用GEO5有限元计算边坡稳定性

　　本帖简单地介绍一下如何使用GEO5有限元模块对某机场边坡的稳定性进行数值分析。

　　有限元强度折减法是边坡稳定性问题中经常采用的有限元分析方法。强度折减法的基本原理是将坡体强度参数（粘聚力和内摩擦角值）同时除以一个折减系数F，得到一组新的值，然后作为新的材料参数输入，再进行试算，利用相应的稳定判断准则，确定相应的F值为坡体的最小稳定安全系数，此时坡体达到极限状态，发生剪切破坏，同时又可得到坡体的破坏滑动面。

　　本帖以贵州某机场边坡加固工程为分析案例，简单介绍采用GEO5岩土工程有限元分析计算模块进行边坡稳定性数值分析的操作过程，这里要特别感谢GEO5用户提供的案例支持。

图1 边坡计算模型

表1 岩土材料参数表

　　工况阶段[建模]

　　首先导入DXF边坡模型文件，在[分析设置]中选择分析类型为“边坡稳定分析”。在[岩土材料]界面中，根据表1《岩土材料参数表》添加岩层材料，所有岩土层材料的模型均选择“Drucker-Prager模型”。所有的岩土材料都添加完成以后，在[指定材料]界面中将材料指定给各自对应的地层。

图2 指定岩土材料

　　最后对模型进行网格划分操作，点击[网格生成]命令，在[网格生成]设置界面中设置网格边长为4.0m，勾选网格平滑，最后点击[启动网格生成]按钮。

　　工况阶段[1]

　　点击进入工况阶段[1]，在本工况中计算分析边坡在自然条件下的稳定性。在[模式]菜单中点击[激活/冻结分区]命令，将坡脚反压填土区（分区2）进行冻结操作。在[分析]界面中点击[开始分析按钮]，通过一段时间的求解即可得到边坡在天然条件下的安全系数和潜在滑动面位置。

图3 边坡塑性应变分布云图

　　计算结果显示自然条件下边坡稳定性安全系数为1.05，边坡已经接近滑动破坏临界状态。从边坡塑性应变分布云图中可以看到塑性应变比较集中的区域呈带状分布，这条区域带就代表了边坡潜在的滑动破坏区域。

　　由于篇幅原因，在这里就不演示边坡加固工况的计算过程了，其操作方法与工况1大同小异。有兴趣的朋友还可以将计算得到结果与极限平衡法计算得到结果进行比较。