基于SBFEM-FEM融合的边坡开挖快速仿真方法研究

周靓; 殷德胜; 郑保敬; 陈博夫; 谢旋; 彭辉; 叶永; 吴振宇

doi:10.20040/j.cnki.1000-7709.2025.20242188

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基于SBFEM-FEM融合的边坡开挖快速仿真方法研究

水工结构、水工材料与水利工程施工 | 更新时间：2026-02-25

- 基于SBFEM-FEM融合的边坡开挖快速仿真方法研究
- 基于SBFEM-FEM融合的边坡开挖快速仿真方法研究
- 水电能源科学 2025年43卷第3期页码：74-78
- 作者机构：
  
  三峡大学水利与环境学院
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家重点研发项目(2022YFC3005500)
- DOI：10.20040/j.cnki.1000-7709.2025.20242188
  中图分类号： TV551.4
- 纸质出版：2025
- 稿件说明：
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周靓, 殷德胜, 郑保敬, 等. 基于SBFEM-FEM融合的边坡开挖快速仿真方法研究[J]. 水电能源科学, 2025,43(3):74-78.

周靓, 殷德胜, 郑保敬, et al. 基于SBFEM-FEM融合的边坡开挖快速仿真方法研究[J]. 2025, 43(3): 74-78.
周靓, 殷德胜, 郑保敬, 等. 基于SBFEM-FEM融合的边坡开挖快速仿真方法研究[J]. 水电能源科学, 2025,43(3):74-78. DOI： 10.20040/j.cnki.1000-7709.2025.20242188.

周靓, 殷德胜, 郑保敬, et al. 基于SBFEM-FEM融合的边坡开挖快速仿真方法研究[J]. 2025, 43(3): 74-78. DOI： 10.20040/j.cnki.1000-7709.2025.20242188.

摘要

针对边坡开挖过程中岩体应力与变形变化可能导致的边坡失稳问题，提出了一种融合比例边界有限元法(SBFEM)和有限元法(FEM)的边坡开挖快速仿真新方法。该方法在模拟边坡的开挖过程时，利用边坡包含的地层、结构面和地形等信息，建立不含开挖面的初始有限元网格；将开挖面的信息作为动态参数实时输入，通过几何拓扑计算，将初始有限元网格分割为被开挖面切割的单元和未被切割的单元，未被切割单元仍为常规有限单元，切割单元被分解成比例边界单元或有限单元的组合，从而得到SBFE-FE的融合网格；将融合网格再次分成保留域和开挖域两部分，在开挖过程仿真时，利用数组计算方法常用流程，由保留域提供刚度矩阵，开挖域提供开挖荷载矩阵，从而实现开挖过程的自动快速仿真。采用FORTRAN语言，编写了相应的二维计算程序。通过算例研究，将新方法的结果与传统有限元法的结果进行对比。结果表明该方法具有较高的精度，能将复杂的有限元建模工作变成计算机的计算工作，降低前处理的难度，适合在多种开挖方案比选、开挖工况复杂等情况下应用。

Abstract

关键词

Keywords

references

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