黄土边坡的稳定性计算参数对边坡稳定性安全系数的影响研究

黄土边坡的稳定性是工程实践中非常重视的问题,而稳定性计算参数的选取对稳定性安全系数具有一定的影响。以兰州榆中地区的黄土边坡为调查研究对象,在确定坡高和坡率的前提下,采用基于极限平衡理论的简化毕肖普法(simplified Bishop method),分别讨论了黄土边坡的重度、黏聚力和内摩擦角对边坡安全系数的影响。结果表明,在黄土边坡的坡高、坡率既定的前提下,黄土边坡稳定性计算参数的变化与其安全系数之间具有较好的线性相关性,黏聚力和内摩擦角的变化对边坡安全系数的影响相对于重度的变化对边坡安全系数的影响较大。     

运用神经网络估算黄土边坡的安全系数

应用人工神经网络BP模型的非线性动力学、自学习和实时处理等特性,以黄土边坡实例作为输入样本,建立神经网络BP模型,并以安全系数作为输出值,估算黄土边坡稳定性的安全系数.通过试验数据对比,所得安全系数误差在6%以内,表明该计算方法可用于边坡稳定性分析.     

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．     

蓄洪区路堤边坡浸润线及安全系数变化规律

基于修建于蓄洪区范围内的公路边坡将受洪水浸泡,引入非饱和渗流理论,利用孔隙压力为0 kPa的条件确定蓄洪过程中的边坡浸润线位置,并在条分法中采用侧面水压力等效计算土坡中的渗流力,对水位完全慢速下降过程中边坡安全系数进行计算;将蓄洪过程分为水位上升期、蓄洪期和水位下降期,令蓄洪水位为10m,水位上升速率为0.2 m/d,水位下降速率为0.5 m/d,采用本文方法对饱和渗透系数分别为10-6,10-7和10-8 m/s的边坡安全系数变化规律进行计算分析.研究结果表明:蓄洪期内边坡浸润线均达不到稳定状态,且渗透系数越小,边坡内浸润线的变化越小;蓄洪水位上升期边坡安全系数增大,且渗透性较高的土坡安全系数上升速率比渗透系数低的土体安全系数上升速率慢;蓄洪期内,当蓄洪时长比s即蓄洪时长t与总时长r之比相等时,高渗透性边坡安全系数下降率较大;水位下降期内边坡安全系数随下降比增大而变小,蓄洪时间越长安全系数越小,但安全系数下降率基本不受蓄洪时间的影响,其规律可采用抛物线近似模拟.     

土质边坡的安全系数求解

边坡土体的剪切破坏实质是土的结构损伤导致其力学性质变化的最终形式。针对两种损伤的定义，本给出了损伤变量和损伤演化方程，同时用损伤力学定义了边坡的安全系数为极限损伤与最大损伤变量之比，并给出了应用算例。     

基于PSO-RBF的边坡安全系数预测

传统的径向基函数(RBF)神经网络在边坡稳定性预测中已经得到了广泛的应用,但由于其在预测中易陷入局部最优且参数选取不当会对收敛性产生影响.故引入粒子群算法(PSO)对RBF神经网络进行优化,利用其全局搜索能力对RBF神经网络的隐含层基函数中心值、宽度以及隐含层至输出层的连接权值进行参数寻优,建立了基于PSO-RBF的边坡安全系数预测模型.以114组边坡数据为训练样本,8组边坡数据为测试样本,结果显示基于PSO-RBF网络预测结果的最大误差为7.36%、最小为0.18%、平均误差为3.77%,而基于单纯RBF网络的预测结果的相应误差分析别为11.04%、1.34%、6.19%.可以看出,前者的预测结果明显优于后者,表明经粒子群算法优化后的RBF在预测精度上有了明显的提高.     

边坡JRC-JCS极限平衡安全系数的计算

为了采用极限平衡法计算节理粗糙度系数JRC与节理压缩强度为JCS的岩质边坡安全系数,建立JRC-JCS准则下简化Bishop极限平衡计算公式,并分析JRC-JCS参数对于边坡安全系数的影响.研究结果表明:随着JRC的增大,黏结力c和内摩擦角φ呈非线性增大,并且黏结力受影响的敏感度增大,而内摩擦角受影响的敏感度降低;黏结力c和内摩擦角φ均随JCS的增大呈非线性增大;随着JRC和JCS的增大,边坡的安全系数F逐渐增大,JRC 越大,节理面越粗糙,岩体的稳定性越高;JCS越大,岩石颗粒排列得越紧密,岩体的压缩强度越大,岩体的稳定性越高,边坡整体安全系数也越大;F与JRC和JCS的关系呈现非线性特征,可通过指数方程进行拟合.     

基于RS-GP模型的边坡安全系数预测

鉴于边坡系统影响因素之间的高度非线性和不确定性,融合RS-GP模型的优势,提出了依据边坡稳定性影响因素类比计算边坡安全系数的方法.该方法通过学习样本的数据特征分析、计算属性的重要性及约简规则,降低了遗传规划预测模型的结构规模.人工神经网络(ANN)模型与RS-GP模型计算结果比较表明:该方法具有计算速度快、容错能力强及精度高等特点.     

考虑流变固结效应和强度折减法的土质边坡安全系数

针对边坡的变形特点,探讨流变固结效应下土质边坡的稳定性,提出能完全反映土体流变3个典型阶段和非线性特点的流变模型—改进的西原流变模型。根据Terzaghi一维固结理论得出能反映流变固结耦合关系的流变固结控制方程和差分格式。利用强度折减技术分别建立流变作用和流变固结效应下强度折减法的计算式。并结合工程算例,得出Bishop法、常规弹塑性有限差分法、流变效应有效差分法和流变固结效应有限差分法的安全系数比较值。计算结果表明:流变固结效应下边坡的安全系数最大,Bishop法得到的安全系数最小,后者在工程设计中是保守的,研究结果对边坡的理论研究和工程实践具有一定的参考价值,建议在边坡工程的建设中应考虑流变和固结影响因素。     

不同边坡软件计算边坡安全系数的比较

基于有限元强度折减理论和极限平衡理论,分别采用3种边坡分析软件ANSYS、FLAC和SLIDE对一土质边坡进行稳定性分析。结果表明,ANSYS所得安全系数误差较大,而FLAC和SLIDE结果相对一致,在工程计算中具有一定的实用性和可靠性。     

边坡稳定安全系数及其与土性参数及失效概率关系研究

借助土性参数,对边坡稳定性分析两大评价体系(安全系数法与可靠指标法)的联系及差异性进行了对比分析.对于简单均质土坡的圆弧形滑裂面,利用积分思想推导了有、无被动土体两种情况下安全系数的精确解析表达式.其中,视被动土体的贡献为减少滑动力矩,采用分段圆弧法推导.以该解析式为基础,利用土体粘聚力与容重的比值将这两个变量归一为变量Hc,以纯黏性土、均质边坡不同坡角时的确定性模型为对象,深入研究了不同的确定性模型情况下,Hc的概率分布类型、均值变化与边坡稳定安全系数的关系及变异特征对边坡失效概率和可靠指标的影响作用等.结果表明:土性参数变异性较强时,安全系数法作为一种定值方法,可能会做出严重背离实际的评判,而可靠指标法则更为科学合理;Hc为正态分布或对数正态分布时,其平均值及变异系数的不同取值会对失效概率(及可靠指标)的计算值以及失效概率(及可靠指标)与安全系数关系曲线中的交汇点位置产生明显的影响.     

求解边坡最小安全系数的混合文化基因算法

基于瑞典圆弧法的数学模型,提出一种有效用于求解边坡稳定最小安全系数的混合文化基因算法.该算法结合了遗传算法优秀的全局搜索能力与低温状态下模拟退火算法的快速局部收敛特性,使算法在全局搜索和局部搜索之间达到较好平衡.通过典型工程实例分析,验证了该混合文化基因算法在搜索边坡最小安全系数及其所对应的最危险滑动面位置的有效性.     

遗传进化算法搜索斜坡最小安全系数的研究

介绍了斜坡滑裂面搜索问题和遗传进化算法，并试用遗传进化算法从斜坡任意形状滑裂面组合中搜索最有可能的滑裂面，也就是安全系数最小的滑裂面．作为实例，分析了遗传进化算法在天生桥二级电站首部枢纽进水口右岸滑坡案例中的应用．分析结果表明，在搜索斜坡滑裂面问题上遗传进化算法较其它搜索算法具有准确性和可靠性的优势．     

遗传进化算法搜索斜坡最小安全系数的研究

介绍了斜坡滑裂面搜索问题和遗传进化算法,并试用遗传进化算法从斜坡任意形状滑裂面组合中搜索最有可能的滑裂面,也就是安全系数最小的滑裂面.作为实例,分析了遗传进化算法在天生桥二级电站首部枢纽进水口右岸滑坡案例中的应用.分析结果表明,在搜索斜坡滑裂面问题上遗传进化算法较其它搜索算法具有准确性和可靠性的优势.     

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。     

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.     

基于H-B准则点安全系数的岩质边坡锚索锚固长度优化

锚索锚固是岩质边坡常见的锚固手段,合理确定锚索长度对边坡支护设计至关重要。基于Hoek-Brown准则的点安全系数法,对锚索锚固长度的优化确定进行研究。以均质边坡为例,采用FLAC3D内嵌fish语言计算得到边坡内部的点安全系数分布图,据此判断边坡稳定区和非稳定区。再分别假设点安全系数0.85、0.9、0.95、1等值线为潜在滑动面,在此基础上提出4种不同自由段长度的锚固方案,根据各方案下的点安全系数云图讨论锚固效果及边坡稳定性情况,从而确定最佳的自由段长度。结果表明,以点安全系数等于0.95的等值线为潜在滑动面确定锚固长度的方案最优。并以石柱县西沱镇马尿溪桥一侧高边坡某剖面为例,运用该方法对其支护设计方案中锚索长度进行优化,证明了该优化方法的可行性。     

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％．     

优化方法在削坡工程中的应用

对滑裂面固定的边坡进行削坡时 ,关键在于何处削坡使得土方量最小且边坡具有预期的稳定程度。本文利用最优化方法 ,将最小的削坡土方量作为目标函数 ,将预期的边坡安全系数作为约束条件 ,把该问题等价于一个有约束的优化问题 ,可找出最优的削坡方案。