abaqus三维强度折减法
基于ABAQUS强度折减法分析库水位下降对边坡稳定性影响
基于ABAQUS强度折减法分析库水位下降对边坡稳定性影响郭飞;付调金;阮荣乾;管宏飞【摘要】Reservoir water level drawdown has become an inducing factor that affect the landslides which have reactivated since the reservoir impounding. According to the water scheduling solution in reservoir, using ABAQUS software to simulate the water level drawdown process of 175?45 m, considering the case of numerical method based on coupling theory of unsaturated-saturated seepage-stress field and stress field coupling theory effect. By using the strength reduction method, the effect on the stability of Shuping landslide is analyzed. The results show that: when the water lever of reservoir reduced from 175 m down to 145 m with the speed of 0.21 m/d, the front of Shuping landslide will produce some deformation, while there's basically no deformation in the back and centre. The Shuping landslide is in stable state at present, but with the repeated change in reservoir water level and rainfall, it could face the risk of instability. The research results will provide theoretical basis for landslide treatment design.%三峡水库自运行以来,库水下降成为滑坡复活的一个诱因.本文根据库区水位调度方案,利用ABAQUS软件模拟库水位在175～145m的下降过程,考虑饱和-非饱和渗流场与应力场耦合理论效应,并采用强度折减法分析库水下降对树坪滑坡稳定性的影响,分析结果表明:三峡水库以0.21 m/d的速度由175 m降至145m时,树坪滑坡前缘会产生一定的变形,滑坡后缘和中部,基本上未产生变形,目前树坪滑坡处于较稳定状态,但在库水反复变动及降雨作用下,可能会面临失稳的危险.其成果将为库区滑坡治理提供一定的理论依据.【期刊名称】《三峡大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(034)003【总页数】5页(P15-19)【关键词】库水下降;树坪滑坡;非饱和流固耦合;强度折减法;边坡稳定性【作者】郭飞;付调金;阮荣乾;管宏飞【作者单位】三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室,湖北宜昌 443002;长江三峡勘测研究院有限公司,武汉430074;水利部海委漳卫南运河乐陵河务局,山东德州 253600;三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室,湖北宜昌 443002【正文语种】中文【中图分类】TU457水是诱发滑坡的主要因素.据不完全统计，三峡库区在175m水位范围内共有大小滑坡2 000余个.在日本，大约60%的水库滑坡发生在库水位骤降时期，40%发生在水位上升时期，包括蓄水初期［1].库水位骤然下降时，由于坡体内地下水位下降相对滞后，导致坡体内产生超孔隙水压力，对滑坡的稳定性会产生不利影响，因此，三峡库区水位下降对滑坡稳定性的影响是当前滑坡研究领域十分重要的研究课题.目前对三峡库区滑坡稳定性评价和治理都是建立在饱和土假设基础上，对暴雨、库水位下降产生滑坡的机理研究较少，已有的工程设计均采用对暂态饱和区及暂态水压力进行假定的方法［2].同时，传统的极限平衡法难以有效地考虑水与岩土体的相互作用机理以及渗流场和应力场的耦合效应.基于饱和与非饱和的流固耦合理论的数值方法虽然能解决这些问题，但它是根据边坡的位移场、应力场、塑性区来间接地评价，不能直接给出安全系数以直观评价边坡稳定性.本文通过ABAQUS软件，考虑饱和与非饱和流固耦合效应的强度折减分析，可以直接获得一个安全系数，此方法不仅保持了有限元在模拟复杂问题上的优点，而且概念明确，结果直观，对实际边坡治理工程具有一定的参考意义.1 树坪滑坡概况树坪滑坡［3]位于湖北省秭归县沙镇溪镇长江干流南岸斜坡地段的古滑坡.上距沙镇溪镇千将坪滑坡约3km处，下距三峡工程三斗坪坝址47km.树坪滑坡属多期性巨型滑坡，它是由两个区块（见图1中区块1和区块2）组成，物质组成较复杂（见图2），树坪滑坡区块1大致可以分为滑体、滑带、滑床3部分，其中滑体有两种组成物质.图1 树坪滑坡全貌滑体1为坡积物（Qdl），主要为粉质粘土层夹碎块石，碎块石多呈次棱角状，以粉砂岩、泥质粉砂岩为主，结构松散～稍密，透水性较差.图2 树坪滑坡工程地质剖面图滑体2为滑坡堆积物（Qdel），主要为碎块石粘土层，碎块石成分主要为泥质粉砂岩、泥灰岩和灰岩.土为壤土、粉质粘土，填充于碎块石中，结构不均匀，稍密，滑体堆积物结构松散，透水性较好.滑带为紫红色角砾石土层，较湿，结构紧密，土可塑.碎石呈次棱角状～次园状，碎石上可见擦痕，土层中可见明显揉皱、光滑镜面.滑带埋深较大，层厚一般在10～20cm.滑床主要为巴东组砂岩夹薄层泥页岩，岩层倾向山里，岩层产状：120～173°，倾角9～38°，滑床基岩稳定，未见滑动现象.滑坡体形态总下陡上缓斜坡，坡度22～35°，滑体厚40～70m，体积约2.0×107 m3.滑体前缘突入长江，剪出口高程约65～68m，滑坡的高程为65～500m，纵长800m，横宽700～900m.自2003年6月三峡水库第一次蓄水至高程135 m后，库区发生大量的滑坡复活及失稳现象.2004年1月，树坪滑坡出现多处变形，宏观变形以地面裂缝和房屋开裂为主.根据地质勘察结果，坡体侧缘剪切带内出现新鲜错位，江面以下剪出口处，特别是在降雨时节，江面出现大面积浑水现象.但根据自动位移计的监测资料表明，目前树坪滑坡处于较稳定状态.2 库水下降饱和与非饱和流固耦合数值模拟2.1 滑坡饱和与非饱和渗流场与应力场耦合模型［4]由应力场平衡方程（1）和非饱和渗流场连续方程（2）共同组成了流固耦合问题的控制方程组：其中，方程（1）中IN是内力矩阵，IP是外力矩阵，此方程由虚功原理推导简化而来.流固耦合数学模型的求解，还需要有相应的定解条件，即确定模型的边界条件和初始条件才能求解.本文研究库水下降对滑坡的影响作用，其边界条件需满足方程（3）和方程（4）：其中，方程（3）为水头边界条件，方程（4）为初始孔隙水压力的分布函数.该方程组还需同时满足以下初始条件：位移边界条件，即U＝u（x，y，z）；初始时刻（t＝0），位移或质点速度的初始值.将流固耦合控制方程组（1）、（2）与在库水下降时相应的渗流场与应力场边界条件和初始条件相结合，就可得到解决非饱和流固耦合问题的控制方程，然后便可求解方程组.2.2 计算模型确定根据树坪滑坡的野外地质勘察和钻孔资料，选择计算剖面如图3所示，该剖面为树坪滑坡1号块体的主滑方向，沿该方向上布置有日本坂田电机株式会社生产的自动位移计，计算模型尺寸为：X方向上最大长度为946m（0＜X＜946m），模型后缘Y方向上最大高程为468m（0＜Y＜468m），前缘Y方向上45m.采用ABAQUS数值计算软件进行工况模拟，计算域包含滑体、滑带和基岩，整个计算域剖分网络单元12 390个，结点共25 330个.图3 树坪滑坡计算模型约束边界条件：左右边界约束水平位移，下边界约束水平和竖直位移，上边界自由. 渗流边界条件：右侧边界库水位以下为水头边界，库水位以上为零流量边界；左侧边界为水头边界.初始地下水位线根据地质钻孔资料得到的实际地下水位线，并通过两侧水头计算得出.2.3 计算工况根据三峡水库运行曲线图（见图4），每年5月至9月为汛期，库水位保持145m 低水位运行；9月底至11月初，汛期过后为满足发电需要，水位从145m大幅上升至175m；11月至次年1月为枯水期，水位维持在175m高水位运行；1月至5月为腾出防洪库容，水位缓慢降落至145m.目前，较多学者研究库水位上升及骤降对库区边坡的影响，未充分考虑到从1～5月，水位缓慢降落情况，从水位调度图中可以看出三峡库区在此时间段内库水位下降平均速度约为0.21m／d，而大多数学者考虑水位骤降的影响，对于揭示古滑坡在库水位变动作用下的复活机理有一定意义，但不能反映水库正常运行下对古滑坡的影响.本文考虑水位正常调度情况下，库水位下降（下降速度约为0.21m／d）对树坪滑坡的影响.图4 三峡水库运行水位调度图2.4 计算参数选取2.4.1 非饱和土渗透性参数非饱和渗流分析涉及的参数除了饱和渗透系数外，还需要材料的初始含水率、土水特征曲线及非饱和渗透性函数.由于树坪滑坡非饱和土性状还未进行实验研究，则其滑体和滑带的非饱和参数采用工程类比法，同时根据地质勘察资料确定树坪滑坡3种材料的渗透性参数分别如下：1）1号滑体：渗透系数取为2.8×10－5 m／s，即2.419m／d.饱和度（Sr）与孔隙水压力（Uw）及渗透系数折减系数（Ks）关系见表1～2.表1 树坪滑坡1号滑体Sr－Uw对应关系（孔压单位：kPa）Sr 0.080 014 375 0.080 021 0.080 031 0.080 065 0.080 116 0.080 235 0.081 836 0.123 317 1 Uw －400 －360 －320 －260 －220 －180 －100 －40 0表2 树坪滑坡1号滑体Sr－Ks对应关系3 0.080 971 0.090 867 0.434 1 Sr0.080 014 0.080 017 0.080 050 0.080 086 0.080 16 Ks 0.273 855 0.291 533 0.408 831 0.473 339 0.550 626 0.744 902 0.904 647 0.949 12）2号滑体：渗透系数取为6.0×10－5 m／s，即5.184m／d.饱和度（Sr）与孔隙水压力（Uw）及渗透系数折减系数（Ks）关系见表3～4.表3 树坪滑坡2号滑体Sr－Uw对应关系（孔压单位：kPa）Sr0.080 0143 75 0.080 025 0.080 05 0.080 086 0.080163 0.080 355 0.080 971 0.084 0.409 885 Uw －400 －340 －280 －240 －200 －160 －120 －80 －20表4 树坪滑坡2号滑体Sr－Ks对应关系6 0.081 836 0.097 0.434 1 Sr 0.080 014 0.080 021 0.080 065 0.080 235 0.080 56 Ks 0.273 855 0.310 874 0.439 592 0.594 431 0.692 013 0.799 240 0.862 0.949 13）滑带：渗透系数取为5.0×10－7 m／s，即0.043 m／d.饱和度（Sr）与孔隙水压力（Uw）及渗透系数折减系数（Ks）关系见表5～6.表5 树坪滑坡滑带Sr－Uw对应关系（孔压单位：kPa）Sr 0.080 014 0.080 065 0.080 116 0.080 355 0.080 566 0.080 971 0.090 867 0.409 885 1 Uw －400－260 －220 －160 －140 －120 －60 －20 0表6 树坪滑坡滑带Sr－Ks对应关系Sr 0.080 014 375 0.080 021 0.080 039 0.080 086 0.080 235 0.083 0.093 0.434 1 Ks0.273 855 317 0.310 874 0.380 815 0.473 339 0.594 431 0.641 653 0.799 240 0.949 14）滑床：渗透系数取为2.0×10－10 m／s，即1.728×10－5 m／d.因不考虑基岩的非饱和特性，所以，计算参数不含饱和度（Sr）与孔隙水压力（Uw）及渗透系数折减系数（Ks）关系.2.4.2 材料力学参数应力应变分析采用 Mohr－Coulomb非饱和土本构模型，计算参数主要有岩土体变形模量（E）、泊松比（μ）、容重（γ）、凝聚力（c）、内摩擦角（φ），主要由地质勘察资料所建议.滑坡计算参数见表7.表7 树坪滑坡岩土体物理学力学参数材料容重γ／（kN·m－3）弹性模量E／kPa 泊松比μ粘聚力C／kPa内摩擦角φ／°滑体－1 21.08 25 000 0.35 40 26滑体－2 19.82 20 000 0.40 36 28.5滑带 20.56 12 000 0.36 30 23.5滑床 24.502.5×1070.22 1 500 803 ABAQUS强度折减法原理3.1 强度折减法原理［5]强度折减法最早由Zienkiewicz等提出，后被许多学者广泛采用.他们提出了一个抗剪强度折减系数（SSRF：Shear Strength Reduction Factor）的概念，其定义为：在外载荷作用保持不变的情况下，外载荷所产生的实际剪应力与抵御外载荷所发挥的最低抗剪强度是按照实际强度指标折减后所确定的、实际中得以发挥的抗剪强度相等.当假定边坡内所有土体抗剪强度的发挥程度相同时，这种抗剪强度折减系数相当于传统意义上的边坡整体稳定安全系数Fs，又称为强度储备安全系数，与极限平衡法中所给出的稳定安全系数在概念上是一致的.折减后的抗剪强度参数可分别表示为式中，c和φ是土体所能够提供的抗剪强度参数；cm和φm是维持平衡所需要的或土体实际发挥的抗剪强度；Fr是强度折减系数.3.2 失稳判据1）以数值计算收敛与否作为评价标准.即根据有限元解的收敛性确定失稳状态.该失稳判据与一定的计算方法相关.因此，以数值计算收敛与否为失稳判据是不合理的，适用性差［6－7].2）以特征部位的位移拐点作为评价标准.根据计算域内某一部位处结点的位移与折减系数之间关系密切曲线的变化特征确定失稳状态，当某处一结点位移突然迅速增大，则认为边坡发生失稳［8].3）以是否形成连续的贯通区作为评价标准.理论上，边坡的变形过程总是伴随着一些物理量的出现和发展，如塑性区、塑性应变、广义剪应变和应力水平等，当这些物理量达到一定的值时，边坡失稳［9].本文采用强度折减法分析库水下降对树坪滑坡影响时，主要采用第2）和3）两种判据，分析在库水下降过程中，滑坡的位移场、塑性区及稳定系数，具有较为明确的物理意义.4 结果分析通过ABAQUS软件，采用弹塑性有限元强度折减法对树坪滑坡进行饱和－非饱和流固耦合计算，其计算结果如图5～6所示.图5 树坪滑坡不同时刻滑体内塑性区分布图图6 树坪滑坡位移增量云图（单位：m）由图5可以看出，库水由175m以0.21m／d的速度下降至145m过程中，塑性应变主要发生在滑带的前缘，滑带的后缘和中部基本上没有产生塑性应变.最大的塑性应变发生在滑带的前缘，对应着滑坡的剪出口.而且，随着库水不断下降，塑性应变有扩大的趋势.根据地质资料分析，在库水作用下，树坪滑坡变形破坏方式主要是牵引式解体，慢速滑移.从塑性区的分布来看，计算结果基本上和地质上的认识和判断是较符合的.树坪滑坡之所以未产生整体性滑移，主要可能由于滑带中部提供强有力的抗滑力，如果滑带中部产生较大的塑性变形，则会导致树坪滑坡滑带塑性区全部贯通，进而导致其整体性失稳.从位移云图分析得出，树坪滑坡的最大位移发生在滑体1和滑体2前缘位置.从滑体前缘至后缘，位移逐渐减小，后缘和中部基本无位移，与塑性区的分布吻合，此时滑坡的位移主要由前缘带动.当采用特征部位的位移拐点判据得到的安全系数为1.112，此时滑坡处于较稳定状态.5 结论1）通过数值计算，在库水以0.21m／d的速度由175m降至145m过程中，树坪滑体1和滑体2前缘出现较大位移，滑体后缘和中部基本上未产生位移，计算结果表明，树坪滑坡由于前缘的牵引，慢速滑移.这与地质资料较符合.2）通过数值模拟，三峡水库在正常泄水的过程中，树坪滑坡塑性区和位移出现的位置，表明在该工况下，树坪滑坡的稳定性受到了一定的影响，引起滑体前缘变形，但计算稳定性系数为1.112，与监测资料较吻合.该计算结果为三峡水库的调度及灾害防治提供一定的参考.参考文献：［1]朱冬林，任光明，聂德新，等.库水位变化下对水库滑坡稳定性影响的预测［J].水文地质工程地质，2002，3（2）：6－9.［2]黄润秋，戚国庆.非饱和渗流基质吸力对边坡稳定性的影响［J].工程地质学报，2002，10（4）：343－348.［3]Wang Fawu，Zhang Yemin，et al.Deformation Features of ShupingLandslide Caused by Water Level Changes［J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering，2007，26（3）：509－517.［4]张欣.基于ABAQUS流固耦合理论的库岸滑坡稳定性分析［D].济南：山东大学，2005.［5]费康，张建伟.ABAQUS在岩土工程中的应用［M].北京：中国水利水电出版社，2010.［6]Dawson E M，Roth W H，Drescher A.Slope Stability Analysis by Strength Reduction［J].Geotechnique，1999，49（3）：835－840.［7]吕擎峰.土坡稳定分析方法研究［D].南京：河海大学，2005.［8]宋二祥.土工结构安全系数的有限元计算［J].岩土工程学，1997，19（2）：1－7.［9]栾茂田，武亚军，年廷凯.强度折减有限元方法中边坡失稳的区判据及其应用［J].防灾减灾工程学报，2003，23（3）：1－8.。
ABAQUS强度折减法在边坡稳定性分析中的应用
ABAQUS强度折减法在边坡稳定性分析中的应用闫俊维;王曙光;陈静瑜【摘要】文章依托某边坡工程实例,基于ABAQUS软件,以塑性区贯通为失稳判据,构建综合运用岩土数值模拟和强度折减技术的边坡稳定性分析模型,对坡体失稳滑动面的形状和位置,以及岩土抗剪强度参数粘聚力c和内摩擦角(φ)对边坡稳定性影响进行计算分析,并与已有研究成果进行对比,验证了ABAQUS有限元强度折减法边坡稳定性分析理论和方法的正确性和有效性.研究成果可为边坡工程设计与施工提供一定的参考.【期刊名称】《西部交通科技》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】4页(P21-24)【关键词】边坡工程;稳定性分析;ABAQUS软件;强度折减法;抗剪强度参数【作者】闫俊维;王曙光;陈静瑜【作者单位】贵州高速公路集团有限公司,贵州贵阳550000;贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司,贵州贵阳550000;华东交通大学轨道交通学院,江西南昌330000【正文语种】中文【中图分类】U416.1+4闫俊维(1987—)，助理工程师，主要从事公路建设管理工作；王曙光(1983—)，工程师，主要从事公路路基设计及地质勘察工作。
边坡工程一直以来都是岩土工程中的重要研究领域。
早期对边坡稳定性分析评价，大都基于实践经验，运用工程类比法进行主观判定[1]。
随后，随着土力学极限平衡理论的发展，运用条分法计算极限平衡状态边坡整体稳定性的极限平衡法可得到边坡稳定性安全系数，但不能考虑土体内部应力应变关系，且无法准确描述边坡的失稳过程[2]。
近年来，随着计算机技术的普及和发展，通过研究坡体内部的应力应变特征，进而分析坡体内部形变和稳定问题的有限元数值方法在边坡稳定性分析中也得到了蓬勃发展[3]。
然而，以往有限元数值分析无法直接评价边坡稳定性，大多是通过分析坡体位移场、应力场、塑性区等参数来间接评价边坡稳定性，或者是根据有限元分析得到最危险滑动面之后，再利用极限平衡分析方法计算安全系数。
ABAQUS强度折减法分析边坡稳定性影响因素
ABAQUS强度折减法分析边坡稳定性影响因素吴成勇;高明军【期刊名称】《三峡大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(035)001【摘要】The basic principle of shear strength reduction method is introduced. In the process of numerical a-nalysis, we recommend convergence of displacement calculation as the standard of slope reaches limit equilibrium state; and use ABAQUS finite element analysis software and finite element method to figure out the stability of the slope which contains the soft substratum, and analyse the influences of elastic modulus, Poisson' s ratio, density and shear strength of the upper and lower soft soils on the stability of the slope. From above analysis, a conclusion is drawn as follows: the soil's shear strength and density have a remarkable effect on the slope's stability and the formation of landslide; while Poisson's ratio and elastic modulus have a little impact.%介绍了强度折减法的基本原理,并在数值分析过程中,以位移计算的不收敛作为边坡达到极限平衡状态的标准,利用ABAQUS有限元分析软件对含有软弱夹下卧层上边坡的稳定性进行了有限元计算,分析上部与软弱下层土体的弹性模量、泊松比、密度、抗剪强度对边坡稳定性的影响,得出以下结论:土体的抗剪强度与密度对边坡稳定与滑动面的形成有着显著的影响,而泊松比与弹性模量的影响很小.【总页数】4页(P58-61)【作者】吴成勇;高明军【作者单位】河海大学土木与交通学院,南京 210098;河海大学岩土工程科学研究所,南京 210098;河海大学岩土工程科学研究所,南京 210098【正文语种】中文【中图分类】U416.1【相关文献】1.基于ABAQUS强度折减法的边坡稳定性影响因素分析 [J], 李土亮;刘宝奎;阮东伟2.基于ABAQUS强度折减法的边坡稳定性影响因素分析 [J], 荆周宝3.基于灰色关联度法和强度折减法的边坡稳定性影响因素敏感性分析 [J], 黄盛锋;陈志波;郑道哲4.基于Python的ABAQUS有限元强度折减法程序在边坡稳定性分析中的应用[J], 荣光旭;彭艳;田凯5.基于ABAQUS的强度折减有限元法边坡稳定性分析 [J], 李春忠;陈国兴;樊有维因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于ABAQUS强度折减法的边坡稳定性分析
Ｋｅ ｒ ｓ ｔｂ ｌ ｙ ｏ ｌｐ ；ｔ ｂｌ ｙ ｃ ｅｆｃｅ ｔ ＡＢＡＱＵＳ； ｔｅ ｇ ｈ ｒｄ ｃ ｉｎ Ｆ ｙｗｏ ｄ ：ｓａ ｉ ｔ ｆｓｏ ｅ ｓａ ｉ ｔ ｏ ｆｉｉｎ ； ｉ ｉ ｓｒ ｎ ｔ ｅ ｕ ｔｏ ＥＭ
我 国是 滑坡 等地 质灾 害多 发 的 国家 ， 每年 都带来 巨大 的经 济损 失 。 因此对 边坡 的稳 定性 分析 具有 非 常
Ａｎ ｌ ｓｓ ｏ ｌ ｐ ｔ ｂ ｌｔ ｙ ｓ ｒ ｎ ｔ ｅ ｕ ｔｏ ａ ｙ ｉ ｆ ｓｏ ｅ ｓ ａ ｉｉｙ ｂ ｔ ｅ ｇ ｈ ｒ ｄ ｃ ｉ ｎ
Ｆ ＥＭ ａ ｅ ｎ ＡＢ ｂ ｓ ｄ ｏ ＡＱＵＳ
ＤＵ ｉ ｇ ｑ ｎ ， ＡＮＧ — ｈ ｎ ’ ， ＡＮＧ ｎ Ｍ ｎ —ｉｇ Ｗ Ｘｕ ｃ ｕ 一 Ｗ 。 Ｎｉ ｇ
重 要 的意义 ． 目前边坡 稳 定性分 析 的方法 主要 有极 限平 衡 法 和数 值 分 析法 ． 然而 极 限平衡 法 并 没 有 考 虑 岩土 体边 坡 的变形 和应 力应 变关 系． 值分 析法 中以有 限元 法 的应用 最 为成熟 ， 数 它不 但 可 以求 出各 单元
收稿 日期 ：０ １１ 一３ ２ １—Ｏ１
第 ３ 第 ４期 ３卷
Ｖｏ ． ３ Ｎｏ ４ ２ １ １３ ． ０ ２
青 岛 理 工 大 学 学 报
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基 于 Ａ ＡＱＵ Ｂ Ｓ强 度 折 减 法 的 边 坡 稳 定 性 分 析
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基于ABAQUS强度折减法的边坡稳定性分析
基于ABAQUS强度折减法的边坡稳定性分析杜聪【摘要】使用有限元分析软件ABAQUS,并结合强度折减法,对边坡稳定性进行了研究.研究结果表明:当边坡加固时,边坡的整体稳定性得到了明显的提高;在运用ABAQUS和强度折减法模拟分析边坡稳定性时,模型的建立、网格的划分密度、单元类型的选取及材料模型的选用等对计算结果都有影响;边坡失稳判据的选用原则及其判据是否存在统一性,值得进一步研究.【期刊名称】《交通科学与工程》【年(卷),期】2018(034)002【总页数】5页(P31-34,90)【关键词】边坡稳定性;强度折减法;失稳判据;安全系数【作者】杜聪【作者单位】广东晶通公路工程建设集团有限公司,广东广州 510635【正文语种】中文【中图分类】U416.1+4工程界和学术界一直非常关注边坡稳定性分析的研究，把边坡稳定性分析和评价作为边坡工程的重点问题。
在极限平衡法等边坡稳定性的研究理论出现之前，工程类比法是边坡稳定性分析中应用得较多的方法，但这种方法有很大的局限性，其类比的条件因地而异，而且根据经验人为地判定也存在着主观性，因此，判定的精度比较低。
20世纪20年代，Fellenius[1]等人建立了极限平衡法。
随着研究的不断深入和发展，在极限平衡理论的基础上形成了多种边坡稳定性分析的方法。
这些分析方法具有计算方便和模型简单等优点，适用于工程实践和研究工作。
但是这些方法在某些方面也存在着不足，如：不能够考虑土体的本构关系；对边坡破坏的发展过程不能进行合理、有效的分析，往往需要靠一定的经验来确定滑动面。
将计算机技术与数值分析方法相结合，使岩土工程中许多复杂问题的研究和处理变得更加方便和精确。
将有限元的强度折减法[2]与计算机技术相结合，使得用强度折减法能更好地运用于边坡稳定性研究中。
作者拟运用有限元分析软件ABAQUS 和强度折减法，以某高边坡为实例，研究边坡稳定性的相关问题。
1 强度折减法的原理强度折减法最早由Zienkiewicz[3]等人提出，后被广泛采用。
基于ABAQUS强度折减法的边坡稳定性影响因素分析
基于ABAQUS强度折减法的边坡稳定性影响因素分析李土亮;刘宝奎;阮东伟【摘要】介绍了强度折减法的基本原理;借助ABAQUS软件采用强度折减有限元法计算分析了不同因素对路堤边坡稳定性的影响.研究的影响因素包括粘聚力、内摩擦角、土体容重、弹性模量与泊松比.计算分析结果表明,土体强度参数粘聚力和内摩擦角对边坡稳定性有显著影响,弹性模量和泊松比无影响,但泊松比的大小会显著影响塑性区的分布.【期刊名称】《内蒙古公路与运输》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】4页(P11-14)【关键词】边坡稳定性;强度折减法;安全系数;ABAQUS;影响因素【作者】李土亮;刘宝奎;阮东伟【作者单位】长安大学公路学院,陕西西安 710064;长安大学公路学院,陕西西安710064;长安大学公路学院,陕西西安 710064【正文语种】中文【中图分类】U491边坡稳定性分析是公路工程及岩土工程等领域的一个热点问题。
边坡的稳定性事关工程本身及人民生命财产安全，对边坡稳定性影响因素进行定量研究有着重要的理论及实践意义。
影响边坡稳定的因素较多,主要有地形地貌、岩土体性质、地震、地下水、人类工程活动等[1-2]。
对路堤边坡而言，我们最关心力学、几何参数如粘聚力、内摩擦角、土体容重、弹性模量、泊松比等因素对其稳定性的影响。
经典的极限平衡法仍然是边坡稳定性分析的主导方法，但此方法假定土体为理想的刚塑性体，需预先假定滑动面形状，不能考虑土体实际应力-应变关系，有较大的局限性[3-4]。
而强度折减有限法不需要做任何假定,也不需要对边坡进行条分，计算模型不仅能满足力的平衡方法,而且满足土体的实际应力——应变关系,另外还能对边坡进行非线性弹塑性分析,计算结果更精确、更可靠[5]。
在工程实践中通过改变各影响因素来研究其对边坡稳定性的影响既不经济也难以操作，但基于ABAQUS等有限元软件来改变各影响因素是可靠易行的。
在使用强度折减法进行边坡的稳定性分析过程中，取适当强度折减系数，并以场变量的形式赋予ABAQUS，在坡体达到临界状态以前，每一个折减系数都对应着一个塑性区的发展状况，能动态地展示塑性区发展的全过程，从而有效地模拟边坡的失稳破坏过程，达到正确地对边坡稳定性进行综合评价分析的目的[6]。
强度折减法与极限平衡法对比分析
强度折减法与极限平衡法对比分析作者：袁茂莲等来源：《科技视界》2015年第04期【摘要】本文通过ABAQUS6.10有限元分析软件，以安康市一边坡治理工程为例，采用有限元强度折减法，求解该边坡稳定性系数，并与极限平衡法进行对比分析。
结果表明：边坡在天然工况下，采用有限元强度折减法计算的稳定系数为Fs=1.25～1.59，边坡稳定；采用极限平衡法计算的稳定系数为Fs=1.239～1.578，边坡稳定。
【关键词】强度折减法；极限平衡法；稳定性系数；对比分析0 引言边坡稳定性分析是边坡设计的前提。
然而这个问题至今仍未得到妥善解决，因为解决这一问题必须先要查清坡体的地质状况及其强度参数，同时又要有科学合理的分析方法[1]。
对于均质土坡，可以通过各种优化方法来搜索危险滑动面；但是对于岩质边坡，由于实际岩体中含有大量不同构造、产状和特性的不连续结构面，传统极限平衡方法尚不能搜索出危险滑动面以及相应的稳定安全系数。
而有限元强度折减法是通过不断降低边坡岩土体的抗剪切强度参数，使其达到极限破坏状态为止，从而得到边坡的强度储备安全系数，使边坡稳定分析进人了一个新的时代[2-4]。
1 有限元强度折减安全系数定义边坡稳定性分析中，安全系数是评价边坡稳定性的一个重要指标。
对于边坡安全系数的定义，在岩土工程历史中共经历了三次大的变化：第一次是采用的力矩定义[5]，第二次采用的是剪应力定义[6]，第三次采用的是抗剪强度折减定义[7-8]。
其中，前两次定义都是基于极限平衡理论，而第三次关于抗剪强度折减的定义，其实质与用剪应力定义是一致的。
但是，它为土坡稳定性分析的数值实施提供了理论依据，使得通过数值计算得到边坡的整体安全系数成为现实。
2 强度折减理论中边坡失稳判据有限元强度折减法分析边坡稳定性的一个关键问题是如何根据有限元计算结果来判别边坡是否处于破坏状态。
目前的失稳判据主要有两类：（1）在有限元计算过程中采用力和位移的不收敛作为边坡失稳的标志。
基于ABAQUS的边坡稳定性分析
基于ABAQUS的边坡稳定性分析刘一鸣;崔丽娅【摘要】High slop has a large proportion in mountain highway construction. The success of subgrade slope stability control is not only a key factor in the success of mountain highway construction, but also an important part of project safety and lower costs. By establishing ABAQUS three -dimensional numerical simulation model, and using strength reduction method to reduce the strength parameters of slope, this paper derived the law of deformation of the slope in the near destruction, and evaluated the effect of reinforcement.%高边坡在山区公路建设中所占的比例很大,路基边坡稳定性控制成功与否既是山区公路建设成败的关键因素,也是工程安全和降低费用的重要环节。
文章通过建立ABAQUS三维数值仿真模型,运用强度折减法对边坡的强度参数进行折减,得出边坡在临近破坏时的变形规律,并评价其加固效果。
【期刊名称】《内蒙古公路与运输》【年(卷),期】2012(000)002【总页数】3页(P1-3)【关键词】强度折减;边坡稳定性;加固【作者】刘一鸣;崔丽娅【作者单位】唐山市交通运输局,河北唐山063000;唐山天昱市政工程有限公司【正文语种】中文【中图分类】U416.141 研究目的和意义随着我国路网建设的不断完善，公路建设的重点正在逐步转移到丘陵地区和山区，而在这些地形崎岖的地段修建道路难免会出现高填深挖路基现象，随之而来的边坡稳定性问题也引起了人们的普遍关注，特别是高路堑边坡的治理，其成败直接影响工程的投资经费、安全运营和人身财产安全。
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abaqus三维强度折减法
Abaqus三维强度折减法
ABAQUS是一款基于有限元方法进行计算分析的工程分析软件。
它广泛应用于航空航天、交通运输、能源、生命科学、电子器件等行业。
强度折减法是ABAQUS的一个重要功能，用于计算结构在疲劳载荷作用下的寿命。
在实际工程应用中，许多结构都处于循环载荷下，如飞机机翼、汽车底盘等。
在此类结构中，常常存在一些极小的缺陷（如裂纹、夹杂等），这些缺陷会导致结构的寿命大大降低。
因此，如何准确预测这些结构在疲劳作用下的寿命，是一个非常重要的问题。
ABAQUS的强度折减法正是为了解决这个问题。
强度折减法的基本思想是：将含缺陷的结构看作是一系列由缺陷的基准结构，通过引入折减因子来刻画缺陷对基准结构强度的影响。
该方法将缺陷复杂的应力状态简化为基准结构类似的单轴拉伸状态，计算方便且得到的结果准确可靠。
具体来说，ABAQUS的强度折减法包含以下几个步骤：
1. 建立基准模型。
首先建立不含缺陷的基准结构模型，通常是一个简单的几何形状，如圆板、方板等等。
2. 把缺陷引入到基准模型中。
根据实际情况，可以通过ABAQUS提供的多种方式来引入缺陷，如将裂纹用“Beam and truss”元素描述，将夹杂用“Solid”元素描述等等。
3. 进行强度折减分析。
在ABAQUS中，可以采用多种方法进行强度折减分析，如Kirchhoff折减法、Glinka折减法等等。
其中，Kirchhoff
折减法是应用最为广泛的一种折减法。
通过此方法可以得到缺陷对基准结构强度的折减值。
4. 计算裂纹扩展速率。
将得到的折减值带入Paris公式中，可以计算裂纹扩展速率。
5. 计算寿命。
通过结合裂纹扩展速率和初始裂纹长度，可以计算出结构在给定载荷条件下的寿命。
总的来说，ABAQUS的强度折减法是一种非常实用的分析工具。
其准确可靠的分析结果，使得开发人员能够更好地预测结构在疲劳载荷下的寿命，设计更加安全、可靠的工程产品。