边坡稳定性影响因素及其敏感性分析

基于滑坡的工程实际,运用FLAC3D有限差分数值计算软件对滑坡进行了数值仿真模拟,在此基础上研究了影响边坡稳定的因素,并对数值计算中的两个重要参数内摩擦角和凝聚力进行了敏感性分析。     

深基坑施工过程的三维数值分析

通过一个工程实例,采用Plaxis 8.0软件对基坑开挖过程进行了三维数值分析,得到了边坡土体的水平位移和坡顶地表沉降值的分布规律.将数值计算结果与实测值进行了比较,二者基本吻合.研究表明,Plaxis 8.0软件用于基坑开挖与支护的数值模拟是可行的,能够为工程设计与施工提供正确参考.     

数值模型在确定综合开采边坡角中的应用

传统上对露天矿山开采综合开采边坡角的确定,是采用对工程地质勘测资料的归纳、分析、对比以及结合工程技术人员的经验, 来综合确定的.而随着科技的进步,电脑模拟技术以及各种仿真模拟软件的开发应用,解决了人工无法完成的有限元划分与计算,使得应用有限元方法解决工程问题成为可能.本文结合工程实例,将两种有限元模拟计算软件ANSYS和FLAC3D应用到石灰石矿山露天开采的综合开采边坡角计算中.在两种模拟软件的应用中,选择ANSYS软件为主模拟软件,而使用FLAC3D作为复核对比软件加以验证ANSYS的模拟计算结果.通过建立数值模型,经过有限元计算并综合分析模拟计算结果,确定了最优的综合开采边坡角,从而使石灰石的开采量大为增加,创造了良好的经济效益,也为矿山综合利用和后期环境恢复创造了适宜条件.     

岩体力学参数优化算法在动力响应求解中的应用

在动荷载作用下,边坡内部岩体参数将随之发生动态变化.许多数值模拟研究中选取计算参数的依据不够充分或者较为模糊,工程计算中一般根据经验将静态弹性模量值增大,这将导致计算结果很难吻合实际情况.如能较为准确地把握岩体力学参数在动荷载作用下的变化规律,在数值模拟中选取适当的力学参数进行计算,可极大地提高数值模拟的可靠性.因此,本文以振动台物理模拟试验结果为基础,结合拟合优度算法提出动荷载作用下层状岩质边坡内部力学参数的优化公式,合理修正数值模拟中选取的力学参数值.利用FLAC3D差分软件对优化后的数值模型进行验证计算,计算结果和试验结果较为吻合.该优化方法可以在有限试验的基础上,结合数值模拟方法较为精准地计算多种拓展的概念模型,更好地分析地震动作用下不同内部结构的复杂地质边坡动力响应变化规律.     

MIDAS/GTS在土质边坡稳定性分析中的应用

目前,在岩土工程领域,数值方法在土质边坡稳定性分析中的应用越来越广泛,MIDAS/GTS岩土分析软件就是一种很好的数值分析工具。本文结合结合具体工程实例,利用MIDAS/GTS岩土分析软件对土质边坡在支护前后的稳定性情况进行分析,并将分析结果与理论分析进行比较,验证了该方法的准确性,这为今后土质边坡稳定性分析提供了一种可行方法。     

基于三维位移插值的边坡滑移面搜索模型

最危险滑移面位置的确定是研究边坡稳定性的一项关键工作,而边坡失稳过程中岩土体位移特性变化是边坡稳定状态最直观的表现.本次研究采用有限元方法对边坡的位移场进行数值模拟,通过编程软件对导入的数值模拟结果进行编程开发,并利用空间位移插值算法,实现对边坡上最危险滑移面的精确、高效搜索.最后通过一个经典的三维边坡算例分析验证该方法和程序的合理性.该方法无需对滑移面形状与位置进行假设,计算结果可靠,并且易于编程.     

高压旋喷桩加固船闸边坡数值研究

高压旋喷桩在软弱地基处理以及基坑加固工程中应用广泛,但较少应用于边坡加固,目前对高压旋喷桩加固边坡的变形破坏特性和抗滑机理认识不清,相应的稳定性评价理论研究较少。选取某船闸工程高压旋喷桩加固边坡典型断面,考虑桩土相互作用,基于强度折减法,用有限元软件ABAQUS建立边坡三维数值计算模型,探究高压旋喷桩在边坡加固中的变形破坏机理。结果表明:采用高压旋喷桩加固边坡提高了边坡的稳定安全系数,桩体发生的是剪切破坏;加固边坡破坏特性为形成贯通的剪切滑动带而非滑动面;增加高压旋喷桩在滑床以下的嵌入深度以及加大桩体到坡面的长度并不能有效提高边坡的稳定性。运用"等效桩条法"将加固边坡三维数值模拟问题转化为二维平面应变问题,进行加固边坡的二维数值模拟。结果表明:边坡的二维数值模拟滑裂面与三维模拟结果一致,采用全长桩与10 m的埋入式桩时,得到的稳定安全系数相比三维数值模拟结果分别大5.5%和3%,而二维数值建模方便快捷,可节省大量数值运算时间,其结果可工程设计提供有效的参考。     

平板层流边界层定常流动存在相似性解区域的分析

对于无限薄半有限长度的平板层流,布拉修斯(H.Blasius)等学者得到了全尺寸范围内的相似性解,并与尼古拉兹(J.Nikuradse)的试验数据十分相符.但对有限厚度平板,由于边界条件的变化和数学上的困难而未得到其相似性解.本文利用PHOENICS软件和MATLAB软件对无限薄平板和有限厚度平板的层流边界层定常流动过程进行了数值模拟计算,分析了边界层中速度分布存在相似性解的区域.计算和分析表明,对无限薄平板,数值模拟解与布拉修斯解完全吻合,而对有限厚度平板,仅在一定范围内存在相似性解.说明了利用PHOENICS软件对此类流动进行数值模拟计算的适用性和准确性.同时,也显示出采用计算流体力学软件解决流动问题的优越性.     

坡脚处基坑开挖边坡稳定性数值分析

坡脚处基坑开挖会降低边坡的稳定性.文章以某船闸边坡工程为例,采用有限元软件Midas/GTS建立计算模型,对坡脚处基坑开挖边坡稳定性进行数值分析,并采取了削坡这种边坡治理措施,将施工过程中土体变形的监测数据与数值模拟结果比较,探讨数值模拟分析的可行性以及削坡对提高坡脚处基坑开挖边坡稳定性的合理性.     

基于雷诺应力方程模型的超高层建筑外墙平均风压模拟

基于计算流体力学软件Fluent,对上海市一双塔超高层建筑幕墙周围风场进行数值模拟.较之风洞试验,数值模拟风场的方法具有花费低、周期短、测点布置灵活等优点,因此,这种越发完善的数值仿真技术正进入工程应用的成熟领域.在数值模拟过程中采用雷诺应力方程模型,并充分考虑控制方程、计算模型、边界条件等关键因素,将数值模拟结果与风洞试验数据进行对比,验证数值模拟方法应用在现代商业高层建筑风环境分析领域的可行性与准确性.     

司家营高陡边坡最终边坡角优化

以司家营露天采场为工程背景,利用矿山开采已揭露的地质信息,在对矿山工程地质调查的基础上,利用有限差分程序FLAC软件来模拟分析不同边坡角条件下边坡的稳定性。分析结果表明,与开采设计相比该矿山的最终边坡角有提高的潜力。     

外力对斜坡稳定性影响的数值模拟研究

风载等外荷载传递至基础后,将对斜坡地基的稳定性造成影响。采用将外荷载当作是集中力作用于基础中部的思路,来模拟外荷载对斜坡稳定的影响。通过设置不同集中力作用的方向,以求模拟由于外界环境变化引起的各类外荷载的作用,并分析规律。利用有限差分软件FLAC3D,结合强度折减理论,可将模型内部的应力、变形的变化过程显示,并可按一定标准判定安全系数和滑动面形态。计算结果表明:作用于水平方向和垂直方向的集中力对斜坡稳定性均有影响,指向斜坡的水平力对稳定性的影响较大。指向斜坡内部的集中力可提高斜坡地基的稳定性。     

炭质页岩软弱夹层路堑边坡稳定性分析

炭质页岩遇水软化易崩解,且强度低,作为夹层其软化特性对边坡稳定性有重要影响。通过室内试验研究了炭质页岩物理力学性质,运用Ansys建模,并将模型导入有限差分软件FLAC 3D,对炭质页岩夹层水软化下的边坡稳定性进行了数值模拟。重点分析了炭质页岩水软化下边坡塑性区分布、边坡最大位移及安全系数变化规律。结果表明:随着炭质页岩剪切面含水量的增大,路堑边坡稳定性随之降低;对于坡比为1∶1的炭质页岩路堑边坡,当炭质页岩剪切面含水量达到10%时,边坡失稳。     

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.     

基于剑桥模型破坏准则黄土高边坡稳定性研究

对剑桥模型的破坏准则并进行了补充改进,使其适用于黄土高边坡稳定性分析。通过室内试验取得了不同含水量下黄土的抗剪强度参数及对应的临界应力比。采用FLAC有限差分软件对不同坡角的边坡进行数值计算;并用MAPGIS软件DTM空间分析功能对计算结果进行图形后处理。基于以上工作,研究黄土高边坡体内应力分布特点、黄土高边坡稳定的应力影响因素、潜在不稳定区域和边坡破坏模式。探讨含水量变化对边坡临界应力比和实际应力比的影响规律,分析应力比变化对边坡稳定性影响程度。揭示随着含水量的增加,内摩擦角和黏聚力减小对边坡稳定性影响的不同力学意义。     

开挖过程中边坡稳定性研究及两种安全系数之间的转化

为了研究边坡在开挖过程中的安全状况,以及有限元强度折减法和极限平衡法所求得的安全系数之间的关系,分别采用有限元软件ANSYS和极限平衡软件Slope／W对开挖过程各个阶段边坡的稳定性进行了计算分析．通过研究两种方法所采用的屈服准则的内在联系,找到了这两种方法所求得安全系数的转化方法,并对利用两种方法求出的边坡安全系数进行了对比分析．研究结果表明,在开挖过程中,边坡的安全系数会出现先增大后减小的现象;在平面应变条件下,采用平面应变莫尔一库仑匹配DP5准则求出的边坡安全系数,与传统极限平衡法求出的边坡安全系数最接近,误差小于8％．     

基于ANSYS的膨胀土路堑边坡的稳定分析

路堑边坡滑坍破坏是膨胀土公路修建中的常见病害,其破坏机理复杂,传统极限平衡法无法对它进行分析并得出合理解释。而数值分析方法能较好地分析边坡的应力、应变和塑性区分布,获得边坡变形过程和潜在滑面,直接给出稳定性评价的安全系数。文章基于ANSYS有限元分析软件,采用土的非线性弹塑性本构模型,应用有限元强度折减法理论对“南友”路宁明膨胀土堑坡的滑坍规律进行了分析。     

爆破载荷作用下的岩质边坡动力稳定系数

采用动力有限元软件,对所选工程实例中的岩质高边坡危险滑移面节点动应力进行计算,并与相应节点的静应力叠加,通过稳定系数公式计算出边坡滑体各时刻的稳定系数,得出边坡动力稳定系数时程曲线.工程应用表明,该稳定系数用于衡量边坡爆破开挖时的安全性切实可行.     

岩质高边坡加固时机研究

为了研究某高速公路岩质边坡的稳定性及防治措施,利用FLAC3D有限差分软件建立岩质边坡数值计算模型,分析开挖过程中岩土体的变形情况;根据变形破坏模式提出岩质边坡加固方法尤其是加固时机的优化方案。研究结果表明:如果边坡采用一挖到底的开挖方式,随着边坡开挖强度不断增大,将出现明显的变形滑动面,最终会导致开挖边坡失稳;而对边坡进行适时锚固支护,岩土体的强度将明显提高,变形位移明显减小,保证了边坡在开挖过程中以及开挖后的长期稳定性。     

基于反应谱分析的边坡动力响应与地震稳定性数值模拟

针对地震作用下的边坡稳定性分析,基于反应谱理论,提出了一种同时考虑了地震动力特性的反应谱法动态分析方法。该方法通过震动峰值加速度和边坡各岩土体单元的节点地震响应加速度谱值,计算出单元的地震影响系数,进而进行强度折减,得到滑动面的安全系数。在此基础上,对某边坡进行了动力稳定性分析,首先采用ANSYS分析地震作用下的边坡模态和反应谱,结合FLAC~(3D)计算弹塑性变形下的边坡稳定性,得出不同工况下边坡稳定性安全系数。实践表明,反应谱法动态分析对地震作用下边坡稳定性具有较好的理论与应用价值。