积水池(Ponded Water)边坡稳定性分析: HYRCAN, SLIDE, PLAXIS LE的结果比较

1 引言

积水条件下的边坡稳定性(Ponded Water in Slope Stability)分析是岩土工程经常遇到的一个问题，最典型的场景如水库的土坝或土石方坝【从岩土工程视角看本周美国水坝的损坏】，工业场地的积水池(蓄水池)以及采矿工程的尾矿坝等，在这个笔记中，我们使用HYRCAN分析这类边坡的稳定性，并与SLIDE的计算结果进行比较。

2 问题陈述

下图所示的边坡由两层土组成，边坡一侧有3米高的水位，求边坡的安全系数。

3 求解过程

在此之前，我们已经分析过两个例子的边坡稳定性，因此在本例中，省略了一些相同或相似的操作步骤，代之以代码的方式呈现。

HYRCAN脚本描述以及与SLIDE计算结果比较

HYRCAN多层土边坡(Non-Homogeneous Slope)稳定性分析以及安全系数的自动提取

(1) 项目设置

选择四种方法，改变边坡方向为从左到右，改变“条块数量”值，设置为50。

set("Method","GLE/M-P","on","Method","JanbuSim","on","Method","Spencer","on")set("failureDir","l2r","numSlice",50)

(2) 边坡形状

按节点坐标顺序画出边坡外部形状。使用主菜单”几何构型->外部边界”命令，顺序输入外部边界坐标，结束后输入”c[close]”, 形成边坡形状。

extboundary(0,0,40,0,40,4,30,4,10,14,0,14,0,0)

(3) 材料边界

由于本例有两层土，因此只需要画一条材料边界。使用主菜单"几何构型->材料边界”命令。

matboundary(0,9,20,9)

(4) 材料参数

使用“属性->定义材料”打开定义材料属性对话框，输入上下两种土的参数。

definemat("ground","matID",1,"matName","Upper Layer","uw",17,"cohesion",4,"friction",20)definemat("ground","matID",2,"matName","Lower Layer","uw",18,"cohesion",8,"friction",25)

(5) 分派属性

使用“属性->分配属性”命令打开"指定材料"对话框，选择土层名称，然后用鼠标点击土层的区域，程序会自动把材料参数赋值到对应的土层。

assignsoilmat("matid",1,"atpoint",4.79092,10.5657)assignsoilmat("matid",2,"atpoint",5.34701,4.14928)

(6) 增加水位

使用“几何构型->添加地下水”增加水位(Assign Water Table to Materials)， 

addwatertable(0,10,24,7,40,7)

至此，完成了模型建立过程，如下图所示。

(7) 计算

使用“分析->计算”命令开始进行计算。

compute()

(8) 结果

选择主菜单”结果”下的“全部表面“和”展示条块”，如下图所示的Bishop Simplified方法。

show("allsurfaces")show("slices")

相同的数据在SLIDE下运行，计算结果比较如下：

可以看出，除了简化的Janbu法计算结果稍有不同外，其它三种方法的计算结果基本一样。使用与上一个例子相同的代码可以提取出安全系数值。

4 与Plaxis LE的结果比较

相同的数据在Plaxis LE上运行，发现安全系数很小，如下表所示。但目前还找不出原因为啥会计算出如此低的安全系数。