基于有限元极限平衡法的三维边坡稳定性

提出了一种基于有限元弹塑性应力场和极限平衡状态的三维边坡稳定分析方法——三维有限元极限平衡法.首先,考虑三维空间中滑动方向,提出滑动面上一点在滑动方向上的极限平衡条件,并证明滑动面上土体整体达到极限平衡状态与滑动面上土体各处在滑动方向上处于极限平衡状态等价.再通过刚体极限平衡假定计算主滑方向和滑动面上各点滑动方向.最后,定义局部安全系数为抗剪强度与滑动方向上剪应力投影的比值,基于三维边坡整体极限平衡条件将局部安全系数通过积分中值定理转变为整体安全系数.该方法计算简单,消除了剪应力比形式定义安全系数滑动面形状限制,具备合理性与有效性.算例验证结果表明,该方法滑动方向假设合理,安全系数与严格三维极限平衡法结果一致.