有限元法在膨胀土边坡支护设计中的应用

梁竞，郑盛业

（广西二七三地质队，广西贵港537101）

1 概述

有限元法是采用有限个微小单元将连续介质离散化，通过对有限个单元做分片插值求解各种力学、物理问题的一种数值方法。有限元法把连续体离散成有限个单元：杆系结构的单元是每一个杆件；连续体的单元是各种形状（如二维平面中的三角形、四边形）的单元体。每个单元的场函数是只包含有限个待定节点参量的简单场函数，这些单元场函数的集合就能近似代表整个连续体的场函数。根据能量方程或加权残量方程可建立有限个待定参量的代数方程组，求解此离散方程组就得到有限元法的数值解。由于大多数实际工程问题因多方面的原因而难以得到精确的解析解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。

膨胀土在广西区内广泛分布，一般为高塑性粘土，具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水软化、干缩裂隙发育等特性，常使建筑物产生不均匀的竖向或水平的胀缩变形，造成位移、开裂、倾斜甚至破坏；对于膨胀土边坡，反复胀缩变形产生的干缩裂隙遭遇长时间强降雨时易于饱水，又进一步软化边坡土质，造成滑坡现象。对普通土质边坡的稳定性分析与计算，一般多用极限平衡法；但对强膨胀土边坡的稳定性分析计算，由于不能忽略其膨胀力，但目前规范方法中又无相应的、有效的简化地质模型作为依据进行设计计算，因此有必要引入一些先进而合理的岩土计算技术以便对强膨胀土边坡的稳定性进行分析与评估。……