1 引言

昨天在看別人作的一個邊坡穩定性分析時，無意中發現他的位移計算結果好像有問題，于是自己驗算了一下。下面記錄了用Plaxis 2D分析一個雙層土邊坡穩定性(slope stability.p2dx)時遇到的問題以及可能的解決方法。

2 模擬要點

(1) 模型建立。用"創建鉆孔"工具可以迅速建立多層地層模型并設置材料參數，這種模型的邊界是矩形，適用于樁基礎和沉降模擬，但對于邊坡這樣的非矩形邊界不能直接適用。盡管可以使用多邊形修改工具改變成邊坡形狀，但操作起來非常笨拙，需要不斷地添加點和移動點，因此感覺這種處理方法不好。 

因此最直接的方法是對上下層分別"創建土體多邊形"。還有一種方法是首先把邊坡的外邊界畫出來，然后使用"剪切多邊形"命令把邊坡模型分割成兩層。當使用這個命令后系統刪除了原來的Polygon_1，產生新的Polygon_1(Soil_1)和Polygon_2(Soil_2)，目前正在作的這個例題模型就是使用這種方法產生出來的。這種方法類似于Rocscience軟件定義的外部邊界和內部邊界，更符合巖土工程師劃分地層的思維。

(2) 設置參數。最簡單的設置材料參數的方法是返回到“土體”，使用“顯示材料”圖標，這將打開"材料集"對話框，通過”新建”按鈕輸入材料參數。當然，也可以通過左側的“模型瀏覽器”下屬的“土體”編輯材料參數。當兩層土的參數輸入完成后，通過拖拉方式賦值給模型，這一點類似于Slide和RS2的操作方式。為了計算邊坡的長期穩定性，兩層土的排水條件使用了“排干”選項，但Plaxis不能控制非飽和密度和飽和密度的選擇，無論在什么情況下都必須輸入這兩個值。感覺這一點兒處理的不好。在Slide中，如果不設置地下水位，那么僅使用非飽和密度，自動關閉了飽和密度的輸入，這么處理更合理一些。 

(3) 計算步驟。初始階段生成初始應力條件，計算類型選擇重力荷載，邊坡穩定性分析不使用ko過程。增加一個階段計算安全系數，Plaxis的計算類型共有6個選擇：塑性，固結，安全，動力，流固耦合，動力固結，試著選擇了"塑性"，計算結果不太理想，感覺在目前的條件下，直接選擇"安全"是比較可靠的選擇。

(4) 結果評價。下圖所示的是位移云圖和最大剪應變圖，位移云圖的顯示似乎沒有問題，但計算出來的位移值確實非常大，目前還沒有檢查出究竟是啥原因。

不過計算的安全系數應該是合理的，如下圖所示，計算出的安全系數是1.33，表明邊坡是穩定的。

3 其它程序驗證

相同的問題使用Slide進行了計算，結果顯示安全系數是1.38(左圖)，比Plaxis計算的1.33稍微大一些。使用Phase2計算出的安全系數是1.43，最大剪應變圖如下所示(右圖)，Phase2計算出來的位移非常合理。接下來將試驗<Phi-C reduction and comparison with Bishop's method>中例子來找出發生位移錯誤的具體原因，感覺問題出現在分階段施工的設置步驟上。