基于强度折减法的边坡稳定性分析

将有限元强度折减法应用于边坡稳定分析中,探讨了该方法的基本原理、安全系数的定义、屈服准则和失稳判据等。采用强度折减法对某边坡进行稳定性分析,并与传统极限平衡法求得的安全系数进行对比。计算结果表明,采用塑性区贯通或特征点位移突变为失稳判据确定的安全系数与传统极限平衡法的计算结果很接近,表明有限元强度折减法能够满足工程应用。建议在有限元强度折减法中联合采用塑性区贯通和特征点位移突变作为边坡的失稳判据。     

考虑尖点突变理论的边坡安全稳定性综合评价

边坡稳定性受多种因素影响而且目前的分析方法仍存在不足,为了更加高效准确地判断边坡的稳定性,实现失稳判据的量化,基于尖点突变理论-强度折减法,运用FLAC3D数值模拟软件,以某工程边坡计算边坡逐步强度折减系数下位移变化情况,建立强度折减系数-位移的突变数学模型,分析在天然工况及地震工况下边坡的稳定性情况,并与强度折减法、极限平衡法进行对比分析。研究结果表明：基于尖点突变理论得出的安全系数与强度折减法、极限平衡法所得安全系数基本一致,验证了此类方法的可行性,为边坡稳定性分析提供了新判据。     

基于能量突变的强度折减法边坡失稳判据

为了建立有限元强度折减法(SSR-FEM)中边坡失稳的能量突变判据,基于能量原理,推导强度折减过程中边坡能量反应的计算理论,二次开发折减过程中能量反应的FLAC3D计算程序。获得二维边坡能量反应随折减系数的变化规律,与常见3类失稳判据判定的安全系数对比。并利用三维边坡算例进一步验证能量突变判据的适用性。研究结果表明:当边坡达到临界失稳状态时,重力势能降、动能增量和耗散能增量均突然增大,而弹性应变能增量突然减小,表明能量突变可作为一类边坡失稳判据。能量突变判据具有物理意义明确、整体性强和易于判断等优点,尤其适用于三维边坡。     

基于强度折减法的昔格达土边坡稳定性分析

在攀西地区广泛分布的昔格达土具有遇水易软化崩解等特点,为了研究昔格达土边坡的稳定性,利用大型有限元分析软件ABAQUS,根据强度折减法的基本原理,结合工程实例,以数值收敛、位移突变和塑性区贯通为失稳判据,分别得出三种判据的边坡安全系数,并与Bishop极限平衡法所得到的安全系数进行对比分析。结果表明,昔格达土边坡处于稳定状态,以位移突变和塑性区贯通为失稳判据得到的边坡安全系数更加合理。     

基于有序聚类的强度折减法安全系数确定方法

 为准确获取强度折减法中位移-折减系数关系曲线中的突变点,引入有序聚类分析方法,以确定安全系数。首先介绍了强度折减法,指出了目前确定安全系数的各种失稳判据存在的问题。鉴于系统模式在突变破坏点前后发生了变化,特别是位移和塑性应变急剧增大,尝试用有序聚类分析法找出该突变点。针对常规Fisher最优分割法不适用于渐进趋势,结合“回归类”聚类思想,将拟合的一次多项式作为聚类中心,残差平方和作为回归类直径,建立起新的有序样品回归类聚类方法。利用该法将位移-折减系数序列分为稳定段和失稳段,从而确定突变点,采用对应的折减系数作为系统的安全系数。用该方法对澳大利亚计算机应用协会(ACDAS)的经典边坡考题EX1(a)进行了研究,计算出的安全系数和Flac3D内置强度折减模块(Solen fos)的计算结果一致,证明了方法的可行性。最后,在基础上建立了更方便实用的系统稳定状态的判别式。     

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.     

土质边坡渐进破坏过程的近似模拟

用有限元强度折减法对边坡进行计算,分析滑动面上典型位置单元应力状态变化规律,建立单元应力状态和边坡整体稳定性之间关系,提出单元失稳判据.将判据的有限元语句程序化,对天然边坡进行有限元强度折减计算,应用所提判据和程序对边坡渐进破坏过程进行有限元数值模拟,采用不同失稳判据和极限平衡法计算结果进行比较,验证了本文单元判据的合理性,本文判据能解释和模拟边坡的渐进破坏过程.将本文方法与位移突变判据结合使用,既能描述边坡渐进破坏,又便于工程中对边坡、基坑工程的安全性进行实时监测与反馈.     

采用强度折减法确定含软弱夹层岩质边坡安全系数

 应用FLAC3D数值模拟软件,采用强度折减法,求解常德—张家界高速公路某段含软弱夹层的岩质边坡安全系数,讨论了求解效率及失稳判据等。实际运用表明,结合两种失稳判据控制程序运算,即利用收敛性判据作为边坡失稳的判据,实现运算循环的自动化,参照塑性区贯通准则来衡量每次运算循环的步数,可使计算模拟更符合工程实际。结合“二分法”的强度折减法与极限平衡法相比,计算结果误差较小,偏于保守。此外,强度折减法与“二分法”的结合运用可明显提高计算速率,夹层1、2的安全系数求解时间分别为2046和5929s。相比FLAC3D内置强度折减法的计算时间,前者效率提高近6倍,且所求解的边坡安全系数可信度高。     

基于ANSYS和强度折减法的边坡稳定性分析

探讨了强度折减法的基本原理、安全系数、屈服准则和破坏标准等内容,结合ANSYS有限元软件,对水泥库边坡工程在不同破坏标准下的稳定性进行对比分析.计算过程中,随着折减系数的不断改变,会得到不同的黏聚力和内摩擦角参数值,再将其输入到ANSYS中的等面积D-P本构方程中计算至不收敛,发现边坡的安全系数与此时的折减系数是相等的.结果表明:采用塑性区贯通和位移的突变作为边坡破坏标准所得到的安全系数与传统方法计算得到的安全系数十分接近,从而表明有限元强度折减法在边坡稳定性分析中具有可行性.     

采用边坡稳定性强度折减法分析弹性应变能突变判据

为分析采用强度折减法确定边坡安全系数过程中边坡弹性应变能随折减系数变化与边坡失稳破坏的内在联系,建立数值模型,记录边坡弹性应变能与折减系数关系曲线;通过对某边坡的分析,绘制弹性应变能与折减系数关系曲线.研究结果表明:采用强度折减法,当边坡处于稳定状态时,折减系数增大引起边坡变形增大,导致边坡体弹性应变能随之增大;但是,边坡岩土体能够承受的弹性应变能是有极限的,当折减系数增大到某一值时,边坡体的弹性应变能达到极限,再增大折减系数将导致边坡失稳破坏;边坡体弹性应变能与折减系数服从指数关系;利用弹性应变能与折减系数关系曲线得到的边坡安全系数与采用其他经典的方法所得边坡安全系数基本一致,弹性应变能随折减系数变化而变化的规律可以作为边坡稳定性强度折减法分析的失稳判据.     

基于ABAQUS的边坡失稳综合判据法

在分析有限元计算不收敛、坡体位移突变和潜在滑移面塑性区贯通这3种边坡失稳判据优缺点的基础上,提出边坡失稳的综合判据法,即先进行小变形有限元计算,以计算不收敛为边坡失稳判据,后进行大变形有限元计算,以位移突变为判据。采用综合判据法、运用ABAQUS有限元软件对一个标准算例和一个工程实例进行边坡稳定性分析,并与常用的简化Bishop法进行比较,二者所得安全系数接近,证明了边坡失稳综合判据法的合理可行。     

巷道前伏承压溶洞突水灾变流固耦合分析

基于承压溶洞突水灾变的流固耦合理论和防突岩柱的强度折减法思想,构建巷道前伏溶洞突水的流固耦合-强度折减法联动分析方法,探讨防突岩柱的流固耦合效应和安全储备,引入防突岩柱安全系数的概念,通过不断折减防突岩柱强度参数并进行流固耦合分析,直至计算不收敛,此时的折减系数即为防突岩柱安全系数。以七一煤矿石坝井前伏承压溶洞突水事故为例,研究防突岩柱安全系数与溶洞内压、岩柱厚度的关系。研究结果表明:在采动应力和高渗透体积力作用下防突岩柱的失稳是岩柱塑性区非线性扩展而触发岩柱突变失稳的过程,伴随岩柱力学失稳,防突岩柱发生突水。将安全系数为1.5的岩柱厚度作为防突岩柱的计算安全厚度。七一煤矿的溶洞突水原因在于防突岩柱留设过小,不具有安全储备,导致承压溶洞水体突破岩柱涌出。岩体的流固耦合-强度折减法联动分析为研究工程岩体突水稳定性评价提供了新研究途径。     

基于强度折减有限元法的土质边坡稳定性分析

将强度折减有限元法与ABAQUS软件相结合,借助ABAQUS的强大非线性功能和丰富的单元库,建立了平面破坏型边坡有限元分析模型.充分利用ABAQUS软件强大的后处理功能,动态显示广义塑性应变和塑性区的开展情况,以塑性区的贯通作为判据,通过不断调整折减系数确定最终安全系数,以此对边坡稳定性进行判定.通过实例验证了其计算结果和极限平衡法具有较好的一致性,它表明该法是合理可行的,为快速有效地分析边坡稳定问题提供了一种思路.     

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.     

京化高速公路高边坡变形和稳定性分析

以京化高速公路二期KC-3标段岩质高边坡为研究对象,应用有限元分析软件ANSYS建立三维数值模型,模拟边坡在重力作用下的变形情况,借助于有限元强度折减法对边坡材料进行强度折减,直至边坡的塑性区实现贯通,得到边坡临近破坏时的变形情况,此时的折减系数即为边坡的安全系数。结果表明,边坡的安全系数为1.04,远小于安全控制标准,极易发生边坡失稳。     

某公路边坡稳定系数的强度折减法分析

针对湖北境内某高速公路边坡遭遇连续降雨出现失稳的问题,基于有限差分的强度折减法分析该高速公路边坡在自然状态、开挖、非正常工况（暴雨）下的安全系数,同时采用有限单元应力法对所得安全系数进行验证。在此基础上,分析非正常工况下边坡的破坏形式,获得该工况下边坡的潜在滑动面位置。结果表明,三种工况下的安全系数分别为1.22、1.04和0.88;有限单元应力法所得结果与强度折减法基本一致;经加固后,边坡的安全系数为1.21,达到了设计要求。该研究为失稳边坡加固提供了依据。     

强度折减法在超大直径顶管群抗浮稳定分析中的应用

为评价和指导超大直径顶管群的设计,将强度折减法应用于水下顶管群的抗浮稳定分析。利用单管和六管并行两种方案,研究了适合水下顶管抗浮稳定分析的失稳判据。并通过调整群管间距,研究管间距对群管抗浮稳定安全系数的影响。结果表明:将强度折减法用于顶管群的抗浮稳定分析是可行的。综合运用地表位移突变性及塑性区贯通性作为失稳判据较为合理,而数值计算收敛性因受多种因素影响不适合作为失稳判据。群管间净距小于顶管外径时,会导致群管抗浮安全系数偏小,相邻顶管间的土体易出现塑性区贯通。     

高陡边坡整体与局部失稳的强度折减及安全度判别分析

为了实现从整体和局部都能较为准确地分析弧状高陡边坡安全稳定性,指导露天采矿高陡边坡设计,采用有限差分强度折减法分析边坡稳定性,获得边坡整体的安全系数。对每个计算单元引入安全度进行分析,获得边坡局部安全系数;将最大节点位移时步曲线收敛性作为边坡失稳的判定准则,弥补了采用其他准则时由于人为指定容差而引起的较大误差;以某铁矿西南边坡为例,运用FISH语言编制强度折减法、失稳准则和安全度相关程序进行计算。研究表明:有限差分强度折减法、基于最大节点位移时步曲线收敛性的失稳准则和计算单元安全度相结合的边坡稳定性分析方法适合于弧状边坡稳定性分析,研究为弧状高陡边坡设计提出了新的思路。     

基于突变理论的隧道失稳判据研究

近年来,强度折减法开始广泛应用于隧道稳定性研究。在采用双侧壁导坑法和CRD法(中隔壁法)等工法开挖大断面隧道的过程中,应力重分布作用和支护应力作用相互影响,周围岩土体演变为岩土与支护结构相互作用的复杂结构,其稳定性分析较为复杂,考察其稳定性需要合适的判据。鉴于塑性应变能单值和反映稳定性的特性,将其作为稳定性考察量;结合突变分析模型,得到计算模型的安全系数,并与现阶段流行的位移突变、计算不收敛、塑性区贯通等判据对比。结果表明:塑性应变能判据与其他判据的最大相对误差只有4.2%,具有较高的一致性,是准确的失稳判据。塑性应变能判据突变作用更明显,比其它判据更有优势。最后基于塑性应变能判据,绘制出双侧壁导坑法和CRD法开挖隧道的动态安全系数曲线,可为整个实际工程提供参考。     

冻融循环作用对土质边坡稳定性的影响

为研究冻融循环作用对土质边坡稳定性的影响,利用强度折减法,通过大型有限元软件ABAQUS计算获得边坡的稳定安全系数,与简化Bishop法获得的理论安全系数进行比较,并以特征部位位移发生突变作为破坏判据,研究了坡度和冻融循环次数对边坡稳定性的影响。结果表明:采用有限元中边坡整体失稳的三种判据得到的安全系数相差不大,且与简化Bishop法得到的理论解误差很小;当坡度一定时,边坡的安全系数随冻融循环次数增加逐渐降低,并最终趋于稳定;当冻融循环次数一定时,边坡安全系数随坡角的减小而增大,即边坡越平缓,安全系数越大,边坡稳定性越好,可为边坡稳定性影响因素的探究提供参考。