《有限元素法与极限平衡法在含挡土结构边坡稳定分析上比较之初步探讨》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有限元素法与极限平衡法在含挡土结构边坡稳定分析上比较之初步探讨（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、有限元素法舆橱限平衡法在含揩土箱槽遏坡穗定分析上比敦之初步探封AP r e l i m i n a r yS t u d yf o rC o m p a r i s o no fA p p l i c a t i o no ft h eF i n i t eE l e m e n tM e t h o da n dL i m _ lE q u i l i b r i u mM e t h o do nS l o p eS t a b i l i t yA n a l y s i sW i t hR e t a i n i n gS t r u c t u r e鄣清江C h i n g J i
2、 a a gJ e n g莘梵大孥壕境舆防是彀计擎系副教授李俊廷C h u n T i a gL i鼙梵大擘曝境舆防哭彀升学系硕士生摘叟；息坡谯定分析常以桎限平衡法求取其抵抗滑勤之安全保数作属判断迈违坡是否安全德定之依掠，惟捶限平衡法懂著重於力矩之平衡，熏法求得燮位舆庶力之结果。有限元素法可考量土壤舆结耩互制( 范嘉程，2 0 0 0 ) ，且能谴取燮位舆庶力钻果，摭以反映速坡土髓之破壤情沉，同峙亦可依擦剪力强度折减的方式分析封虑之违坡安全保敷。奉研究试V Z P L A X I S有限元素法程式及s T A B L 桎隈平衡法程式，模捉探封一施加载重遣坡含有擂土鲒耩畸，此雨往分析程式所求得安
3、全保教之趋势及其差翼，藉以箜清擂土元件封遗坡穗定分析结果之影智，亚雄立描土元件参数之取泱方式。最後翠一因降雨而凳生崩坍之案例，以s T A B L 程式及P L A X I S 程式分析，藉以聆澄厦造一步晾解雨程式分析之差翼。A B S T R A C T1 i o rt h es l o p ep r o b l e m ，l i m i te q “i l i b r i u mm e 山o d ( L E 川i su s u 8 1 1 Yu s e d o工c a l c u l a t i n gt h ef a c t o ro fs a f e t yo fh i l l s i
4、 d ei ns l o p es t a b i l i t ya n a l y s i s H o w e v e r t h eL E Mo n l yt o c u so nm o m e n te q u i l i b r i u m ，a n du n a b l et oo b t a i nt h er e s u l t so fs t r a i na n ds t r e s s O nt h eo t h e rh a n d ，t h ef i n i t ee l e m e n tm e t h o d ( F E M )c a nc o n s i d e
5、rt h ee f f e c to fs o i l s t r u c t u r ei n t e r a c t i o na n dg e t t i n gt h er e s u l t so f _有限元素法舆檀隈平衡法在含描土桔樗漫坡穗定分析上比鞍之初步探封s t r a i na n ds t r e s s A l s o ，t h ec o r r e s p o n d i n gs l o p ef a c t o ro fs a f e t yc a r tb ec a l c u l a t e db yt h es t r e n g t hr e d u c
6、 t i o nm e t h o d T h i ss t u d yt r i e dt oa n a l y z et h et r e n da n dt h ed i f f e r e n c eo ft h ef a c t o ro fs a f e t yb e t w e e nt h eL E Ma n dF E Mb yu s i n go fP L A X I Sa n dS T A B L Ep r o g r a m s T h ea n a l y z e dr e s u l t si su s e dt oc l a r i f yt h ee f f e
7、c to fs l o p es t a b i l i t yc a u s eb yt h er e t a i n i n gs t r u c t u r e ，a n dt r i e dt oe n s u r et h ew a yo fd e t e r m i n i n gt h es t r u c t u r a lp a r a m e t e r s F i n a l l y ，t h es t u d yg i v e sa na c t u a le x a m p l e ，w h i c hw a sac o l l a p s ef o rr a i n
8、 i n gt oa n a l y z eb yS T A B La n dP L A X I S ，a n dt h ea n a l y z i n gr e s u l t sh e l pt oe n s u r ea n du n d e r s t a n dt h ed i f f e r e n c e si nt h e s ef w op r o g r a m s 一、刖昌属探封连坡穗定安全同题，一般於速坡嗣骚前，常以透坡穗定程式事先模 掇其阳骚连坡之安全性，藉由程式所得之安全保数作属参考依攘。曹遵坡稳定性不足畸，常须樽椠通曹之搐土钻棒，以提高其德定性。目前工程上常用之
9、遗坡穗定分析方法属桎隈平衡法( L i r a i tE q u i l i b r i u mM e t h o d 。L E M ) ( 林四川等 人，1 9 9 3 ：昊建典，2 0 0 2 ) ，靛法封於描土结耩元件乃视属不同强度之土壤加入分析平衡式内，此舆英寅情况有所出入，其封分析鲒果影窖属何，颇值得探封。本研究斌以P L A X I S 有限元素法程 式及S T A B L 桎限平衡法程式，模扳探讨一施加载重遴坡舍有描土结横峙，此雨程分析程式所求得安全保数之趣势及其差翼，籍以鳘清擂土元件封遗坡稳定分析结果之影密。二、遗坡施加基椿揩土秸樗之分析断面貌明本茚主要在探讨使用描土排椿情沉下
10、，有限元素法舆现行桎隈平衡法模擞方式之比较。研究模掇一速坡断面倾斜度属3 0 。之加载遣坡，上、下连坡属平坦面，造坡具翠一土居，土壤各项参数列於表1 。遗坡之顶面施加三居楼之建集物，故约3 顺的载重加载於上进坡。另在坡顶施加2 5 公尺畏之基格桔土枯楫，於P L A x I s 有限元素法程式中，将基椿擂土结措模擞属一探元素：於S T A B L 桎限平衡法程式中，则将基椿桔土钻樽税扁另一土詹，土屠参数凝聚力由混凝土强度换算求得，将於下筛中说明。其断面舆绸格分示如固1 及固2 。”疰i 蔷舞；葛、” = 。一鼍亨j 1圉1P L A X I S 棱搬基椿遘坡j ；罔格圈阻2S T A B L
11、模张违坡施加基椿断面表I 遗坡之各相J 司土壤参数土壤参敷丁。丁cC曲E s1 6k N m 、2 0k N m1 0 k P a3 0 度5 0 M P a0 3於P L A x I s 有限元素法程式中，模掇基椿描土结耩之棵元素( B e a m ) 分析输入参数说明如下： 假彀基椿探用强度f c 属2 10k g c m 2 之铜筋混凝土，其弹性保数E c属21 7 4 * 1 0 4k g c m 2 ，若基椿直径1 m 同距2 m ，则每m 有效断面横A 属0 3 0 8 m 2 ，故每1 1 1 断面保数E A 腐6 6 9 5 * 1 0 6K N ，另外每m 有效惯性矩J 属0
12、 0 1 9 3 m 4 ，故每m助度保数E I 属4 1 9 5 “ 1 0 5K N m 2 。於s T A B L 棰限平衡法程式中，模捉基椿擂土结樽之土盾参数鬣明如下：基椿抹用强度f c 属2 1 0k g c m 2 之混凝土，其容许剪力强度v c 扁4 3 4 7k g c m ：故探用每1 1 3 基格有效c 值扁1 7 0 6 lk P a ，西角探用0 度，格髓r 取2 2k N m 。三、有限元素法舆橱限平衡法安全傈敷分析梏果之比较3 1 遑坡慎斜度之影訾属比较不同倾斜度情况封结果之影窨，兹分别考虑透坡之坡嚏扁2 0 。、3 0 。、3 5 。及4 5 。之情沉，S T A
13、 B L 桎限平衡法程式舆P L A X I S 有限元素法程式之安全傈敷分析枯果之比较如圊3 ，由固颓示於不周基椿遣坡坡角情况，雨程式分析之结果相近，在坡度较陡之情混， S T A B L 所得安全保数略高於P L A x I S 之鲒果，其差翼的焉I 1 0 。3 _ 2 土壤凝聚力之影謦焉比较不同土壤凝聚力封= 程式分析结果之影窖，本研究封封一坡度属3 0。施加基椿描土鲒礴之遽坡，改燮其土 壤凝聚力，比较有限元素法舆桎限平衡法所得之安全保敦。土壤凝聚力分别属1k P a 、5k P a 、1 0k P a 、2 0k P a 及5 0k P a之情况下，雨程式分析皓果之比较如圄4 。曹土
14、壤凝聚力较低( 的c = 1 。9 ) 晴，桎艰平衡法分析之安全保数高於有限元素法；但凝聚力较高( 妁c = l l 5 0 )畸，则有限元素法分析之安全保数高於 桎限平衡法分析之鲒果。推测是困 S T A B L 桎限平衡法程式模捉基椿方式，未能考虑土壤舆鲒横之互制j 1 保及结耩髓之勤度因素，故曹土壤凝聚力赞化暗，其分析结果较P L A x I s 有限元素法程式之结果更保守。3 3 土壤摩擦角之影磐属比较不同土壤摩擦角封雨程式分析结果之影窨，本册完斜封一坡度扁3 0 。施加基椿之遗坡，改燮其土壤摩擦角( 中值) ，比较有限元素法舆桎限平衡法之安全保敷。土壤摩擦角分别焉2 0 。、2 5
15、。、3 0 。厦4 0 。之情泥下，雨程式分析鲒果之比较如圃5 。施加基椿擂土站耩之递坡於不同土壤摩擦角峙，F L A X S 程式舆趴A B I 程式分析结果相近，S T A B L 所得安全保敷均较 E A X I S 略高，其差巽约l 一2 。有陧元素法辩栖陧平衢法在言搭上秸樽遣墟穗定丹4 5 - 上比鞍2 韧堂探封圊3 不H 违城坡鹰情况安全怿敷之比较圊4 不同凝聚， 肯混安仝悍数之比较3 4 暴雨情况之影謦违坡之滑勤砬埭常替生於暴雨情沉( 翘振辉，1 9 9 8 ：慧嘉程，2 0 0 3 ) ，焉连一步了解暴雨峙，雨程程式分析钻果之差巽一本研究特斜封一3 0 0 连坡旄加基 枯之断面
16、，其地下水位糠深度分别位於G L 一3 m 、G L 一7 m 、GL 一1 2 r n 之情况，以P L A X I S 程式舆S T A B L 程式分别造行暴雨峙违坡谯定分析。属模搬降雨的分 析，将土壤凝聚力( C 值) 考虑折减2 0 、5 0 、8 0 舆熹折溉之情混。分祈钻果瘴示，曹地下水位於GL 一3 m 晴，雨程式所得鲁仝慷敷蹙化趟势甚 焉近似，如圊1 0nP L A X I S 程式分析坡壤面位置可由圈6 、圃7 及圄8 中看出，S T A B L 程式分析破壤面位置如固9 。雨圈5 不同土壤摩擦角情泥篑全保敷之比较程式预测乏破壕面在排持以下之部份大致相似，惟P L A X I S 所得破壤面监未切逼排樯，而S T A B L 破壕面刖分幻逍排椿，此固S T A B L 程式视排椿羁另一土盾，而未考虑其鲒搏特 生所致。其站果尊致S T A B L 酸壤而弧畏较大，安全保敷 因而较高，偏向不保守之结果。啻地下 水位於G
