渗流作用下不同结构土质边坡稳定性模拟

边坡稳定性分析是预测由于各种载荷和环境条件引起的地层沉降、变形和滑移的重要方法。在堤坝中，水体的渗流作用会改变岩土体的力学特性，尤其是土壤的剪切强度。为了分析土石坝在渗流作用下的边坡稳定性，用剪切强度折减法对坝体结构的安全系数、滑移面和位移场进行计算，讨论不同坝体结构在渗流作用下的边坡稳定性，结果表明：剪切强度折减法能够用于渗流作用下的边坡稳定性分析，渗流作用能够劣化土壤的剪切强度。在渗流作用下，坝体结构对边坡稳定性有显著影响，临水侧边坡角α比非临水侧边坡角β越小，边坡越稳定。     

地震作用下岩石边坡稳定性有限元模拟

为研究地震作用下岩石边坡的稳定性问题,根据实验室直剪实验结果确定了完整的岩石样本的抗剪指标参数,并根据岩体裂隙间距对其进行了弱化折减.采用有限元强度折减方法评估了含节理岩石边坡的稳定性,计算了临界滑移面的安全系数.通过Drucker-Prager破坏准则判断岩石边坡有限元模型中每个单元的滑移状态.采用准静态方法模拟岩石边坡地震作用荷载,讨论地震动力放大系数对边坡抗滑稳定性安全系数的影响.基于有限元分析结果,确定不同地震作用组合下岩石边坡在极限状态下的塑性区分布和滑移面的安全系数.     

基于ABAQUS强度折减法某铀尾矿坝稳定性分析

将ABAQUS有限元软件和强度折减法相结合,充分利用ABAQUS的强大后处理能力对某一铀尾矿坝稳定性进行分析.通过把坡面的特征控制点的位移突变和滑移面塑性区从坡脚到坡顶的贯通作为边坡整体失稳的标志,当滑移面的塑性区贯通,塑性应变和特征控制点的位移发生突变时,则坝坡就处于滑动破坏临界状态,而此时的强度折减系数就定义为坝坡稳定的最小安全系数.通过某铀尾矿坝稳定性分析的实例,可以准确形象的预测出坝潜在坡滑动面的位置和评价坝坡的稳定性,尤其对地形复杂的边坡稳定性分析简单适用.     

支护下边坡变形破坏的模拟分析

利用基于强度折减法的RFPA-Slope(Rock Failure Process Analysis)对支护下土质边坡的稳定性进行了模拟分析,直观地得到了坡体的滑移破坏面,并求得安全系数,与对应的无支护下边坡的滑移面模式、安全系数计算结果比较表明:支护措施发挥了很好的作用;对实例的分析说明RFPA-Slope能够较为准确地预测边坡潜在破坏面的形状与位置及相应的稳定安全系数,该方法对于复杂的边坡稳定性分析是实用的,特别是边坡破裂过程的模拟对于理解边坡的破坏形成机理具有重要的意义。     

基于强度折减理论的加筋土边坡稳定性分析

结合有限元软件ABAQUS和强度折减理论,通过对均质路堤边坡进行数值模拟,分别对土质边坡以及加筋土边坡进行敏感性分析,研究了边坡的几何参数、土体强度和刚度、筋材埋置深度和间距以及长度对边坡稳定性的影响.结果表明:土体黏聚力对边坡安全系数影响最为显著,其次是土体的内摩擦角、边坡比、筋材的长度和间距;筋材铺设在潜在滑移面,即素土边坡塑性破坏区域,能够很好地限制坡体的滑移,有效提高边坡的稳定性.     

土石混杂高边坡稳定性分析数值方法研究

基于整体强度折减法和局部强度折减法的边坡稳定性分析数值方法,只能获得单一的边坡安全系数和边坡在临界失稳状态下的位移数值参考值.为了掌握边坡的变形破坏过程和稳定性情况,通过FLAC3D中的Extrusion功能和自定义程序,实现对折减区域、强度折减计算精度、强度折减范围的控制,使强度折减法更加契合土石混杂高边坡在实际工程状况下坡体的稳定性分析.以鄂西山区高速公路典型土石混杂高边坡为研究对象,通过建立边坡的三维数值模型,根据实际工况调整边坡的计算强度折减范围,实现对土石混杂高边坡的稳定性分析,所获得分析结果与实际边坡工程监测数据相吻合.计算结果表明,该方法合理反映了土石混杂边坡在施工的各个阶段的变形破坏特征及滑动面存在区域,相比较与传统的稳定性分析方法可更好的量化边坡变形破坏状态,研究成果可为土石混杂边坡的稳定性分析提供有效参考.     

基于颗粒流的局部强度折减法在边坡稳定分析中的应用

岩土边坡稳定问题是土力学中仍未圆满解决的重要课题,边坡的渐进破坏过程是数值分析中的难点。颗粒流方法的特质是模拟大变形、可破坏的问题,用于边坡失稳破坏研究能获得该过程的时空演化规律。边坡失稳往往是由于局部土体的强度降低造成的,为此,运用颗粒流程序建立边坡模型,采用传统的强度折减法获得滑裂带土体区域,通过对滑裂带区域内土体强度的折减实现局部强度折减,以此进行边坡稳定分析。研究表明采用颗粒流结合强度折减法开展边坡稳定分析,通过数值双轴试验建立试样宏观力学响应与颗粒流细观参数之间的联系,不断折减宏观强度参数直至边坡破坏得到的安全系数与极限平衡法结果基本一致,并且能直观地显示边坡破坏的渐进过程及滑移面位置和形状。局部强度折减得到的边坡位移变化较传统强度折减略小。     

土的结构性参数与强度的关系及其在边坡稳定分析中的应用

在合理评价土结构性变化规律的基础上,建立结构性参数与强度之间的关系,进而基于强度折减法对边坡的稳定性进行分析。研究结果表明:结构性参数与凝聚力呈近似的双曲线变化规律,而内摩擦角基本不变;当结构性参数为1时(正常固结土),凝聚力为0;边坡的稳定性与结构性参数密切相关;当强度折减系数达到一定值时,在滑动面附近结构性参数显著减小,并形成一个贯穿区域,此时,折减系数即为边坡的安全系数,贯彻区域即为临界滑动面。     

渗流引起强度降低的三维强度折减有限元程序

在探索耦合理论基础上，研制出了一个考虑渗流场和由于泡水含水量变化引起岩土体强度参数降低的三维强度折减有限元程序。通过实例计算并与传统极限平衡法实例计算分析结果对比研究，对抗剪强度折减有限元法分析边坡稳定问题的适用性进行了评价，得出采用三维强度折减有限元法确定考虑渗流场和由于泡水含水量变化引起岩土体强度参数降低的边坡稳定性安全系数是可行的结论。     

露天转地下开采方案优化及边坡稳定性分析

以孟家堡铁矿露天转地下开采的实际情况为工程背景,利用强度折减法和FLAC3D数值模拟方法,以塑性区贯通、计算不收敛及位移突变为失稳判据计算边坡安全系数,确定潜在滑移面,分析静态及开采扰动下的边坡稳定性;根据随采深下降的边坡破坏规律,对开采方案进行优化.分析结果表明,无开采扰动下边坡安全系数为194,满足稳定性要求;不留境界矿柱的无底柱分段崩落法地下回采过程中,覆盖层厚度要达到25m,其起到吸收并转移应力和减缓边坡能量耗散速度的作用.     

五盂高速公路顺层岩质边坡变形破坏模型试验

为揭示开挖和降雨对顺层岩质边坡稳定性的影响,以山西五盂高速公路顺层岩质边坡为对象,通过大型物理模型试验研究了含软弱结构面顺层岩质边坡在开挖及降雨条件下的变形机理.研究结果表明:降雨条件下,含单层软弱结构面边坡主要表现为沿软弱结构面的多级牵引式滑动破坏;含双层软弱结构面顺层岩质边坡滑动破坏受降雨的诱发作用更为明显,其中软弱结构面作用主要表现为两方面,一方面为雨水对结构面本身的软化使其强度降低从而形成滑带,另一方面为软弱结构面的存在减弱了雨水向下层岩体的入渗,导致其上覆岩体迅速饱和,强度急剧降低,上覆破碎岩体沿滑动面发生大规模的整体破坏.可见强降雨是此类边坡破坏的主要诱发因素也是重要的致灾因素.     

类土质边坡的稳定性分析

根据类土质边坡的基本特性,从有限元计算方法、边界条件、滑动面处理、本构模型和计算参数等方面对其稳定性进行了研究;针对滑坡变形的破坏机理,结合具体工程实例,对有软弱结构面和无软弱结构面的两种滑坡模式进行了数值分析.通过对比得出,类土质边坡考虑软弱结构面时,安全系数和稳定性明显降低,最大塑性剪应变集中在结构面处,水平位移的突变和潜在滑动也都发生在软弱结构面处,与不考虑软弱结构面的情况相比更符合类土质边坡的特性和破坏机理.     

基于倾斜变形的边坡临界滑动面确定方法研究

采用强度折减法寻找三维边坡临界滑动面是边坡稳定性分析工作中的重要问题。本文基于对边坡临界状态位移场的分析,提出一种三维边坡临界滑动面的确定方法,即认为当边坡处于临界状态时,滑动面上的点是空间倾斜角度最大的位置点。通过强度折减计算使边坡达到临界状态,沿边坡表面及坡体内部等距布置测线和离散点,并计算各离散点的空间倾斜角度,提取每条测线上离散点空间倾斜角度最大值的坐标点;然后利用局部加权回归散点平滑方法做平滑处理,并将曲面在边坡范围外的多余部分进行裁剪即可得到三维边坡的临界滑动面。最后,探讨了倾斜变形计算长度大小和离散点布置的疏密程度对滑动面的影响,结果表明,倾斜变形计算长度对滑动面形状影响较小,离散点间距对滑动面形状存在一定的影响。     

天然岩体结构面三维粗糙度的多尺度取样影响规律研究

基于三维激光扫描技术,在单一大尺度天然岩体结构面点云数据上开展多尺度窗口取样时,取样窗口中心位置的选取对结构面三维粗糙度的准确表征具有显著的控制作用,然而该控制机制与影响规律的研究十分匮乏.为此,以青海祁连县黄藏寺水利枢纽右岸坝址边坡大尺度天然岩体结构面为研究对象,以结构面三维激光扫描点云数据和Grasselli三维粗糙度计算方法为基础,开展了单一大尺度结构面上窗口取样中心位置对三维粗糙度多尺度特征影响与控制规律的深入研究.结果表明:窗口取样中心位置对结构面三维粗糙度的尺寸效应影响显著,取样中心位置的不同导致尺寸效应具有显著差异;同一剪切方向上结构面三维粗糙度的差异性随取样窗口尺寸的增大而减小;窗口取样中心位置对分析含结构面岩质边坡的潜在滑动方向的影响较小,当取样窗口尺寸增大到特征尺寸后,潜在滑动方向将被限定在一定角度范围,天然结构面的角度区间为110°～130°.最后基于上述研究,建立了窗口取样中心位置选取的基本原则,改进了天然大尺度结构面三维粗糙度取样方法.     

计算岩体边坡安全系数的程序实现

岩体失稳是岩体边坡变形达到一定程度的结果,岩体边坡稳定性评价是岩体工程中经常碰到的问题．应用VC＋＋编译平台,利用VC＋＋的封装性、继承性、可操作性和编程界面可视化的优点,编制了利用圆弧法、平面滑动法、楔形体法、SARMA法计算岩体边坡安全系数的windows应用程序;同时编制了带有帮助文档的安装版,这对解决岩石边坡稳定计算问题和预测岩体滑坡具有良好的应用前景．     

用Bishop法自动搜索某高速公路边坡最危险滑动面

采用简化Bishop法的自动搜索最危险滑动面条分法对常张高速公路K123边坡进行了分析,在分别考虑自重影响、自重和地下水同时影响、自重和地下水与地震同时影响3种工况下,搜索了每一工况的最小安全系数,并对得到的有限个安全系数进行了计算,计算结果表明该边坡必须加强支护以确保安全.     

基于连续随机变量函数的岩质边坡稳定分析

考虑到岩质边坡相关参数的随机性,基于连续随机变量函数,假定滑动面摩擦角φ、表面黏聚力c等服从正态分布;张力裂缝中的水深Zw、地震加速度比α等服从指数分布,推导出岩质边坡稳定性安全系数分布公式;并使用Matlab演算模拟;其结果与蒙特卡洛模拟(MC)结果基本一致。敏感性分析显示滑动面摩擦角对于有平面滑动的岩质边坡稳定性影响最大。     

基于UDEC的边坡稳定性分析

为了露天矿边坡有更好的治理,为其加固和生产提供理论依据,采用离散元软件UDEC模拟边坡失稳状态,探索边坡失稳的新理论和方法。结果表明:边坡的失稳主要受顺坡向的节理面和F1等断层控制。它在将来某种条件下的失稳破坏并会形成前端整体的滑动破坏模式。随着变形块体的下滑破坏,整体坡段也随之逐渐的失稳破坏说明离散单元法模拟的结果与工程地质特征相吻合,采用离散法模拟边坡失稳是完全可行的,为计算露天矿边坡失稳又增加了一种有效的分析方法。     

小滑块运动再研究

研究了滑块运动的第一种基本类型，即小滑块从光滑斜面滑向光滑水平面的运动，指出：滑块与光滑水平面发生了完全非弹性斜碰，故机械能不守恒，滑块在光滑水平面上的滑动速度u≠2gH ，而是u=2gH cosθ。