基于静态松弛法的边坡细胞自动机分析方法

摘要

【目的】边坡稳定性分析一直是岩土工程领域研究的热门课题，在目前常见的方法中，传统极限平衡法的求解过程快速，但通常需要引入各种假定，而有限元等数值方法的求解则缓慢且繁琐。因此，可将静态松弛离散单元法和细胞自动机相结合提出一种兼具计算效率与精度优势的边坡稳定性分析方法。【方法】通过弹簧罚模型将块体细胞面与面的接触关系简化为点-面接触关系，将一般块体的基本力学模型等效为块体弹簧力学模型，在静态松弛离散单元法的理论基础上，结合极限平衡理论和细胞自动机机制建立了边坡细胞自动机模型。基于计算机开发语言C++，自行编制了分析程序DEMCA Slope，利用程序对两个算例进行计算分析。【结果】对比算例1，安全系数相对误差为6.0%～7.4%，对比算例2，安全系数相对误差为8.4%～13.0%，模型所反映的破坏结果与实际结果基本一致，所得安全系数在合理范围内。【结论】优化后的方法兼具计算效率与精度优势，为分析和研究边坡稳定性提供了新思路。

关键词

边坡 / 静态松弛法 / 细胞自动机 / 弹簧罚模型