科技创新科技创新收稿日期：2022-12-15作者简介：张维利，男，汉族，山西省水利建筑工程局集团有限公司，工程师。土石坝结构稳定的静动力非线性有限元分析土石坝结构稳定的静动力非线性有限元分析摘要为探讨土石坝应力变形分析存在问题，在总结土石坝应力应变分析相关文献的基础上，以克孜尔水库黏土心墙坝为例，采用ABAQUS有限元分析，全面解析坝坡静动力反应演变情况及稳定性，发现坝坡随着不同压力下应变反应和安全系数相关的变化规律。通过综合分析，发现采用黏土心墙的坝体具有较高的安全性，不会出现水力劈裂现象，也不会因地震影响到坝体安全。关键词土石坝；静动力；稳定性□张维利当前，对土石坝坝坡采取稳定分析有多种方法可选择，如有限元法、极限分析法等，在特定场景使用合适方法，可以避免方法缺点扩大，改善稳定性较差问题。因此，需要根据坝体特点以及环境特点选择合适的土石坝坝坡稳定性分析方法。现采用ABAQUS软件，对克孜尔水库黏土心墙坝应力变形、边坡稳定、动力反应进行有限元分析，以探讨有限元分析方法在土石坝结构稳定性分析中的应用效果。1.土石坝结构稳定有限元分析方法1.1土石坝应力变形有限元分析有限元法是利用网格分割的操作将坝体分为数量有限的单元体，每两个单元体间通过结点链接，使坝体呈现离散体结构。在此之后还需将单元体上存在的荷载移动到节点上。根据力的作用使相互平衡的原理，总结得出节点力F和荷载R之间的关系：∑{R}=∑{F}e根据虎克定理，得出各个单元的应力和其应变关系:{σ}=[D]{e}式中：[D]—弹性矩阵。通过每个单元的几何结构，以及位移结果，分析得到单元应力和位移的公式：{ε}=[B]{δ}e式中：[B]—应变矩阵。则有：{σ}=[D][B]{δ}e=[S]{δ}e式中：[S]—应力矩阵。1.2土石坝坝坡稳定性有限元分析有限元法能够解决因复杂的边界条件和不同材料使用不均匀而导致的坝体稳定性问题，具有独特效果，利用理想状态下弹塑性原理分析土石坝的结构状况。为此可以采用这种理想状态下分析土石坝坝坡的稳定性，而且有限强度折减法无论是在国内还是在国外的边坡稳定性分析中都有应用。坝坡稳定性的有限元分析需要对边坡进行处理，使其处于极限状态，然后计算边坡的安全系数边Fs，在此之前需要得到坡体强度参数粘聚力c、内摩擦角φ以及度折减系数Fs的数值，其次通过相关计算得到相应的虚拟强度指标c'、φ'继续带入公式中计算，最终能够得到对应的Fs。虚拟强度折减计算：式中：c'f—有效粘聚力；φ'f—有效内...
