土坡稳定性分析方法

计算土坡稳定性安全系数的方法通常有二种:一对构成土体的土条进行受力分析;二对土坡圆弧滑动体进行整体稳定性分析。但这两种方法均存在不足之处。鉴于此,我们提出用对多边棱体土体进行整体受力分析的方法来计算土坡稳定性安全系数。目前,计算最危险滑动面的方法,计算工作量很大。鉴于此,我们在多边棱体土体整体受力分析法基础上提出用极值法来计算最危险滑动面。     

黄土陡坡稳定性分析的数学优化方法探讨

在黄土陡坡稳定性分析中,通常采用瑞典圆弧条分法计算滑动稳定安全系数,同时采用试算或经验法确定最危险滑动面位置.从数学的角度看,传统的条分法或经验法得到的分析结果是不严谨的,存在一定程度的近似性.本文从瑞典条分法的基本理论和计算公式出发,提出了基于积分法的稳定安全度计算方法;针对最危险滑动面位置,提出了采用单纯形法进行搜素的最优化方法,对传统分析方法进行了优化和改进.     

一种自由搜索边坡最危险滑动面的新方法

以边坡稳定性计算的Janbu条分法为基础，提出一种改进的遗传算法（MIGA），在无需对边坡滑动面形状进行假设的前提下能自由搜索最危险滑动面并计算其安全系数。MIGA法模拟了生物进化的过程，克服了传统方法容易陷入局部极小值的缺点，是一种全局优化算法，且具有比简单遗传算法（SGA）更高的搜索效率。在工程实例中，通过与其他方法进行对比分析，用MIGA法计算得到的安全系数最小，且搜索到的最危险滑动面最接近实际情况，证明了该方法的优越性。     

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。     

有限土体土压力和边坡安全系数分析

结合岩土工程近年来的发展,该文针对有限土体土压力、边坡安全系数及临界滑动面的计算方法中存在的问题进行分析探讨,发现现有的计算有限土体土压力的方法存在缺陷,由此计算的土压力会随着土体宽度的减小而趋近于0,违背土力学常识。有限土体土压力应当采用Rankine土压力理论进行计算。采用基于强度储备定义的安全系数,可以无须区分"抗滑力"和"滑动力"。对于给定滑动面,取滑动面上土体的抗剪强度来计算安全系数是由抗剪强度的定义本身所决定的,但土体并不一定能够调整到"最大抗滑能力"。最小安全系数对应的临界滑动面不一定是最先发生滑动的破坏面。该研究对理解相关概念、提高岩土力学的认知水平具有一定意义。     

广义遗传算法在确定土坡最危险滑动面中的应用

介绍了遗传算法的基本原理，讨论了利用广义遗传算法搜索土坡的最危险滑动面及其对应的最小安全系数的算法，并对计算过程进行了编程.计算实例验证了广义遗传算法在边坡工程中的有效性，可以得出广义遗传算法用于确定土坡最危险滑动面是一种全局优化算法.     

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.     

基于遗传算法的边坡稳定有限元分析

提出了一种边坡稳定计算的新方法,该方法采用Marc有限元软件计算边坡的应力,考虑了几何和材料非线性.采用一条折线模拟边坡滑动面.根据遗传算法原理编制程序,搜索对应最小安全系数折线上的节点,从而确定最危险的滑动面.与通常的边坡稳定计算方法相比,该方法摈弃了圆弧滑动面的假定并考虑了边坡的应力分布,可以更好地反映实际情况.算例比较表明,该方法计算结果更为合理.     

能量法结合径向条分法求边坡稳定性

采用对数螺旋破坏面,对边坡滑动面及其上部土体进行分析。根据能量守恒原理,假设滑动面上部土体绕极点的虚拟转角位移为dθ,结合径向条分法,建立边坡的稳定性计算模型。基于虚设的转角位移dθ,计算土体重力做功、滑动面抗滑力做功以及条分后滑动块体内部各分界面上由于自适应变形而产生的内部能量耗散,使用强度折减法计算安全系数F_S。通过算例,并与极限分析法的计算结果进行比较,表明能量法与极限分析法的计算结果较为接近,且前者稳定系数更低。对模型中的主要参数进行稳定性计算,分析各参数对边坡稳定性的影响,对边坡的稳定性评估及设计施工有一定的参考价值。     

考虑参数空间变异性的边坡系统可靠度分析

在考虑土体参数空间变异性基础上,提出了基于多重随机响应面法的边坡系统可靠度分析方法,同时建议了一种新的代表性滑动面搜索方法.采用Karhunen-Loève展开方法离散二维相关非高斯随机场,通过Hermite随机多项式展开近似代表性滑动面安全系数与土体参数间的非线性隐式函数关系,在此基础上采用直接蒙特卡洛模拟计算边坡系统失效概率.研究了所提方法在考虑参数空间变异性的边坡系统可靠度分析中的应用.结果表明,提出的基于多重随机响应面法的系统可靠度分析方法为考虑参数空间变异性的边坡系统可靠度问题提供了一条有效的分析途径.提出的代表性滑动面确定方法具有较高的计算精度和效率,无需单独计算滑动面安全系数间的相关性,而且能够有效地计算低概率水平的边坡系统可靠度.边坡系统失效概率随着抗剪强度参数变异性和垂直相关距离的增大而增加、随着抗剪强度参数间负相关性的增加而减小.此外,忽略土体参数空间变异性会明显高估边坡系统失效概率.     

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。     

基于剩余推力法和优化原理的边坡三维稳定分析

为了探究一种尽可能符合实际破坏模式的边坡三维稳定分析方法,提出了一种新的分析变形的方法. 利用剩余推力法和优化原理建立边坡临界滑动场,实现危险滑动面搜寻和边坡稳定性评价;通过反分析方法,实现在给定安全系数条件下边坡坡角优化设计. 编制了相应的计算分析软件,结合实际矿山工程进行具体计算,其结果符合工程实际,并对工程提出了优化设计方案.     

土钉支护危险滑动面搜索的混沌优化方法

将混沌优化方法运用于土钉支护危险滑动面的搜索.基于圆弧滑动面模型,选择滑动面与基坑的交点和滑弧所对应的圆心角为优化变量,以安全系数为目标函数,利用变尺度混沌优化方法建立了危险滑动面搜索的混沌优化数学模型.以某深基坑工程为例,利用该方法得到了土钉支护各个施工阶段的危险滑动面,比较了不加钉、本步已加钉和本步尚未加钉3种工况下的安全系数.研究结果表明:对于每一施工步,第1种工况安全系数最小,第3种工况安全系数最大,第2种工况安全系数居中;变尺度混沌优化方法效果主要取决于搜索次数,其次为载波次数;混沌优化方法具有较强的稳健性,是一种有效的危险滑动面搜索方法,并可推广用于非圆弧滑动面搜索.     

渗流条件下具有张裂缝边坡的稳定性分析

针对渗流条件下具有张裂缝边坡的稳定性,将流网合理简化,采用以土体(总应力法)或土骨架(有效应力法)为研究对象的2种方法,基于直线、圆弧和任意曲线3种滑动面型式,推导出折线型和台阶型边坡的安全系数计算公式.通过算例分析比较这些方法的异同,并研究张裂缝位置与张裂缝水位对边坡稳定性的影响.研究结果表明:从计算所得的安全系数来看,直线滑动面最大,任意曲线滑动面与圆弧滑动面相接近,但比之较小,说明任意曲线滑动面所得结果更偏于安全;当采用同种类型滑动面时,以土体和土骨架为研究对象的2种计算方法所得的安全系数和临界滑动面均接近,但以土骨架为研究对象的计算方法所得结果偏小一些,因而,以该种计算方法分析所得边坡状态更偏于安全;曲线滑动面(包括圆弧和任意曲线)计算认为张裂缝位置离坡顶距离越近,边坡稳定性越小,而直线滑动面计算认为张裂缝对边坡稳定性影响最大的位置存在特定值;当张裂缝水位升高时,各方法计算所得的安全系数均减小,说明张裂缝水位越高,边坡状态越不稳定.     

基于无限条分法的黄土边坡稳定性研究

减少边坡的稳定性造成的地质灾害发生,关键在于研究其稳定性分析方法能否准确地分析其稳定性及破坏模式。根据极限平衡法的边坡稳定性分析理论,研究黄土边坡滑裂面不过坡脚情况下的无限条分法计算理论,通过公式的推导,得到了滑动力矩Mr,抗滑力矩Mf的解析公式,进而得出安全系数K为滑弧半径R,滑动体弦倾角α和坡角平面距离Δl的函数;对遗传进化法搜索最危险滑裂面过程进行有效而合理的简化,依据生物遗传进化步骤中的复制、杂交、变异、竞争和选择等概念,在最危险滑裂面搜索过程中,把双向变异改进为单向变异,增加坡角平面距离Δl变异基因。找出在仅其中一个因素进行变化制约条件下的最小安全系数并确定其适用性,之后变化另一因素重复搜索过程,最终找出最小安全系数以及对应的各因素值,实现对滑裂面不过坡脚的最危险滑裂面搜索;并利用FORTRAN程序编译软件完成了搜索程序的编译;通过工程算例验证,表明该算法具有一定的安全可靠及适用性。     

基于圆弧与平面滑动模式的上荆江崩岸过程模拟对比分析

基于平面滑动与圆弧滑动模式，构建了具有最危险滑动面搜索过程的崩岸概化模型.该模型耦合了坡脚冲淤、潜水位及河岸稳定性计算模块，其中圆弧滑动模式考虑了土体的垂向分层结构.采用该崩岸模型计算了2014年上荆江典型断面的崩岸过程，结果表明：在坡度较缓的断面，圆弧滑动模式的计算误差更小；在荆55断面，圆弧和平面滑动模式计算的崩塌次数分别为10次和2次，崩岸宽度的相对误差分别为21.5%和29.9%;在荆61断面分别为7次和1次，崩岸宽度的相对误差分别为1.0%和6.1%.最后开展了河岸土体参数的敏感性数值试验，分析了土体抗剪强度参数及土体垂向分层结构对崩岸过程的影响：随着抗剪强度参数的增加，模拟的总崩岸宽度呈减小趋势，单次崩岸宽度和崩岸次数的变化趋势与黏聚力及内摩擦角代表的力学特性有关；另外砂土层作为软弱夹层会通过增大单次崩岸宽度或崩岸次数来增加总崩岸宽度.     

脆性统计损伤模型在岩土工程中的应用研究

采用脆性破坏统计理论研究结构性土体的损伤性质,提出了应用土体强度关于Weibull分布的分析方法得到了结构性土体的宏观损伤演化方程和本构模型．根据损伤容限定义了稳定安全系数．开挖与加载均质土坡稳定性的计算反映出牵引式滑动与推移式滑动的失稳机理．     

基于和声搜索的土坡滑动面的确定

根据毕肖普法的基本原理,将土坡滑动面的圆心坐标和半径视为自变量,安全系数视为因变量,从而将寻找边坡最危险滑动面过程转化为安全系数函数极值求解过程。提出了利用改进的和声算法的全局搜索方法,并将其应用于实际算例中。算例分析结果表明,该方法具有较好的全局搜索和局部搜索能力,可克服多数常规的优化方法易陷入安全系数局部极小的问题...     

降雨入渗对山地公路边坡稳定性的影响

为研究降雨入渗对山地公路滑坡稳定性的影响,以毕节市织金县某公路边坡为背景,在饱和-非饱和土体渗透理论基础上,利用岩土工程数值模拟软件FLAC3D对其进行模拟,通过分析降雨持续不同时间内边坡雨水入渗情况、潜在滑动面位置及边坡安全系数,得出随着降雨持续时间的增加,雨水不断向坡体入渗,边坡潜在滑动面范围不断扩大,边坡安全系数不断减小,边坡稳定性不断降低。     

高土质边坡的稳定性分析研究与治理

在详细勘察的基础上,查明了南京栖霞油库边坡的岩土工程地质条件。采用垂直条分与斜条分两种边坡稳定分析的方法进行了稳定性分析研究;找出了潜在滑动面的深度。通过室内试验得到了该边坡岩土体的物理力学参数。利用室内试验参数通过计算得到了各个断面不稳定滑面的安全系数,对该边坡的稳定性进行了综合评价。在此基础上,提出了该边坡的治理措施。