基于XFEM的土质边坡滑裂规律研究

摘要

近年来对于边坡稳定的研究不再局限于安全系数的分析，而是越来越多地关注边坡可能的失稳模式和失稳过程，以提供更具针对性的防治建议。基于XFEM构造模拟土质边坡失稳滑裂过程的方法，将边坡失稳过程概化为滑裂面的发生、扩展和贯通的过程。采用黏聚裂缝模型和摩擦接触理论描述滑裂面上的接触行为，并设计一种扇形扩展控制域来表述滑裂面前端的应力集中和重分布行为，进而合理判断滑裂面的扩展时机和方向。模拟分析了一种人工设计土坡在坡顶堆载作用下的滑裂面扩展规律，比较了土体弹性模量和内摩擦角对于滑裂规律的影响。结果表明，所提方法可以合理有效地模拟边坡失稳滑裂过程，两种参数对于滑裂规律的影响符合一般认知，并根据模拟结果对推移式滑坡的发展速度和成层边坡的局部张拉裂缝给出了细观解释。