以土体应力状态计算边坡安全系数的方法

土坡的稳定分析一直是沿着条分法的思路发展的。由于对土体应力状态条件的忽视和条分法本身的缺陷，使得条分法得到的安全系数在工程中的应用面临激烈的挑战。土体不同条件下的应力状态表现为K0效应和变化，它对坡体的安全度影响不可忽视。笔者以考虑土体应力状态为条件，应用土的库伦强度定律和摩尔-库伦准则，推导出平面土坡的安全系数计算公式，与条分法的安全系数对比结果说明这种方法具有概念明确、计算简便、定性可靠的重要特点，可以直接提供于工程应用和参考。     

一种非条分法的均质土坡及均质地基土坡稳定安全系数新算法

针对均质土坡及均质地基土坡,提出了一种非条分法的稳定安全系数新算法.基于极限平衡原理,通过引入描述圆弧滑动面函数的三个自变量,以滑动体整体为研究对象并以其为积分域,建立积分形式的极限平衡方程,推导了稳定安全系数的计算公式,编制了计算程序并通过均质土坡和均质地基土坡两个算例将该方法与条分法的结果进行了对比,结果表明与严格条分的Spencer法、Morgenstern-Price法的偏差为0.68%.最后和条分法进行了对比探讨.     

土坡稳定性塑性极限分析条分法

从土塑性力学极限分析上限定理出发，建立了土坡条分法平移破坏机构，根据外部作用荷载和土体自重所做的外功率与塑性变形区的内部能量耗量率相等的条件，建立起虚功率方程，并由此得到了土坡稳定系数计算公式，该公式具有概念清楚，使用方便可靠等特点，对土坡稳定性分析具有一定实用意义。     

基于和声算法与粒子群算法的边坡稳定性分析

基于和声搜索算法与粒子群优化算法,在条分法框架内,提出一种考虑土体渐进破坏的稳定分析新方法。对给定的滑动面,利用和声搜索算法寻找出能使该滑动面具有最大抗滑稳定安全系数的内力分布,其间可以考虑土条发生局部破坏后的内力调整过程。利用粒子群优化算法搜索出土坡最危险的滑动面。将该新方法应用于简单土坡的稳定分析中,计算结果表明,该法更真实的模拟了土体的实际破坏情况,与传统极限平衡方法所得结果的比较也证明了新方法的合理性。     

边坡稳定和滑坡实例计算对比分析

文章以文献中的大量边坡稳定和滑坡为工程实例,应用边坡稳定分析应力状态方法的解析公式,进行边坡安全系数的计算,计算结果与文献中的条分法、非线性模型、神经网络、有限元强度折减等方法的结果相比较,定性结果比较一致.由于应力状态法解析解具有完整的数学力学模型,大大简化了计算程序、应用软件的依赖过程,较真实地反映了实际土坡的稳定...     

盾构施工开挖面稳定分析研究

以西安地铁盾构施工为背景,研究了盾构施工时开挖面的稳定性,借鉴粘性土坡稳定分析方法中的费连纽斯条分法的基本原理,推导出了三维情况下无限条分法计算开挖面稳定性的解析公式,并通过算例,引用生物遗传进化法的思想,搜索出了最危险滑裂面,确定了保证开挖面稳定的盾构施工最小支护力.     

考虑渐进破坏过程的土坡稳定性分析的能量法

基于土坡失稳破坏是一个渐进破坏过程的破坏机理，运用峰值强度和稳态强度对土坡进行了稳定分析，推求了土坡局部安全系数和整体安全系数.利用土条内能耗散率等于外荷功率的基本等量关系，初步探讨了能量法在土坡稳定分析中的应用.最后进行了工程实际验证，结果与实际情况相吻合.     

用有限元强度折减法进行边坡稳定分析

通过对边坡非线性有限元模型进行强度折减,使边坡达到不稳定状态时,非线性有限元静力计算将不收敛,此时的折减系数就是稳定安全系数,同时可得到边坡破坏时的滑动面。传统条分法无法获得岩质边坡的滑动面与稳定安全系数。该方法开创了求岩质边坡滑动面与稳定安全系数的先例。文章对此法的计算精度以及影响因素进行了分析。算例表明采用摩尔-库仑等面积圆屈服准则求得的稳定安全系数与简化Bishop法的误差为3%～8%,与Spencer法的误差为1%～4%,证实了其实用于工程的可行性。     

土坡等圆心角斜条分法与经典条分法的比较

通过对等圆心角斜条分法(D条分法)及传统条分法求解安全系数过程的分析,定性地分析了D条分法与传统条分法的不同之处,再结合澳大利亚ACADS考核算例计算结果,对D条分法与传统条分法的差异加以定量分析,同时也对定性分析结论的正确性加以验证.结果表明,D条分法与传统条分法已经有很大程度的不同,当平均应力水平接近于0或1时,所得出的安全系数与传统条分法得出的安全系数的差异将更大,应直接采用平均应力水平来评价土坡的稳定性.     

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.     

边坡稳定分析有限元强度折减法失稳判据探讨

有限元强度折减法目前广泛应用于复杂条件下边坡稳定安全度的求解,其边坡失稳判据主要有有限元计算不收敛、位移拐点及塑性区贯通等.相应存在的问题有:收敛性受非线性求解方法制约、位移曲线的拐点有时并不明确、在滑动面未知的情况下塑性区贯通判据难以准确把握临界点等.针对一经典边坡,讨论不同迭代算法的影响,提出边坡位移曲线的双拐点概念,从另一角度分析各判据,根据其特点建议联合采用位移出现拐点与塑性区全部贯通作为边坡失稳判据.     

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。     

对非线性破坏准则下边坡稳定性分析的线性简化

基于极限分析的上限理论,对非线性破坏准则的边坡稳定性问题,提出了一个线性简化方法。该方法把复杂的非线性问题化成线性问题,从而在实际工程应用时,可以利用已有的关于线性问题的分析结果或根据本论述的方法使问题简化。数值算例表明了该方法的简单实用性。     

临坡抗拔条形锚板破坏模式及 极限承载力上限分析与试验验证

考虑土体材料的非线性特征,用非线性强度准则及其关联流动法则构造临坡条形锚板上拔时的机动许可速度场,并基于上限定理导出其曲线型破坏模式及抗拔承载力上限解.此后,借助DIC图像关联技术开展了一系列临近砂土边坡条形锚板的室内抗拔模型试验,得到了不同边坡角度及不同临坡比情况下条形锚板的抗拔承载力及上方土体破裂面发展模式.对比结果表明,临坡条形锚板的抗拔承载力与本文上限解计算结果误差在13％以内,土体破裂面模式也基本吻合,从而验证了本文理论解的合理性.最后,对抗拔条形锚板的临界临坡比进行了探讨,分析结果表明临界临坡比随埋置深度和初始黏聚力的增大而增大,随单轴抗拉强度的增大而减小.     

非线性破坏准则下考虑坡顶条形基础的边坡稳定性分析

运用非线性破坏准则对边坡稳定性进行分析时需考虑的变量比线性情况多.基于非线性Mohr-Coulomb破坏准则,在考虑坡顶条形基础附属荷载情况下对边坡的稳定性进行了分析,采用极限分析原理对边坡的高度表达式进行了推导,并结合序列二次规划算法进行计算.再根据计算方法对工程实例进行计算,将结果与已有研究结果相比较,验证了该计算方法的正确性.     

基于Matlab的土坡稳定分析的解析计算

采用精确积分代替有限条块的求和,得到土质边坡稳定分析的瑞典法和毕肖普简化法的积分表达式,有效地避免了条分法中由于土条数目与宽度的选择所带来的误差.在程序编制过程中,除了考虑土质的非均匀性外,还考虑到实际工程中坡顶及土层面往往呈非水平状态,采用折线型坡面和土层面来模拟实际边坡,利用Matlab语言的内置函数,极大地简化了程序的编制,扩展了积分法在边坡稳定分析中的应用.并利用横向和垂向相结合的二维搜索算法搜索临界圆弧滑动面.通过算例表明,此方法的计算结果是正确合理的,可用于土质边坡稳定分析.     

边坡稳定性预报的MEP分类预测算法

鉴于传统方法和数值分析方法的局限性,引入了密切影响边坡稳定性的若干参数,运用多表达式程序设计方法建立边坡稳定性评价模型.基于已有的边坡事例,对该模型进行训练和自我学习,然后用样本训练后的优化模型对新的土质边坡数据集进行预测评价.数值实验表明:多表达式程序设计算法在建立边坡稳定性评价模型中具有较高的可信度.     

路堑边坡土钉支护的稳定性

为了研究岩质边坡土钉支护后路堑边坡的稳定性效果,在广东梅县梅江河右岸坡麓段路堑右侧采用了土钉墙支护方案.应用PhaseⅡ程序建立了分析模型,并运用非线性有限元法对岩质边坡土钉支护稳定性进行了数值计算.结果表明,土钉支护岩质边坡的稳定性好,而且经济可行,安全可靠.     

土体注浆后的性能分析

应用Mohr-Coulomb屈服准则,推导了注浆后岩土体的屈服函数.根据位于205国道上某土质边坡的实际情况,利用现场实测数据和实验数据,分别对注浆前后坡体的破坏状态、不同位置位移的变化情况以及坡体的整体稳定性等方面进行了模拟计算.结果表明,注浆后岩土体的弹性区域显著增大,侧向位移明显减小,而岩土体的剪应力屈服区域则由集中趋于分散.     

高边坡土体强度参数对设计坡比的影响及不同填土接触面与潜在滑动面之间的关系研究

对于民航机场这样的高边坡填方体无论是地基建设常用的粗颗粒土还是细颗粒土,其强度参数和填方体的围压都有着明显的非线性关系.本文分析了高填方边坡的各区域的围压大小,按照围压大小区域的划分得出了各区域的非线性强度参数,计算出在满足安全系数前提下的最佳坡比,发现按照非线性强度参数得到的坡比明显小于常规计算得到的坡比,地基建设所用的填方料有显著的减少。另一方面对于机场高填方地基的道槽区和土面区常用的碎石土和黏性土的渗透率等各方面性质有着很大的差别,会给边坡的稳定性带来影响.本文分析了在不同坡比、气候条件、地下水位线高度下的边坡潜在的滑动面和碎石土和黏性土接触面之间的关系后发现,高边坡潜在的破坏面总是倾向于在碎石土和黏性土的接触面上,所以在进行高边坡的稳定性防护工作时应尤其注意两种土体接触面之间的防护工作。