基于强度折减法的边坡临界滑面搜索方法研究

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边坡稳定性分析一直是岩土工程中的热门研究课题。近年来,随着计算机技术的不断发展,边坡稳定性分析的有限元方法取得了快速的发展。目前,已经可以比较精确地模拟土体的非线性本构关系、开挖及支护过程,能够考虑渗流、降雨、地震等因素对边坡稳定性的影响。有限元边坡稳定性分析中,一般利用强度折减法计算边坡的安全系数;然后根据极限状态应力应变结果确定临界滑面的位置,目前已有多种根据有限元应力-应变结果确定临界滑面的方法,但是还没有比较系统而严密的定位边坡临界滑面的方法。  安全系数的求解及其对应的临界滑面的定位是边坡稳定性分析数值方法中的两个关键问题。利用有限元-强度折减法可以得到与传统的极限平衡方法相差很小的边坡安全系数;对于进入极限平衡状态的边坡而言,沿边坡深度方向的等效塑性应变最大值点一般也就是临界滑面上的点。据此,通过设置一组相互平行且与坡面近似垂直的直线,通过搜索每条直线上等效塑性应变的最大值点,可以得到一系列波动状分布的数据点,这些点构成了一组一维的信号数据。利用小波分析对信号数据进行多尺度分解,并对得到的高频小波系数进行软阀值量化处理,小波重构后就可得到足够光滑的边坡临界滑面。通过经典算例与Spencer法作对比分析,结果表明:小波法是合理有效的,可以用于定位边坡临界滑面。
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