基于同心拱模型的桩承式加筋路堤简化分析方法

为准确、便捷地分析桩承式加筋路堤中加筋体的受力和变形特性,提出了一种正方形和正三角布桩形式下的三维简化分析方法.首先考虑加筋体的空间变形形态,假设内部区域和条带区域加筋体的变形曲面分别为旋转抛物面和抛物柱面;然后根据同心拱模型基本原理,推导出作用在加筋体上方荷载的简化表达式;最后通过求解加筋体在三维空间内竖向力的平衡方程,得出加筋体的最大竖向变形和最大拉力、桩顶平均应力、桩间土平均应力以及荷载传递效率.利用所提方法对2个工程案例进行计算,并将计算值与实测值进行对比分析.结果 表明,应用该简化分析方法所得的计算值与实测数据吻合良好,荷载传递效率的最大计算误差约为6％,从而验证了该方法的有效性.     

旋转对称边坡三维安全系数显式解

为使三维边坡稳定性计算便于工程应用,采用滑面正应力修正方式,不需考虑条柱间作用力具体分布形式,推导出旋转对称边坡三维安全系数极限平衡显式解。根据简单的平衡条件,假设三维滑面正应力的初始分布,再乘以待定的修正系数;根据三维旋转对称滑体的垂直力平衡与对旋转轴力矩平衡的条件,推导出关于安全系数的2次代数方程;最终直接解出三维安全系数。算例表明,三维安全系数显式解结果与解析解完全一致,与复杂的条柱法计算结果比较接近,可以在边坡工程中推广应用。     

悬索桥空间主缆分析

为了确定悬索桥空间主缆恒载线形,根据已有的二维模型,提出了一个三维主缆线形计算方法.直接从三维索的几何方程和平衡方程出发推导了索形迭代计算方法,该方法将三维主缆投影到2个平面上分别考虑几何边界条件和力的平衡条件,考虑了倾斜吊杆的影响,引入梯度迭代法,推导了三维主缆的迭代方程,给出了具体计算分析的迭代流程;采用C++语言编制了主缆三维恒载线形分析程序CF3D.基于该方法和程序对一座悬索桥的主缆进行了恒载线形的迭代计算分析.研究结果表明:该方法精度完全能满足工程计算要求,迭代计算出的主缆线形平顺.该方法具有使用方便、精度高等优点,适用于多跨空间缆索悬索桥.     

岩质边坡楔形体破坏的稳定性分析

为了更准确地判断岩质边坡发生楔形体破坏时的稳定性,利用极限平衡原理,分析楔形体受力的平衡条件,推导得出了楔形四面体的安全系数.通过对典型边坡计算分析,得出边坡稳定系数.该方法适用性强,计算简单,结果与工程实际相符,可以在工程实践中推广应用.     

土质边坡稳定性的整合分析

将有限元方法和极限平衡法结合起来综合分析边坡稳定性,整合两者的优点,提出了综合法基本原理及边坡安全系数的计算程序.利用有限元软件ANSYS得出边坡最危险滑动面以及坡体内的应力和应变,在通过极限平衡条分理论求得边坡安全系数.算例表明综合法求得的边坡稳定安全系数与其它方法的计算结果相近,而且更加精确分析了各种方法对边坡稳定计算结果差别的影响因素,为边坡加固设计提供了依据.     

基于滑面正应力修正的锚固边坡稳定性分析方法

针对传统极限平衡法中锚固力等效方法常常造成滑面内力突变及与常规内力分布不相符的问题,提出了一种新的等效方法.依据弹性力学的楔形体和半无限弹性空间体受力的基本解答,进行力学变换和数学推导,得到单锚和框格梁锚作用下的锚固力等效滑面正应力模型.对于群锚,可根据叠加原理获得,新模型下的滑面正应力分布光滑连续,很好地解决了传统锚固力等效方式造成边坡内力突变的现象.由锚固力等效的滑面内力模型建立了基于滑面正应力修正的锚固边坡稳定性分析方法,该方法不仅可以计算锚固边坡安全系数,也可以计算达到预定安全系数所需要的锚固力.算例和工程应用验证了该方法的合理性和可靠性,具有进一步推广应用的价值.     

土坡稳定性分析中滑移面位置及安全系数空间分布探讨

根据土质边坡的破坏模式及滑移面形状,由极限平衡理论,提出一种新的确定边坡最危险滑移面搜索模型,对土质边坡滑移面位置及安全系数空间分布进行分析与研究.在现有经验公式的基础上,将滑移面圆心位置所在的可能范围划分为多个子区域,并将多组边坡设计参数进行组合,计算得出对应滑移面圆心在各区域的分布规律;通过追踪搜索过程及拟合计算结果,利用空间三维曲面描述了安全系数空间分布规律;编制了应用程序,可应用于边坡设计与分析.     

圆弧条分法在岩质边坡稳定性中的应用

为了准确判断岩质边坡的稳定性,有效指导边坡的设计与施工.利用极限平衡原理,引入岩质边坡裂隙水压力,推导了边坡稳定性的安全系数公式.通过对典型边坡采用圆弧条分法计算分析,得出边坡稳定系数.该方法适用性强,计算简单,结果与工程实际相符,对设计和施工有借鉴意义.     

边坡可靠性的三维分析

在边坡稳定分析中,考虑滑体的三维效应进行三维极限平衡分析更合理．结合边坡稳定的扩展三维极限平衡法,并考虑岩土参数的随机性,进行了三维边坡稳定可靠性分析,将三维可靠性分析结果和二维可靠性分析结果进行了比较．同时,分别基于二维方法和三维方法进行了边坡失稳破坏概率对于强度参数变异性的敏感性分析;对于岩土体参数可能服从不同概率分布的情况分别进行了可靠性分析,得出了有益的结论．     

基于MPGA的边坡三维稳定性分析

目前三维极限平衡法在边坡稳定分析中处于主导地位,为了达到静定可解,各种三维极限平衡方法均引入大量的假定,削弱了该方法的理论基础的应用范围.为了解决以上问题,将多种群遗传算法(MPGA)引入三维边坡的稳定性分析,结合有限元计算建立一种基于MPGA边坡三维稳定性分析的新方法.通过边坡的数值应力场求解安全系数,并为多种群遗传算法构建适应度函数,再利用多种群遗传算法为安全系数的计算提供滑移面.根据滑移面的发展趋势动态产生滑移面,增加滑移面的约束条件以保证分析的高效性.最后通过三维边坡经典算例分析验证该方法以及程序的合理性.该方法摈弃了三维极限平衡法所做的种种假定,仅需要1次有限元计算结果,而且计算结果可靠且易于编程.     

边坡稳定的三维有限元直接搜索法

提出了一种基于三维有限元应力场计算边坡安全系数与直接搜索临界滑裂面的新方法.对临界滑裂面上的应力分布直接使用三维有限元计算的应力结果,并且直接利用三维有限元的单元体网格面作为滑移面搜索网格面.鉴于有限元单元体网格和图的直观相似性,可以把网格抽象成图,通过引用动态规划中最优化思想搜索临界滑裂面.以三维均质边坡为例,通过三维极限平衡法、三维强度折减法与本文方法的对比分析,验证了本文方法的正确性与合理性.     

曲面正交网下测地曲率计算公式的推导方法

考虑曲面上曲线测地曲率计算公式的推导方法问题,在曲面正交坐标网下,给出曲面上曲线测地曲率计算公式的参数方程形式,并由此得出测地曲率计算Liouville公式的一种推导方法。充分利用坐标曲线网的正交性条件,介绍了一种推导Liouville公式的直接方法,由此发现两种推导过程的内在联系。在曲面上一般参数坐标网下,直接给出了测地线的参数方程所满足的微分方程组的形式,由此导出在曲面正交坐标网下测地线的微分方程组。     

岩质边坡六面体滑楔的三维塑性极限分析

针对岩质边坡六面体滑楔的稳定性问题,运用三维塑性极限分析方法,借助极限分析虚功率方程,推导出安全系数上限解公式;通过典型算例对该分析方法进行了检验,并与Hoek教授介绍的二维刚体极限平衡方法进行了比较.结果表明:刚塑性的假定条件及虚功率原理的应用,有效地避免了滑面的的受力分析,简化了复杂的计算;该方法具有分析结论正确、公式概念清晰、表达式简洁和使用方便等特点.     

三维定向井轨迹设计及计算

本文对三维定向井轨迹设计及计算进行了详细的理论分析和推导,建立了求解三维定定向井轨迹坐标的数学方程。利用这些方程可以精确地计算三维定向井轨迹上任一点的空间位置。可用于三维定向井轨迹的设计及计算。     

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。     

倾斜煤层露天矿顶帮稳定性分析及空间形态优化

针对倾斜煤层露天矿顶帮稳定性及空间形态问题,应用二维刚体极限平衡与三维FLAC3D数值模拟计算分析相结合的方法,对平庄西露天矿倾斜煤层顶帮边坡进行稳定性分析及空间形态优化.研究结果表明:平庄西露天矿滑坡模式为局部切层-顺层组合滑动且发生在A弱层的底界面;整体最终边坡角为25°,452水平标高以下局部边坡角可达到62°;倾斜煤层露天矿顶帮边坡随边坡倾角的增大,稳定性系数Fs呈线性减小规律;通过刚体极限平衡与三维数值模拟相结合的方法,能够准确分析潜在滑坡模式,提高倾斜煤层露天矿顶帮边坡倾角,确保边坡稳定安全,增大煤炭资源回采量.     

基于有限元极限平衡法的建筑荷载对土质边坡稳定性影响分析

边坡坡顶建房可能会导致边坡失稳从而威胁人员生命财产安全。为分析建筑荷载及建筑物至坡顶距离对边坡稳定性的影响,以一均质土质边坡为例,将有限元极限平衡法与九种极限平衡法对天然状态边坡稳定性的分析结果进行了比较。将有限元法和极限平衡法相结合,计算不同建筑荷载与建筑物至坡顶距离组合下的边坡稳定系数,并对相关计算结果进行了相关性分析,确定了安全建筑距离范围。结果表明:有限元极限平衡法可以反映边坡土体真实的应力分布,计算的边坡稳定系数比九种极限平衡法更符合实际;建筑荷载与边坡稳定系数为负相关;在一定范围内,建筑物至坡顶距离与边坡稳定系数为正相关。本文分析结果为安全建筑距离设计提供参考。     

基于耗散能法对层状土坡稳定性的分析

根据极限平衡法理论和土质边坡滑体耗散能的特点,对均质和层状土质边坡进行了稳定性分析.通过对滑移线坐标曲线积分公式的转化和推导,建立了以摩阻力耗散能量表示的改进极限平衡法求解安全系数的数学方程,在此基础上再微分求解安全系数的极值,得出边坡潜在滑移线的微分方程式.结合平面应变边坡算例分析,并利用VC++高级语言编制简易的安全系数和滑移线方程的求解程序WJED,分别对均质和层状土质边坡稳定性进行计算分析,得出结论:耗散能法得到的潜在滑移线解析式均满足指数方程;Bishop法得到的潜在滑移线解析式均满足圆方程.耗散能法所得滑移线位置,为边坡加固的合理范围提供参考依据,并完善了极限平衡法求解边坡稳定性的补充.     

库区水位下降作用下非饱和土坡稳定性分析

针对库区及河道沿岸岸堤和边坡由于水力作用侵蚀和水位变动形成折线形土坡,影响边坡稳定性的问题,基于卢宁提出的非饱和有效应力理论,运用极限平衡方法,采用对数螺旋滑动面建立的平衡方程求解安全系数,开展了土坡不同几何参数和土性参数下水位变动对边坡稳定性影响的变化规律研究.通过对比非饱和与饱和土边坡安全系数计算结果,进一步揭示参数反演中不应忽略非饱和吸力作用对边坡稳定的贡献,分析水位缓降与骤降不同工况下可以得到危险水位高度,对指导工程有一定参考价值.     

地震效应下三维高边坡稳定性失效的图表描述

自然界中的土坡滑动失稳常具有三维体型特征,提出基于极限分析上限定理的边坡三维稳定性分析方法.引入刚塑性体的三维旋转破坏机制,并对原有旋转机制进行优化处理,采用强度储备安全系数,通过虚功率平衡方程求得边坡临界高度或临界稳定系数.将分析计算结果用稳定系数表表示,根据边坡的强度参数和坡比查稳定系数表可以方便的求出某一边坡的安全系数,避免了求解安全系数的迭代计算过程.对于地震荷载下边坡的稳定性,将地震荷载拟化为不变的惯性力,采用传统的条分法与极限分析(上限)法进行了分析对比,求解的安全系数在合理的范围之内.