SPH方法与经典边坡稳定分析方法的对比研究

翟 明,李 亮，*,王上上,刘 旭,陈 富，杨正权

(1.青岛理工大学 土木工程学院，青岛 266033；2.中国水利水电科学研究院，北京 100048)

在众多岩土问题中，边坡失稳事故尤为突出。作为岩土工程三大经典问题之一，边坡稳定问题引起了国内外学者的广泛关注。目前常用的边坡稳定分析方法主要有三种，即极限平衡法(Limit Equilibrium Method, LEM)、强度折减法(Strength Reduction Method, SRM)和极限分析上限法(Upper Bound Limit Analysis Method)。极限平衡法[1-2]是最早用于边坡稳定分析的方法，目前已趋于完善和成熟。极限平衡法主要包括两个步骤：①计算给定滑动面的安全系数；②基于智能优化算法变换不同的滑动面并计算其安全系数，确定最小安全系数及其对应的临界滑动面。强度折减法思想最早由ZIENKIEWICZ等[3]提出，后来被许多学者广泛应用于边坡稳定分析。强度折减法的基本思想是将土体初始抗剪强度参数(黏聚力c、内摩擦角φ)不断进行折减，直至边坡达到临界状态，此时的折减系数即为安全系数。极限分析上限法[4]的基本思想为：对于给定的失效模式，从变形协调出发，根据外力功和内能消散相平衡的原理确定相应的安全系数，然后应用最优化方法，确定相应于最小安全系数的临界失效模式。上述三种方法在边坡稳定分析中均有应用，对于复杂荷载工况、复杂边坡剖面的边坡而言，如何检验三种方法的适用性并比较其计算性能对于边坡稳定分析具有较强的指导意义。

近年来，光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics，SPH)方法[5-9]逐渐被用于岩土工程领域，BUI等[5]较早地将Druck-Prager本构模型引入SPH方法中，进行了一系列岩土工程问题的模拟，为SPH方法在岩土工程问题中的应用奠定基础。……