基于MATLAB的边坡稳定性极限上限分析程序开发

›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (7): 2091-2098.

基于MATLAB的边坡稳定性极限上限分析程序开发

唐高朋¹，赵炼恒¹，李亮¹，高连生¹，谭悍华²

1. 中南大学土木工程学院，长沙 410075；2. 贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵阳 550001

收稿日期:2012-07-19 出版日期:2013-07-10 发布日期:2013-07-15
通讯作者: 赵炼恒，男，1980年生，在站博士后，讲师，硕士生导师，主要从事道路与铁道工程、岩土极限分析理论与应用方面的教学与科研工作。 E-mail: zlh8076@163.com
作者简介:唐高朋，男，1989年生，硕士研究生，主要从事道路与铁道工程、边坡稳定性极限分析方面的研究工作。
基金资助:
国家自然科学基金项目(No. 51078359，No. 51208522)；中国博士后科学基金资助项目(No. 20110491269，No. 2012T50708)；贵州省交通运输厅科技项目(No. 2012122033)；湖南省科学技术厅科技计划项目(No. 2012SK3231)。

Program development for slope stability using MATLAB software and upper bound limit analysis

TANG Gao-peng¹，ZHAO Lian-heng¹，LI Liang¹，GAO Lian-sheng¹，TAN Han-hua²

1. School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410075, China; 2. Guizhou Communications Planning and Propecting Design Academy, Guiyang 550001, China

Received:2012-07-19 Online:2013-07-10 Published:2013-07-15

摘要/Abstract

摘要： 基于系统能耗最小原理的极限分析上限定理，利用MATLAB强大的数据处理功能，对边坡稳定系数Ncr采用序列二次规划法（SQP）进行优化计算，并与枚举法相结合，从而解决SQP算法求解优化解容易陷入局部最优解的问题。同时开发了一款简单实用的边坡稳定性分析软件，实现了计算结果与临界滑裂破坏面图形的可视化输出。与经典算例对比分析，计算结果具有较好的一致性，表明了程序的可靠性。分析了内摩擦角?、边坡倾斜角?、? 3个参数对边坡稳定系数Ncr的影响。计算结果表明：边坡稳定性系数Ncr对?、? 较为敏感，而对? 的敏感次之。其次，当?、? 比较接近或在小范围内波动时，对稳定性系数Ncr的影响特别敏感；当?、?值较小时，滑动面通过坡趾下方，而当?值比较大时，滑动面通过坡趾。

关键词: 边坡稳定性, 极限分析上限法, 稳定系数, MATLAB, 程序设计

Abstract: Based on the upper bound limit analysis, the functional program about the slope stability problem was developed by MATLAB. The stability factor (Ncr) and graph of critical slip surface can be visually shown in the program window. The solutions of stability factor (Ncr) were obtained through the calculation results of nonlinear and sequential quadratic programs (SQP), combined with the method of exhaustion to avoid sticking at the local optimization. The results demonstrated the effectiveness of the program. The influence on the stability of slope was evaluated by analyzing the factors in terms of the internal frictional angle ?, slope angles ? and ?. The calculation results show that the stability factor (Ncr) is more sensitive to the frictional angles ? and ? than ? . In addition, if the frictional angles ? and ? are close to each other and the values of ? and ? fluctuate in the narrow range, the slope stability is sensitive to the stability factor (Ncr). In other words, when the low values of ? and ? are inputted in the program, the slip surface would cross below the slope toe, while the slip surface would intersect at the slope toe for the case of steep slope.

Key words: slope stability analysis, upper bound limit analysis, stability factor, MATLAB, program design

中图分类号:

TU 457

唐高朋，赵炼恒，李亮，高连生，谭悍华 . 基于MATLAB的边坡稳定性极限上限分析程序开发[J]. , 2013, 34(7): 2091-2098.

TANG Gao-peng ，ZHAO Lian-heng ，LI Liang ，GAO Lian-sheng ，TAN Han-hua . Program development for slope stability using MATLAB software and upper bound limit analysis[J]. , 2013, 34(7): 2091-2098.

参考文献

相关文章 15

[1]	苏永华, 李诚诚. 强降雨下基于Green-Ampt模型的边坡稳定性分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 389-398.
[2]	陈峥, 何平, 颜杜民, 高红杰, 聂奥祥, . 超前支护下隧道掌子面稳定性极限上限分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2154-2162.
[3]	余国, 谢谟文, 郑正勤, 覃事河, 杜岩, . 基于GIS的边坡稳定性计算方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1397-1404.
[4]	刘庆彬, 潘懋, 刘洁, 郭艳军, 张小双, 姚健鹏, 李芳玉, . 基于ParaView的Abaqus有限元输出结果的可视化与虚拟现实[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4916-4924.
[5]	夏侯云山, 张抒, 唐辉明, 刘晓, 吴琼, . 考虑参数空间变异结构的结构化交叉约束随机场模拟方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4935-4945.
[6]	唐洪祥, 韦文成. 耦合强度各向异性与应变软化的边坡稳定有限元分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 4092-4100.
[7]	代仲海，胡再强，尹小涛，吴振君，. 工程荷载作用下缓倾角反倾似层状岩质边坡变形稳定性分析[J]. , 2018, 39(S1): 412-418.
[8]	秦雨樵，汤华，冯振洋，尹小涛，王东英, . 基于聚类分析的边坡稳定性研究[J]. , 2018, 39(8): 2977-2983.
[9]	朱彦鹏，杨晓宇，马孝瑞，杨校辉，叶帅华, . 边坡稳定性分析双折减法的几个问题[J]. , 2018, 39(1): 331-338.
[10]	聂治豹，郑宏，张谭. 基于强度折减法确定边坡临界滑面的小波变换法[J]. , 2017, 38(6): 1827-1831.
[11]	刘振平，杨波，刘建，贺怀建，. 基于GRASS GIS与TIN滑动面的边坡三维极限平衡方法研究[J]. , 2017, 38(1): 221-228.
[12]	蒋泽锋，朱大勇,. 强降雨条件下具有张裂缝边坡临界滑动场[J]. , 2016, 37(S2): 25-34.
[13]	薛海斌，党发宁，尹小涛，丁卫华，刘海伟，. 非稳定渗流条件下非饱和土质边坡稳定性的矢量和分析法研究[J]. , 2016, 37(S1): 49-56.
[14]	周云涛 . 三峡库区危岩稳定性断裂力学计算方法[J]. , 2016, 37(S1): 495-499.
[15]	王双，李小春，石露，刘召胜,. 物质点强度折减法及其在边坡中的应用[J]. , 2016, 37(9): 2672-2678.

Metrics

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed