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2016-06-02 15:11 來(lái)源于網(wǎng)絡(luò) 【大 中 小】【打印】【我要糾錯(cuò)】
1.剛體極限平衡分析法
極限平衡法是根據(jù)邊坡上的滑體分塊的力學(xué)平衡原理(即靜力平衡原理)分析邊坡各種破壞模式下的受力狀態(tài)以及邊坡滑體上的抗滑力和下滑力之間的關(guān)系來(lái)評(píng)價(jià)邊坡的穩(wěn)定性。工程中常用的有Fellenius法、Bishop法、Janbu法、Morgenstern-Price法、Spencer法、傳遞系數(shù)法、Janbu法、契形體法、Sarma法等。此外還可采用Hovland法和Leshchinsky法等對(duì)滑坡進(jìn)行三維極限平衡分析。
2.?dāng)?shù)值分析法
數(shù)值分析方法是目前使用最普遍的分析方法。
(1)有限元(FEM)法
該方法在邊坡穩(wěn)定性分析中得到最早(1967年)應(yīng)用,是目前廣泛使用的一種數(shù)值分析方法。但它不能很好地求解大變形和位移不連續(xù)等問(wèn)題,對(duì)于無(wú)限域、應(yīng)力集中問(wèn)題等的求解還不理想。
(2)邊界元(BEM)法與有限元方法不同,它只對(duì)研究區(qū)的邊界進(jìn)行離散,因而數(shù)據(jù)輸入量較少。該方法對(duì)處理無(wú)限域和半無(wú)限域問(wèn)題較理想。在處理材料的非線性、不均勻性、模擬分步開(kāi)挖等方面遠(yuǎn)不如有限元法,同樣不能求解大變形問(wèn)題。
(3)流形法此方法以拓?fù)淞餍魏臀⒎至餍螢榛A(chǔ),在分析域內(nèi)建立可相互重疊、相交的數(shù)學(xué)覆蓋和覆蓋材料全域的物理覆蓋,在每一物理覆蓋上建立獨(dú)立的位移函數(shù)。在幾個(gè)覆蓋的公共區(qū)域內(nèi)將其所有覆蓋上的獨(dú)立位移函數(shù)加權(quán)求和既可形成適應(yīng)于該域的總體位移函數(shù),以次建立巖土工程中連續(xù)與不連續(xù)介質(zhì)、動(dòng)力與靜力、大位移與小變形等問(wèn)題的求解格式,是一種通用的數(shù)值分析方法。
(4)快速Lagrangian分析(FLAC)為克服有限元等數(shù)值分析法不能求解巖土大變形問(wèn)題的缺陷,人們根據(jù)顯式有限差分原理,提出了FLAC數(shù)值分析方法。該方法較有限元方法能更好地考慮巖土體的不連續(xù)性和大變形特征,求解速度較快。其缺點(diǎn)是同有限元方法一樣,計(jì)算邊界、單元網(wǎng)格的劃分帶有很大的隨意性。
(5)離散元(DEM)法離散元法是由CundallPA(1971年)首先提出并應(yīng)用于巖土體穩(wěn)定性分析的一種數(shù)值分析方法。它是一種動(dòng)態(tài)數(shù)值分析方法,用來(lái)模擬邊坡巖體的非均質(zhì)、不連續(xù)和大變形等特點(diǎn)。該方法首先將邊坡巖體劃分為若干剛性塊體(目前已可以考慮塊體的彈性變形),以牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ),結(jié)合不同本構(gòu)關(guān)系,考慮塊體受力后的運(yùn)動(dòng)及由此導(dǎo)致的受力狀態(tài)和塊體運(yùn)動(dòng)隨時(shí)間的變化。它允許塊體間發(fā)生平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng),甚至脫離母體下落,結(jié)合CAD技術(shù)可以在計(jì)算機(jī)上形象地反應(yīng)出邊坡巖體中的應(yīng)力場(chǎng)、位移及速度等力學(xué)參量的全程變化。該方法對(duì)塊狀結(jié)構(gòu)、層狀破裂或一般碎裂結(jié)構(gòu)巖體比較適合。
(6)塊體理論(BT)與不連續(xù)變形分析(DDA)塊體理論是由GoodmanRE等于1985年首先提出。它利用拓?fù)鋵W(xué)和群論的原理,以赤平投影和解析計(jì)算為基礎(chǔ),來(lái)分析三維不連續(xù)巖體穩(wěn)定性。它根據(jù)巖體中實(shí)際存在的不連續(xù)面傾角及其方位,利用塊體間的相互作用條件找出具有移動(dòng)可能的塊體及其位置,故也常被稱為關(guān)鍵塊(KB)理論。它通常只考慮不連續(xù)面的抗剪強(qiáng)度,不考慮其變形,不計(jì)力矩的作用,且通常假定其無(wú)限長(zhǎng),這些都在一定的程度上與實(shí)際情況不符。其在塊體的劃分方面存在一定的隨意性,也不能很好地解決大變形問(wèn)題。DDA是石根華于1988年提出的一種新的數(shù)值方法。此方法的計(jì)算網(wǎng)格(單元)與巖體物理網(wǎng)絡(luò)相一致,可以反映巖體連續(xù)和不連續(xù)的具體部位。DDA通過(guò)不連續(xù)面間的相互約束建立整個(gè)系統(tǒng)的力學(xué)平衡條件,但與一般的連續(xù)介質(zhì)法不同,它引入了非連續(xù)接觸和慣性力,采用運(yùn)動(dòng)學(xué)方法來(lái)解決非連續(xù)的靜力和動(dòng)力問(wèn)題,其特點(diǎn)是考慮了變形的不連續(xù)性和引入了時(shí)間因素,既可以計(jì)算靜力問(wèn)題,又可以計(jì)算動(dòng)力問(wèn)題。它可以計(jì)算破壞前的小位移,也可以計(jì)算破壞后的大位移。
(7)無(wú)界元(IDEM)法BettessP于1977年提出了無(wú)界元方法。它采用了一種特殊的形函數(shù)及位移插值函數(shù),能夠反映在無(wú)窮遠(yuǎn)處的邊界條件,近年來(lái)已比較廣泛地應(yīng)用于非線性問(wèn)題、動(dòng)力問(wèn)題和不連續(xù)問(wèn)題等的求解。有效地解決了有限元方法的邊界效應(yīng)及人為確定邊界的缺點(diǎn),顯著地減小了解題規(guī)模,提高了求解精度和計(jì)算效率。
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