边坡稳定性分析实例

时间：2023-11-06 百科知识版权反馈

【摘要】：请分析该边坡的稳定性。按Esc键，再点击提示区中按钮，ABAQUS/CAE自动退出绘图环境，完成部件slope的创建。在弹出的Edit Section对话框中后下拉框中选择siltsoil，点击按钮，完成截面Section－1的创建。在ABAQUS/CAE窗口顶部的环境栏中选择网格模块，并将环

11.2　边坡稳定性分析实例

问题描述：对于如图11.1所示的边坡模型，路面厚69cm，路堤为8m高的回填土，路基为2m厚的粉质黏土和8m厚的淤泥质黏土，边坡比为1∶1.5。除路面（pavement）采用线弹性模型外，其余材料均采用Mohr Coulomb弹塑性模型，其参数如表11.1所示。请分析该边坡的稳定性。

图11.1　路面边坡模型

表11.1　边坡模型计算参数

1）部件（Part）模块

（1）创建部件

在ABAQUS/CAE环境下，点击左侧工具区（Create Part）按钮，弹出Create Part对话框，将Name设为slope，将Modeling Space设为2DPlanar，Type设为Deformable，Base Feature设为Shell，点击按钮，ABAQUS/CAE自动进入Sketch绘图环境。

点击左侧工具区（Create lines：Connected）按钮，在提示区输入（0，0）（实际输入时不需要括号，下同），按Enter键确认，再依次在提示区输入（35，0）、（35，10）、（27，10）、（14，18.69）、（0，18.69）、（0，0），依次按Enter键确认。按Esc键，再点击提示区中按钮，ABAQUS/CAE自动退出绘图环境，完成部件slope的创建。

（2）剖分部件

用鼠标左键按住左侧工具区图标不放，稍等片刻，在弹出的系列图标中选择（Create Datum Point：Offset From Point）按钮，在视图区中选择A点，在提示区输入（0，8，0），按Enter键确认。按照同样的方法，仍以A点为偏移基准点，在提示区中输入（0，18，0），分别按Enter键确认。

按前文类似方法，用（Partition Face：Sketch）工具，完成部件slope的剖分（图11.2）。

图11.2　剖分后的部件slope模型

2）特性（Property）模块

在ABAQUS/CAE窗口顶部的环境栏中选择特性（Property）模块。

点击左侧工具区（Create Material）按钮，弹出Edit Material对话框，在Name后输入siltsoil，依次点击［General］→［Density］，将Mass Density设为1.82；再依次点击［Mechanical］→［Elasticity］→［Elastic］，将Young’s Modulus设为50000，将Poisson’s Ratio设为0.3；再依次点击［Mechanical］→［Plasticity］→［Mohr Coulomb Plasticity］，将Friction Angle设为25，将Dilation Angle设为0；点击Hardening选项卡，将Cohesion Yield Stress设为15，将Abs Plastic Strain设为0；点击按钮，完成材料siltsoil的创建。按照相似的步骤，完成其他材料（embankment、filling、pavement）的创建。

点击左侧工具区（Create Section）按钮，弹出Create Section对话框，将Category设为Solid，将Type设为Homogenous，点击按钮。在弹出的Edit Section对话框中后下拉框中选择siltsoil，点击按钮，完成截面Section－1的创建。按照同样的方法，完成其他材料截面的创建。

点击左侧工具区（Assign Section）按钮，在视图区中选择模型最下部三个区域，再点击提示区按钮，在弹出的Edit Section Assignment对话框中后下拉框中选择Section－1，点击按钮完成siltsoil材料截面的指定。按照同样的方法，完成其他材料截面的指定。

3）装配（Assembly）模块

在ABAQUS/CAE窗口顶部的环境栏中选择装配（Assembly）模块，以创建装配件。

（1）部件实体化

点击左侧工具区（Instance Part）按钮，弹出Create Instance对话框，点击按钮，以完成部件的实体化。

（2）定义集合（Set）

①边界的集合依次点击菜单［Tools］→［Set］→［Manager］，弹出Set Manager对话框，点击按钮，在弹出的Create Set对话框中，在Name后输入left按钮，在模型中选择模型最左面的边界（线段），点击提示区按钮，完成左边界left的定义。按照同样的方法，完成模型右边界right、模型底边界bottom的定义。

②整个模型的集合

按照同样的步骤，创建包含整个模型的集合all。

4）分析步（Step）模块

在ABAQUS/CAE窗口顶部的环境栏中选择分析步（Step）模块，以设置分析步。

点击左侧工具区（Create Step）按钮，弹出Create Step对话框，点击按钮，弹出Edit Step对话框，点击Incrementation选项卡，将Maximum number of increments设为200，在Initial下输入0.01，Minimum下输入1E－009，在Maximum下输入0.1；点击Other选项卡，将Matrix Solver下的Storage设为Unsymmetric，点击按钮。

提示：在上一步中，一定要将Matrix Solver下的Storage设为Unsymmetric，如果采用默认值（即Use solver default），有可能出现计算不收敛现象。

这一步是本算例计算成功与否的关键步骤之一。

5）Load（载荷）模块

在ABAQUS/CAE窗口顶部的环境栏中选择载荷（Load）模块。（1）重力载荷的施加

图11.3　重力载荷的加载

提示：上述重力载荷的加载是本算例的关键步骤之一。

（2）定义边界条件

点击左侧工具区（Create Boundary Condition）按钮，弹出Create Boundary Condition对话框，将Types for Selected Step设为Displacement/Rotation，点击按钮，点击提示区按钮，弹出Region Selection对话框，选择left，点击按钮，弹出Edit Boundary Condition对话框，选中U1前的复选框，点击按钮，完成左边界（left）条件的定义。按照同样的步骤，完成模型右边界（right）条件（U1＝0）和底部边界（bottom）条件（U1＝U2＝0）的定义。

6）网格（Mesh）模块

在ABAQUS/CAE窗口顶部的环境栏中选择网格（Mesh）模块，并将环境栏上Object设为Part，即可划分网格。

点击左侧工具区（Seed Part Instance）按钮，在弹出的Global Seeds对话框中，将Approximate global size设为1，点击按钮；点击（Seed Edge：Biased）按钮，在视图区依次点击图11.4中的4条线段（分别标记为1、2、3、4，点击时应靠近线段上部），点击提示区按钮，在提示区Bias Ratio后输入2.0，按Enter键确认，保持默认的单元数不变，按Enter键确认。

图11.4　模型种子（Seeds）的定义

点击左侧工具区（Assign Mesh Controls）按钮，在视图区中选择整个模型，点击提示区按钮，弹出Mesh Controls对话框，将Technique设为Structured，点击按钮，完成网格单元控制。

点击左侧工具区（Assign Element Type）按钮，在视图区选择整个模型，点击提示区按钮，弹出Element Type对话框。将Geometric Order设为Quadratic，将Family设为Plane Strain，此时对话框中显示单元为CPE8R（8结点平面应变四边形减缩积分单元），点击按钮，完成模型单元的指定。