Vol.27N0.2 乔兰等：高速公路深路堑边坡应力位移有限元分析 ·145· 定状态，目前边坡的植被长势很好，也为该边坡 法具有传统极限平衡方法不能做到的优越性，值 保持长期稳定性发挥了重要作用. 得在工程中推广使用， 4结论 参考文献 [1】邵龙潭，堂洪祥，韩国城.有限元边坡稳定分析方法及其 (1)计算边坡岩体范围内没有出现塑性区，即 应用.计算力学方法，2001,21(1)：81 在岩体内部没有出现塑性破坏，边坡是稳定的. [2林士炎，李长洪，乔兰，等.爆破震动对高速公路边坡影响 (2)最大主应力在边坡的坡角处出现应力集 的数值模拟.北京科技大学学报，2003,25(6：507 中，位移也在最终开采平面为最大，所以在最终 [3]郑颖人，赵尚毅，时卫民，等.边坡稳定分析的一些进展 地下空间，21(4)：262 形成路基的平台的坡角处是整个边坡稳定性最 [4]汪益敏.有限元法在边坡岩体稳定分析中的应用.西安公 薄弱的部位.但这个位置的应力和位移均在允许 路学院学报，1994,14(2)：13 范围内，不会产生破坏. [5)曾开华，陆兆臻.边坡变形破坏预测的混沌与分形研究.河 海大学学报，1999,27(3)：10 (3)有限元法可以模拟计算边坡介质的塑性 句吴梦军.极限分析上限法在公路边坡稳定分析中的应用 和蠕变特性，通过非线性有限元计算，可以得到 重庆交通学院学报，2002,21(3：52 边坡内任一点的位移和应力状态，将传统的以某 [刀吴继敏，孙少锐，陆小敏.台阶状结构面岩体边坡非线性 一平面来计算确定边坡的稳定性系数深化到以 有限元分析.红水河，2002,21(2)：48 ⑧]时卫民，郑颗人，张鲁豫.岩石高边坡的有限元分析及其 一点来计算它的安全系数，使问题得到更加精确 简化分析方法.地下空间，2001,21(5)：455 的解答， [9)孙玉科，牟会庞，嬈宝魁边坡稳定性分析，北京：科学出版 (4)本文的研究实例表明，对于山区高速公路 社，1999 深路堑岩质边坡的稳定性问题，可以用有限元的 [10)周萃英，滑坡灾害系统的自组织.中国地质大学学报，1996， 21(6):34 方法进行分析研究.基于有限元法的计算结果进 [1]蔡美锋，何满朝，刘东燕。岩石力学与工程.北京：学出版 行深路堑岩质边坡稳定性分析是切实可行的，能 社，2002.180 够符合实际的判别边坡稳定状态，可用应力、位 [12]夏琼，杨永海.利用有限元法分析路是边坡稳定性.甘肃 移等指标确定边坡的极限破坏区，同时，有限元 科技，2002,18(12)：48 Stress and deformation analysis of freeway deep cutting slope by finite element method QIAO Lan,LIU Baoxu,LI Changhong Civil and Environmental Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT Based on calculations of nonlinear stress-deformation by the 3-directional finite element method, this paper numerically analyzed the stability of a mountainous freeway deep cutting slope.The safety factors obta- ined by this method and Sarma's method were compared with engineering practice.The results show that the finite element method is more effective for analyzing the stability of a slope than traditional methods. KEY WORDS deep cutting;finite element method;stability factor;elasto-plastic analysis;stress;deformationV b l . 2 7 N o 一 2 乔兰 等 : 高 速公 路深 路堑 边坡 应 力位 移有 限元 分析 1 4 5 定状 态 . 目前边 坡 的植 被 长 势很 好 , 也 为 该边 坡 保持长 期稳 定性 发挥 了重 要 作用 . 法 具有 传 统极 限平 衡方 法不 能做 到 的优越 性 , 值 得 在 工程 中推 广 使 用 . 4 结论 ( l) 计 算边 坡岩 体 范 围 内没 有 出现塑 性 区 , 即 在 岩 体 内部 没有 出现 塑性 破 坏 , 边 坡是 稳 定 的 . (2 ) 最 大 主应 力在 边 坡 的坡 角 处 出现 应 力集 中 , 位移 也 在最 终 开采 平 面 为最 大 , 所 以在 最 终 形 成 路基 的平 台 的坡 角 处是 整 个 边 坡 稳 定性 最 薄 弱 的部位 . 但这 个位 置 的应 力和 位移 均 在 允许 范 围 内 , 不会 产 生破 坏 . (3 ) 有 限元 法 可 以模 拟计 算 边坡 介 质 的塑 性 和蠕 变特性 , 通过 非 线 性有 限元计 算 , 可 以得 到 边坡 内任 一 点 的位 移和 应 力状 态 , 将传 统 的 以某 一平 面 来 计 算确 定边 坡 的稳 定 性 系数 深 化 到 以 一 点来计 算它 的安 全系 数 , 使 问题 得到 更 加精 确 的解 答 . (4 )本 文 的研究 实例 表 明 , 对 于 山 区 高速 公 路 深 路堑 岩质 边 坡 的稳 定 性 问题 , 可 以用 有 限元 的 方 法进 行分 析研 究 . 基 于有 限元 法 的计 算结 果进 行 深路 堑岩 质边 坡稳 定 性分 析是 切 实可行 的 , 能 够 符合 实 际 的判 别边 坡 稳 定状 态 , 可用 应 力 、 位 移 等指 标确 定边 坡 的极 限破 坏 区 . 同 时 , 有 限元 参 考 文 献 【1] 召肠龙潭 , 堂洪 祥 , 韩 国城 . 有 限元边坡 稳定 分析 方法及 其 应用 . 计 算力 学方法 , 2 0 0 1 , 2 1 ( 1) : 8 1 2[ ] 林 士 炎 , 李长洪 , 乔 兰 , 等 . 爆破 震动 对高速 公 路边 坡影 响 的数值 模拟 . 北 京科技 大学 学报 , 2 0 0 3 , 2 5( 6 ) : 50 7 价] 郑颖 人 , 赵 尚毅 , 时卫 民 , 等 . 边坡 稳定 分析 的一些 进展 . 地 下 空 间 , 21 (4 ) : 2 62 4[ l 汪益 敏 . 有 限元法 在边 坡岩体 稳定 分析 中的应用 . 西安 公 路 学院 学报 , 19 9 4 , 14仅) : 13 「5] 曾开华 , 陆兆 臻 . 边坡 变形破 坏预测 的混 沌与分 形研究 . 河 海大 学 学报 , 1 99 9 , 2 7 ( 3) : 10 师] 吴梦 军 . 极限分 析上 限法在 公 路边坡 稳定 分析 中的应 用 . 重庆 交通 学院 学报 , 2 0 02 , 2 1( 3) : 5 2 「71 吴继 敏 , 孙少 锐 , 陆 小敏 . 台阶状结 构面岩 体 边坡 非线性 有 限元分 析 . 红水 河 , 2 0 2 , 21 ( 2 ) : 48 8[ ] 时卫 民 , 郑颖 人 , 张鲁 豫 . 岩石 高边 坡 的有 限元 分析及 其 简化 分析方 法 , 地下 空 间 , 2 0 01 , 2 1( 5) : 4 5 9[ ] 孙 玉科 , 牟 会庞 , 姚宝 魁 . 边坡 稳定性 分析 . 北京 : 科学 出版 社 , 19 9 9 【10 」周 萃英 . 滑 坡灾害 系统 的 自组织 . 中国 地质大 学学报 , 19 9 6, 2 1 ( 6 ) : 3 4 【1 ]蔡美 锋 , 何满 朝 , 刘东燕 . 岩 石力 学与工程 . 北 京 : 学 出 版 社 , 2 0 0 2 . 1 80 【12 ] 夏 琼 , 杨 永海 . 利 用有 限元法 分析 路堤 边坡稳 定性 . 甘 肃 科 技 , 2 0 0 2 , 18 ( 12 ) : 4 8 S tr e s s an d d e fo rm at i o n an a ly s i s o f fr e e w ay d e e P c ut i n g s l o P e b y if n it e e l e m e n t m e t h o d 口侧 口 L a n, LI U B ao x 玩 lL hC a喇 o gn C i v i l an d E vn i r o曲 e nt a 1 E l l g i n e e r in g S hc o o l , nU iV er s ity o f S e i e n e e an d eT e 恤 o l o gy B e ij in g , B e ij i n g 10 0 0 8 3 , Ch in a A B S T R A C T B a s e d o n e al c u l iat on s o f n o n li n e ar s tre s s 一 d e of rm at i o n b y ht e 3 一 d i r e ct i o n a l if in t e e l e m e nt m e t h o d, iht s Pap er imnt e ir c al ly an a ly z e d ht e s t ab i li yt o f a m o l l n t aln o u s fr e e w ay d e e P e ut i gn s l o P e . hT e s afe yt af ct o r s o b t a - in e d 勿 iht s m e ht o d an d S a r Fn a ’ 5 m e th o d w e r e e o m Par e d w iht e n g i n e ier gn P r a c t i c e . hT e r e s ult s s ho w ht at ht e if n i t e e l em en t m e ht o d 1 5 m o r e e fe e ti v e of r an aly z ign ht e s t ab il iyt o f a s l op e ht an tr ad iit o n a l m e ht o d s . K E Y W O R D S d e e P e ut in g: if in te e l e m e nt m e hot d: s t ab i li yt acf to r: e l a s t o 一 Pl a s it e an a ly s i s : s tr e s s : d e of mr at i o n