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用有限元分析法分析边坡稳定有哪些问题

用有限元(FEM)方法进行边坡稳定分析的一个最大优势就是不用事先选择滑动面. FEM把整个模型作为一个整体进行分析. 至于多大的形变是在可接受范围内,这个不是FEM方法考虑的问题,而是模型设计者设定的条件. FEM的真正问题是,因为是用“强度折减法”,所以当形变发生的时候,土壤的属性其实已经改变了,因为土壤的粘聚力和摩擦角已经不是初始数据.然后就出现了一个悖论,如果证明形变时的土壤属性也符合初始条件的土壤属性.既然说到了FEM vs LEM(极限平衡法), 可以看一看Fredlund大神署名的文章 "Comparison of 3D Finite Element Slope Stability With 3D Limit Equilibrium Analysis --- Haihua Lu, Lianmin Xu, Murray Fredland, D.G. Fredlund"下面的就无耻的从文章中盗图了:对同一个3D数字模型使用FEM 和 LEM 方法进行边坡稳定分析: 【用有限元分析法分析边坡稳定有哪些问题】 用有限元分析法分析边坡稳定有哪些问题

LEM方法: 深色部分显示了是临界滑动区域用有限元分析法分析边坡稳定有哪些问题

FEM方法: 模型总位移,颜色越淡,代表位移越大. 所以说FEM方法是没有办法直接给出滑动区域的结果的,这个区域的大小需要用户自己去判断.而实际的FOS结果如下:用有限元分析法分析边坡稳定有哪些问题

2种方法的结果还是很接近的. 答主的个人意见就是,如果是一个比较复杂的模型,无法在第一时间确定滑动区域和方向,可以先使用FEM方法预测一下.有了结果只有再使用LEM方法对位移最大的区域进行分析,比较结果,会比较有效率.
■网友
边坡稳定本身就是一个很沉重的问题，因为在传统意义上，人们只能通过某种指标来判断边坡是否稳定，这是一种定量式的定性，在此前提框架下，我们才会讨论用数值模拟的可行性……说到有限元法分析边坡，最经典的方法非“强度折减法”莫属。也就是说，通过折减模型材料的粘聚力和摩擦角，观察模型的塑性区发展和剪切变形程度，继而反算边坡的稳定系数。然而问题也在于此，到底怎样的变形算是可以接受的稳定？有限元法的问题在于它只支持小变形计算，或者说只支持有限范围的弹塑性变形计算，对大变形不太适用。所以才有人用有限差分法解决此类问题。
■网友
有限元也有几种方法，最具代表性的是强度折减法——Shear Strength Reduction method，此外还有有限元应力-变形分析法——slope stability based on stresses from a stress-deformation analysis等。


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