基于Phase有限元法计算边坡稳定性

一、Phase软件简介

RS2(原Phase2)是一款适用于地面和地表开挖设计和计算的弹塑性有限元分析软件。对于开挖产生的应力和变形均可进行详细的计算及结果输出。给定安全系数后,RS2可以对基坑开挖的支护系统进行优化从而降低支护系统的费用。同时,Phase2还可以进行边坡稳定的有限元分析。 RS2软件的一个非常重要的特色就是采用基于有限元分析的强度折减法进行边坡稳定性分析。可以应用摩尔库伦强度参数或者霍克布朗强度参数。

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二、Phase简单功能实操

1.CAD数据准备

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将边坡外框设置为External、边坡内部的岩层分界线和软弱夹层等设置为Material,(注意:二者均需要用多段线,所成图形为闭合)

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将CAD文件另存为.dxf格式

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2.Slide数据参数设置

2.1 导入CAD数据

打开phasee软件,选择File——Import——Import DXF

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选择,依次分两次、导入External和Material

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2.2 定义和导入材料参数

2.2.1 定义材料参数

打开Properties(属性),定义材料属性

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或者直接右键定义材料属性

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打开之后,分别定义以下参数,重度即容重。一般设置为均质,塑性,基岩选择广义霍克布朗,土质用摩尔库伦;材料类型基岩一般选择弹性,覆盖层选择塑性

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在边坡中有几种岩层(包括软弱夹层),此处就定义几种材料

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2.2.2 导入材料参数

对于相似的地区,新建一个边坡的时候,可以导入其他边坡的参数,无需再设置

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2.3 分配材料属性

设置对应分区的材料属性

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2.4 打开概率分析和强度折减

依次打开analysis——project settings,滑面方向

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2.5 建立网格

Mesh——Mesh Setup,注意网格密度,当层比较薄的时候,网格密度可以设置大一点,此处设置为200

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设置完成后依次点击下方三个按钮

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2.6 设置自由面

选择下方按钮,设置边坡边界

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3.天然工况稳定性计算

在未添加“地震”、“降雨”和其他条件下计算即为“天然工况稳定性计算”。

完成上述步骤后,点击下方图标进行计算

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3.1结果展示

在计算之后,这个图标才会点亮,点击即可展示结果

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默认仅展示边坡稳定性最差的区域

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点击此处图标,即可切换位移显示

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3.2显示效果调整

分别可设置两幅图的显示效果与隐藏

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3.3 数据导出

点击File——Export,即可选择导出为图片或CAD文件

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4.地震工况稳定性计算

选择Loading——Seisminc Load(地震加载)

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一般设置地震水平加速度(地震峰值加速度/4),

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添加了地震加速度后,在画面右上角即会显示地震图标

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而后点击计算、结果显示即可

5.降雨工况稳定性计算

注意:在计算降雨工况时,需要去除“地震工况”下的地震加速度(设置为0即可)

5.1方法一:通过添加地下水位的方式模拟降雨工况

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而后画水位线即可(此处可以在2.1导入CAD数据中一并导入,定义材料时无需分割,然后在此处按照该线绘制即可)

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5.2方法二:折减强度法

在天然工况稳定性计算中,适当调整岩体参数(本文2.2节,介于天然与地震之间),进行计算

6.开挖工况稳定性计算

开挖工况的情况,在CAD里面修改边坡边界后,再参照天然工况进行计算即可

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或者直接在此处添加即可

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