含剪切节理面岩质边坡滑裂面位置及稳定性研究

同向双平面滑动是存在单一地质断层面(剪切节理面)岩质边坡的常见破坏模式之一,但对该种类型的滑裂面计算方法并不充足。为了能够更加高效准确地寻找边坡的滑裂面位置,判断边坡的稳定性,基于极限平衡理论和非线性数学规划模型,假设滑体的滑动方式为同向双平面滑动,再假设目标函数为该岩质边坡的安全系数,运用MTALAB全局最优搜索法,计算含剪切节理面工程边坡在天然工况作用下的滑裂面位置及稳定性,并与极限分析法、强度折减法和毕肖普法进行对比分析。研究结果表明：基于极限平衡理论和非线性数学规划模型得出的滑裂面位置与安全系数基本一致,验证此类方法的可行性,为存在单一地质断层面岩质边坡的滑裂面计算和稳定性分析提供了新依据。     

边坡稳定的三维有限元直接搜索法

提出了一种基于三维有限元应力场计算边坡安全系数与直接搜索临界滑裂面的新方法.对临界滑裂面上的应力分布直接使用三维有限元计算的应力结果,并且直接利用三维有限元的单元体网格面作为滑移面搜索网格面.鉴于有限元单元体网格和图的直观相似性,可以把网格抽象成图,通过引用动态规划中最优化思想搜索临界滑裂面.以三维均质边坡为例,通过三维极限平衡法、三维强度折减法与本文方法的对比分析,验证了本文方法的正确性与合理性.     

防波堤抗滑稳定性分析

基于极限平衡理论的瑞典法和简化的Bishop算法,是计算边坡抗滑稳定安全系数最有效和最直接的方法。对比较均匀的边坡,采用圆弧滑裂面假设,可使用简单的模式搜索法自动搜索出边坡的最小安全系数和与之相对应的临界滑裂面的位置。用极限平衡方法分析了海洋红中心渔港防波堤在施工阶段和使用阶段的抗滑稳定性,表明了该方法在实际工程中应用的有效性。     

基于矢量和法安全系数的边坡稳定性分析

针对极限平衡法和有限元强度折减法在计算边坡安全系数中存在的问题,结合某工程实际采用矢量和法安全系数对边坡稳定性进行分析,并将其计算结果与传统分析法计算结果进行比较。结果表明,采用边坡矢量和法得到的计算结果与极限平衡法和有限元强度折减法之间的计算结果最大相对误差为9.7%,误差范围为4.2%～9.7%,而与有限元强度折减法计算结果的相对误差仅为5.9%。由此表明采用矢量和法安全系数用于求解边坡的稳定性是可行的。     

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ABAQUS二次开发平台的边坡有限元强度折减法研究

有限元强度折减法在边坡稳定性分析中发挥着举足轻重的作用,但通常的有限元强度折减法采用二分法来获取边坡的安全系数,该方法需要多次试算,效率较低。本文借助ABAQUS软件的二次开发平台UFIELD程序,将软件自带的场变量定义为折减系数,建立场变量分别与软件求解时步和强度参数的关系,方便地实现了基于场变量的边坡有限元强度折减法,此方法仅需一次提交计算分析便可高效地实现边坡安全系数的求解;在基于场变量的边坡有限元强度折减法基础上,依据滑面位置处的等效塑性应变最大这一基本原理,利用不同垂直剖面逐点搜索法,实现了基于最大等效塑性应变的边坡潜在滑动面位置精细化寻找;最后借助两个经典算例,将此套思路确定的潜在滑动面位置、安全系数分别与传统极限平衡M-P法的对应结果进行对比分析,验证了本文思路和方法的有效性。     

基于有限元极限平衡法的建筑荷载对土质边坡稳定性影响分析

边坡坡顶建房可能会导致边坡失稳从而威胁人员生命财产安全.为分析建筑荷载及建筑物至坡顶距离对边坡稳定性的影响,以一均质土质边坡为例,将有限元极限平衡法与九种极限平衡法对天然状态边坡稳定性的分析结果进行了比较.将有限元法和极限平衡法相结合,计算不同建筑荷载与建筑物至坡顶距离组合下的边坡稳定系数,并对相关计算结果进行了相关性...     

含多弱层的边坡稳定性分析

为了寻求含多弱层的边坡稳定性控制因素,将有限元和极限平衡法相结合,对边坡稳定性问题进行数值模拟,分析边坡内部应力场和位移场的分布,然后根据有限元分析的计算结果,利用极限平衡法得到边坡的安全系数,由安全系数评估边坡的稳定性。通过对含有多个软弱结构面边坡的模拟计算分析,得出弱层和断层等软弱结构面的存在是边坡失稳的主要因素。     

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。     

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％．     

基于有限元原理对建筑基坑边坡支护稳定性的计算研究

选取某一实际护坡支护工程进行有限元建模,并采用MATLAB8.0软件以及ANSYS9.0软件找到滑裂面,计算出滑裂面上切应力的数值以及最大切应力的作用位置,再通过有限元法计算出边坡支护稳定性安全系数,并与传统方法计算得出的安全系数进行对比。结果显示:有限元法计算得出的安全系数较大,且几种方法的安全系数变化趋势是相同的。     

平面应变条件下两类有限元边坡稳定分析方法比较研究

对有限元边坡稳定分析方法中滑面应力分析法和强度折减法的安全系数定义进行了探讨,指出这两类方法的安全系数定义都是从强度折减的概念出发,与极限平衡方法中的安全系数定义概念上是一致的.在算例对比分析中,基于非关联流动法则,采用与经典摩尔-库仑准则相匹配的等效D-P准则,在平面应变条件下,对天然边坡(均质边坡、有下卧软弱层、有软弱夹层带)的稳定性进行了对比研究,并同传统极限平衡方法进行了比较.研究表明,两类有限元方法得到的安全系数大小以及相应滑动面形状和位置均十分接近,滑面应力分析法不适于计算失稳边坡的安全系数.     

模糊数学与极限平衡在边坡评价中的综合应用

为了对露天矿边坡的稳定性进行综合评价,本着"先定性后定量,先整体后局部"的思想,将基于模糊数学思想的模糊综合评判方法与传统极限平衡理论结合起来,对露天矿边坡稳定性问题进行定性分析和定量评价,并将两种分析结果进行对比和相互验证,从而使分析结果更为合理.结果表明:两种评价方法的综合运用可以发挥二者的相互补充作用,对于评判结果中稳定性差的区域,利用极限平衡法进行定量计算,既能克服单独采用极限平衡法进行评价所产生的巨大计算量,又能弥补模糊数学方法的主观性,从而对露天矿边坡稳定性进行综合评价;同时现场实例分析结果也表明利用两种方法对边坡的综合评价结果与现场实际相符.     

基于滑移线簇分析的边坡极限平衡有限差分法研究

将有限差分数值计算结果同刚体极限平衡分析方法相结合进行边坡稳定性评价,在工程实践中具有较好的理论及应用价值。基于该思想,将滑移线理论引入边坡滑弧的确定中,采用综合极限平衡方法计算其安全系数,建立安全系数与滑移线的函数关系,实现了最危险滑弧的搜索,并由算例验证了各力学参数对边坡滑面位置与安全系数的影响。结果表明,岩土介质的强度与变形参数对边坡稳定与滑面位置均有影响。该方法是现有边坡稳定计算体系的有效补充。     

基于改进极限平衡法的边坡位移分析

传统的极限平衡法,在假定滑面上各点的安全系数一致前提下,进行边坡稳定性分析,而无法进行边坡滑面上各点的位移分析。改进的Janbu条分法首先基于极限平衡理论和邓肯-张的应力-应变模型构建剪应力-剪切位移双曲线模型,提出位移协调方程;其次推导相关公式,并利用Visual Basic语言编程计算,得到滑面上各点与位移有关的信息(如局部应力安全系数、局部位移安全系数、剪切位移及坡顶位移等),从而弥补传统极限平衡法无法进行边坡滑面上各点位移分析的不足。最后,通过算例对坡顶有无堆载两种工况进行计算分析,其结果表明坡顶和坡脚最易破坏,与实际情况一致,证明该方法可行。     

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。     

路堤边坡可靠性分析方法的探讨

根据传统的边坡稳定性分析的极限平衡法公式,本文推导了分析边坡稳定性的可靠性分析方法的详细过程以及最终的计算公式。并通过具体算例,分别用极限平衡法和可靠性分析方法的公式计算,由最终的计算结果,对可靠性分析方法与极限平衡法进行比较分析。     

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。     

均质土坡渐进性破坏分析及变分法验证

采用有限元软件ABAQUS构建了均质土坡二维有限元分析模型,动态模拟了土坡的塑性区发展及其渐进破坏过程,自动搜索出潜在滑动面.以变分法为基础,研究平面应变状态下边坡稳定的平衡方程,求解出最危险滑动面的函数表达式,并与数值模拟结果进行了对比验证.研究结果表明:随着折减系数Fr的不断增加,土坡自稳能力不断降低,破损区域不断发展延伸,当破裂面完全贯通时,边坡接近极限破坏状态,完成渐进性破坏.由强度折减法确定的土坡最危险滑裂面与采用变分法计算的解析结果趋势大致相同,均为圆弧形滑裂面.     

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.