.6。