GeoStudio软件的边坡稳定性分析

摘 要：在对滑坡体稳定性进行了详细的分折计算后，综合滑坡地质环境背景、滑坡特征以及滑坡形成条件，确定滑坡的各项参数，运用GeoStuddio软件对滑坡进行数值模拟，以验证数值计算结果的正确性。

关键词：GeoStuddio；数值模拟；边坡变形；剪应力稳定系数

中图分类号：TB 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.25.090

数值模拟运用的GeoStudio软件是由GeoStudio公司研发的一套专业、高效而且功能强大的适用于地质工程和地质环境模拟计算的仿真软件。GeoStudio是一套完整的地质工程模拟工具，包括了8个模块，各个模块作用不同，可以相互结合从而达到综合分析的效果。主要采用SLOPE/W模块和SIGMA/W模块对已知的边坡进行稳定性分析验证。

SLOPE/W程序是以极限平衡理论为基础来分析边坡稳定性的，其分析过程采用瑞典条分法、Janbu法、Bishop法、Morgenstern-Price法（M-P法）等原理，能够根据地质条件建立起边坡的模型，并对其稳定性加以分析。現今国内许多地区的边坡采用了此程序进行稳定性计算，并且都得到了不错的成果。本次模拟尝试对自然工况下的边坡进行建模分析，用以验证自然工况的稳定系数结果。

SIGMA/W程序是一款用于对岩土结构中的应力和变形进行有限元分析的专业软件。它具有全面的本构模型公式，使得这款软件不但可以对简单的岩土问题进行分析，也可以对高度复杂的岩土问题，如线性弹塑性、非线性弹塑性、非线性等进行分析，许多经典的土体模型可以使用户对各种土体或结构材料进行建模分析。

1 SLOPE/W模块模拟

根据勘察报告中给出的边坡的坡形特征和岩土体性质，建立工况1条件下边坡模型并进行模拟分析，其过程如下：

（1）首先进入GeoStudio2007的SLOPE/W模块，拟选择Morgenstern-Price法进行分析。

（2）在主界面上创建坐标网格，并将边坡的AutoCAD图件按照一定比例在坐标中绘制出来（图1）。

（3）将边坡中的坡体、滑动面、滑床分成三个区块，并将每一个区块的岩土性质（包括重度，黏聚力，内摩擦角）输入。

（4）输出分析结果进行检验，分析结果见图2。

根据分析结果可知：自然工况下边坡稳定性在1.4～1.6之间，故边坡稳定状态为稳定，与不平衡传递系数法计算结果基本一致。

2 SIGMA/W模块模拟

模拟步骤如下：

（1）将已经建立的边坡模型导入SIGMA/W模块中；

（2）根据各个岩土层的岩性特征及岩土体的典型弹性特性值对各岩土层赋值，包括天然容重、弹性模量、泊松比；

（3）对边坡模型进行有限元区域网格划分，格点间距大约为3.5m，设置单元网格为四边形和三角形；

（4）设置边界条件，纵坐标方向固定X无水平位移，横坐标方向固定Y无竖向位移；

（5）开始运行并分析模型，输出相应的位移、应力、应变图，并对图形进行分析。

如图3所示为边坡的变形示意图，其最大变形为0.029m，因比例尺的原因，其在天然应力状态下发生的变形难以准确呈现，故将其变形放大300倍，由变形图可以看出，其坡脚位置变形经300倍放大后仍难以察觉，而其主要变形发生在边坡中部，故推测边坡破坏可能最先由边坡中部开始。

图4为边坡XY位移图，最大XY位移产生于中段的滑体外缘部位，达到0.028米，由该部位至前缘后缘位移都逐渐减小，故据此可推测中段碎石土的位移很有可能主导此边坡的稳定性。上述预测结果也与传递系数法计算得到的最大剩余下滑力条块位置基本一致。

图5为边坡剪应力图，由剪应力图可知，最大剪应力为45kPa。最大剪应力主要在边坡后缘部位分布，故推测后缘位置容易发生剪切破坏；滑坡中段开始至前缘位置剪应力为负值，故滑坡整体保持稳定，与计算得到的稳定性结论一致。

参考文献

[1]李风增. 基于GEO-SLOPE/W的土质高边坡稳定性分析[J]. 华北水利水电大学学报：自然科学版，2015，36（5）：6770.

[2]吴启红，李文渊，明承林. 基于折线形滑动和SLOPE/W模拟的滑坡稳定性对比分析[J]. 成都大学学报：自然科学版，2011，30（2）：134138.

[3]王玲. 基于GEO-SLOPE软件对某土质边坡稳定性分析[J]. 山西建筑，2011，37（16）：7273.

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