道路滑坡稳定性分析有限元方法研究

    4.3 有限元计算结果分析
   
    4.3.1 滑坡体应力计算结果分析
   
    每个计算剖面的表面拉应力区和关键点拉应力值如表2所示，表2中所给出的拉应力区是指从起点到终点连续出现拉应力的区域。
 

   
    滑坡体的应力计算可通过滑坡土体容重变化模拟天然状态和饱水状态。由于两种状态下土体容重相差不大且仅考虑材料的线弹性特性，因此，滑体内部应力在两种状态下也相差不大。从各滑坡体拉应力计算结果来看，各滑坡体关键剖面的表面不同高程处均会出现连续拉应力区或者局部拉应力点，正是由于滑体表面存在这些连续拉应力区才会使得滑坡体出现拉应力裂缝，最终导致滑体产生滑动。
   
    滑坡体的拉应力区基本上分布在滑坡体的中后缘部位，表面最大拉应力出现在滑体的后缘，最大拉应力处是滑体在自重作用下最容易出现拉裂缝的地方。若遇降水，滑坡土体处于一定程度的饱水状态，除土体自重增加以外，土体的抗剪强度也要下降，滑坡体的稳定性降低，上述拉应力区的任何部位都有出现拉裂缝的可能性。因此，在进行滑坡治理时应对各滑坡体出现拉应力的区域给予重视。
   
    4.3.2 滑坡体稳定安全系数计算分析
   
    根据有限元计算结果可以得到各个计算剖面的滑动面上受力情况，表3给出了主滑动面在不同工况下的具体受力计算结果。
   
    根据选择的各计算剖面上抗滑力和下滑力大小可以采用式(3)计算滑坡体各计算剖面的稳定安全系数，式 (3) 中的Li、Fni和Fri二由有限元计算程序计算直接得到，各计算剖面的稳定安全系数计算结果如表4所示。同时为了验证计算结果的合理性，对主滑动面稳定安全系数还进行了推力系数法计算，计算结果也列于表4。
  

  
    从上述计算结果可以看到，4＃滑坡体主滑动面平均倾角为32.06，滑床地势较陡，表4中列出的计算剖面稳定系数均较小，该滑体是一个不稳定体，饱水状态下稳定安全储备更小。5个剖面的拉应力区分布较大，从人工陡坎向上到滑体后缘都是拉应力区，各个滑动剖面的最大拉应力较大且都处于滑体的最后缘，因此该滑体有两种滑动的可能:一是整个滑坡体在滑体后缘形成拉裂缝整体下滑;二是人工陡坎以上坡体首先以陡坎为剪出口产生滑动，滑动后的堆积体堆积在施工便道以下的滑体上使其自重增加，从而可能产生推移式滑动。
   
    该滑坡体主滑动面稳定安全系数的有限元法计算结果和推力系数法计算结果比较接近，表明将有限元法应用于滑坡稳定性分析中是可行有效的。同时，本文所建立的滑坡稳定性分析有限元方法中考虑了滑动面上应力释放与应力重分配的迭代计算，使得有限元方法计算的主滑动面稳定安全系数小于推力系数法计算结果，表明本文的有限元方法计算结果更接近滑坡体实际受力状态，滑坡体稳定安全系数更符合实际情况。
   
    5 结论
   
    通过滑坡稳定性有限元分析可以得到如下结论:
   
    (1)二次开发程序可以大大减小滑坡稳定性分析有限元法建模工作量。
    (2)有限元分析方法能够有效地进行滑坡稳定性分析，可以计算滑坡体内部应力，并直接求解滑动面上的法向应力和切向应力。
    (3)采用硬弹簧和软弹簧描述滑动面接触摩擦模型能够有效模拟滑坡体滑动过程。
    (4)考虑滑动面上出现裂纹后应力释放与应力重分配的迭代计算，使得有限元方法计算的稳定安全系数更接近滑坡体实际受力状态，滑坡体稳定安全系数更符合实际情况。
    (5)通过有限元计算能够得到滑坡体内部拉应力区分布范围，有效指导滑坡治理。