摘要：以细粒类填土均质土坡为依托，基于ABAQUS有限元法建立边坡无支护分级开挖过程的数值分析模型，得到分级开挖的边坡水平位移、竖向位移、安全系数在不同开挖情况下的变化情况。
关键词：ABAQUS有限元；边坡开挖；过程稳定性分析
0 引言
边坡是工程中的重要组成部分，边坡的开挖会使得边坡出现不稳定状态，故研究不同开挖状态下的边坡的稳定性很有必要。本文以细粒类填土均质土坡为对象，用ABAQUS软件建立边坡无支护分级开挖过程的模型，得到分步开挖的边坡水平位移、竖向位移、安全系数。
1 有限元模型的建立
1.1 模型简介
（1）土体本构模型的选取[1]
目前M-C和D-P是常用的两个准则，考虑到M-C准则的计算精确度高，故本文土体的本构关系选择M-C准则。
（2）土钉、锚杆、框架梁、面层的本构模型
土钉、锚杆、框架梁和面层的弹模都较大，塑性形变一般不会出现，故本文用线弹性来模拟它们。
1.2 模型的建立和分析
1.2.1 模型布置及参数取值
开挖深度取6m，边坡的坡度取1：0.3，分3步开挖且开挖深度均为2m，创建平面应变模型。由《基于强度折减法的北京地区土钉支护边坡稳定性研究》25页提出的理想尺寸可得，右边界为1.5m，左边界为9m，高度为12m，长度为25.8m，从坡顶向下6m为基坑坑底，自坑底向下6m为下边界。土体模型尺寸见图1，单元为CPE8R，土体用Solid单元表示。约束条件为：左右控制横向位移（U1=0），底部控制横向和纵向位移（U1=U2=0）。参考硕论《土钉支护结构三维数值模拟》35页的表4.2，再结合经验可得土体参数（表1）。
图2 分级开挖的水平边坡位移
由图可知，边坡的水平位移随着开挖的进行而不断增大，土坡开挖得越深，坡体所产生的水平位移就越大，边坡就越容易失稳。
2.2 分级开挖对边坡竖向位移的影响
边坡分级开挖时各阶段的竖向位移计算结果见图3。
分析可得，安全系数随着开挖的进行而逐渐减小，边坡稳定性降低。到第二次和第三次开挖后的安全系数都比1小，说明边坡不太稳定，需采取措施对边坡进行加固。
3 结论
1）随着边坡的不断开挖，边坡水平位移和竖向位移逐渐增大。
2）随着边坡的不断开挖，安全系数逐渐减小，故需对边坡进行加固。
参考文献：
Reference：
[1]费康，张建伟.Abaqus 在岩土工程中的应用[M].北京：中国水利水电出版社，2009，67-70
[2]李广信.高等土力学[M].北京：清华大学出版社，2004
论文作者:1汪波,2符红
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/25
标签：位移论文; 模型论文; 安全系数论文; 稳定性论文; 水平论文; 土坡论文; 细粒论文; 《防护工程》2018年第27期论文;