基于六方向贯通式间断线网格的边坡稳定性上限分析

摘要

边坡潜在滑动面可应用极限分析上限有限元方法，以“常应变率三角形单元及速度间断线”网格模式搜索获取，由此速度间断线的排布方式，成为影响边坡稳定性计算精度的重要因素。文中构思一种六方向贯通式速度间断线排布策略，提出对应三角网的生成流程并编程实现，作为自有上限有限元分析程序的前处理模块。经边坡稳定性算例验证表明：六方向贯通式间断线网格布局，以契合关键边界的多次一分为四及末次一分为六背景网格生成方式，不仅实现整个模型的大区域六方向间断线通路，又能在边坡坡脚处体现出多方向发散特性的网格。提出的模型非关键边界背景网格切割算法，可以局部分割新生单元的方式契合边界，维持边界处网格的六方向间断线通路特性。对于“常应变率三角形单元及速度间断线”网格离散模式，六方向贯通式间断线网格布局，较之三方向贯通及Delaunay三角剖分的情况，能更好地发挥速度间断线的效用，明显提高边坡稳定性问题的计算精度。六方向贯通式间断线网格布局，还可以结合高阶变形单元、网格自适应等措施，扩展其应用范围。

关键词

边坡稳定性 / 上限有限元方法 / 速度间断线 / 六方向贯通式间断线 / 网格拓扑结构 / 交互网格切割

基金资助

湖南省杰出青年基金项目(2021JJ10063); 伊春鹿鸣矿业有限公司科技项目(LM(2022)-F-045); 中南大学中央高校基本科研业务费专项(2024ZZTS0752)