利用有限元法分析路堤边坡稳定性

由于传统方法计算边坡稳定系数的假定条件太多 ,有时与实际情况并不相符 ,而且计算过程比较复杂。本文通过有限元法将问题大大简化 ,计算出每个单元高斯点上的最大、最小主应力 ;每个节点的位移 ;每个高斯点上的安全系数和强度发挥系数 ;利用 Winsurf画出各种参数的等值线 ,从而更加形象地解决了边坡稳定问题。     

高陡边坡整体与局部失稳的强度折减及安全度判别分析

为了实现从整体和局部都能较为准确地分析弧状高陡边坡安全稳定性,指导露天采矿高陡边坡设计,采用有限差分强度折减法分析边坡稳定性,获得边坡整体的安全系数。对每个计算单元引入安全度进行分析,获得边坡局部安全系数;将最大节点位移时步曲线收敛性作为边坡失稳的判定准则,弥补了采用其他准则时由于人为指定容差而引起的较大误差;以某铁矿西南边坡为例,运用FISH语言编制强度折减法、失稳准则和安全度相关程序进行计算。研究表明:有限差分强度折减法、基于最大节点位移时步曲线收敛性的失稳准则和计算单元安全度相结合的边坡稳定性分析方法适合于弧状边坡稳定性分析,研究为弧状高陡边坡设计提出了新的思路。     

基于Monte-Carlo方法的边坡可靠性分析

为了解决岩土工程的边坡稳定分析中的在理论上或是在有关计算参数的取值上都存在的许多复杂和不确定因素问题,通过实例分析介绍了如何利用Monte-Carlo模拟的方法来分析边坡稳定性,计算边坡的破坏概率.证明了在边坡可靠性分析问题中,Monte-Carlo方法具有概念明确、方法简便的特点,为边坡安全的可靠性评价提供了有用的信息.     

松散堆积体边坡预应力锚索支护参数设计

松散堆积体边坡是一种较为特殊类型的边坡,治理难度大,而预应力锚索是边坡支护中常用的、经济有效的方法。由此,锚索参数设计显得相当重要。基于前人研究成果基础上,对预应力锚索设计参数进行了系统地归纳和总结,重点分析了堆积体边坡锚索参数设计。分析认为,锚索参数设计主要集中在内锚固段长度、锚固角、锚固间排距等7个方面,每个参数设计都不可忽略。案例分析得知,理论计算得到的锚固支护参数与实际值较为吻合。     

多层边坡的加权位移反分析方法

利用传统反分析方法对边坡,尤其对含有软弱夹层或者多个土层的边坡进行参数反演研究时,易导致反演结果的不精确。针对分层边坡的位移特点,计算了每个土层的"宏观"位移,并将其用于参数反演。根据滑动面对边坡位移的影响,利用模糊数学中的隶属度概念,求得每个土层的位移权重。在此基础上,构建了新的目标函数,并利用工程实例计算了本文方法和传统方法的目标函数敏感度。结果表明,本文方法的目标函数敏感性较大,效果较好。     

采用混沌变异演化算法在边坡稳定分析中的应用

提出利用混沌变异的演化算法结合基于适应值大小顺序的选择算子 ,确定边坡最危险滑动面及其对应的安全系数的方法。混沌变异算子采用混沌变量进行解空间的遍历搜索 ,搜索过程按混沌的自身规律进行 ,具有很强的爬山能力。每个染色体被选取的概率只取决于它在群体中大小顺序 ,从而在一定程度上避免了经选择后染色体过于集中的情况。该方法收敛迅速 ,可有效克服局部收敛。对一个工程边坡实例进行了计算分析 ,并与理正边坡稳定分析软件的结果进行了比较 ,说明了方法的有效性     

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.     

用极限分析方法计算边坡可靠度上限值

为了减小边坡可靠度计算在模型建立、参数估计和算法选取上的误差,建立了基于极限分析上限定理的边坡可靠度分析模型,采用最大熵原理推断边坡结构参数的统计特征,并采用Monte Carlo模拟法计算边坡的结构可靠度上限值。最后将结果与其他方法进行了比较。研究结果表明：利用最大熵原理、Monte Carlo模拟法和基于上限定理的边坡可靠度分析模型所计算的可靠度值是边坡可靠度的一个严格上限值,该模型与极限平衡法模型、R.Jimenez-Rodriguez等模型计算的结果比较接近。     

基于三维极限分析法的GIM和SRM边坡安全系数计算结果对比

基于三维牛角转动破坏模型的三维极限分析上限理论,建立了考虑坡顶倾角的边坡功率平衡方程,基于MATHEMATICA软件采用带有约束条件的穷举法优化求解了边坡安全系数最小值,在考虑参数c/γH、内摩擦角φ、坡顶倾角α和边坡倾角β的情况下,定量对比分析了强度折减法(SRM)和容重增加法(GIM)计算的边坡安全系数。结果表明,边坡安全系数等于1时,GIM和SRM计算结果接近且近似都等于1;边坡安全系数大于1时,GIM计算结果大于SRM;边坡安全系数小于1时,SRM计算结果大于GIM;边坡安全系数小于1.2以下的稳定边坡,GIM和SRM法计算结果无明显差异。     

钢筋混凝土抗滑桩在露天矿边坡治理中的应用

为了解决宝日希勒露天煤矿采场边坡失稳的问题,论述了采用抗滑桩来进行边坡治理的途径.通过对地质条件及现场情况的分析,将采用大型钢筋混凝土抗滑桩加固边坡.计算结果表明:该方法技术上可行,经济上合理,是解决露天矿边坡失稳的理想措施之一.     

基于网格化应力场的边坡滑移面搜索模型及应用

为了将数值计算方法有效地应用于边坡稳定性分析,建立一种基于应力场的网格式边坡滑移面搜索模型.首先,通过建立有限元分析模型求得边坡应力场,并提取单元坐标及各应力计算结果;其次,根据边坡模型几何尺寸建立直角坐标系,将边坡在平面内按网格式离散为n个方格,使每个网格内可包含一个或多个原有限单元网格;再次,通过编制程序提取边坡应力场,在每列网格内依据C-M屈服准则搜索出最可能达到屈服条件的有限单元并标记;同理依次搜索出各列潜在滑移单元并串联,即实现基于应力场的网格式边坡滑移面搜索模型.最后,选用国际经典边坡案例,依据矢量和法安全系数表达式,基于应力场网格式边坡滑移面搜索进行边坡稳定性分析与计算,并与传统方法进行对比分析,证明该方法可行性和优越性.该方法适用于非极限状下边坡稳定性的评价与分析,计算结果更为合理.     

基于多尺度MSR法的边坡体系可靠度分析

为解决常规的体系可靠度方法难以计算具有众多失效模式的复杂边坡稳定可靠度的问题,研究基于矩阵的体系可靠度法(MSR法)分析边坡体系的方法;结合多尺度法,把边坡体系拆分为多个并行子体系,每个并行子体系作为体系的一个"超构件",以达到减少优化变量个数、降低系数矩阵规模的目的.对矿山边坡体系进行实例分析.研究结果表明:MSR法能获得比常规界限法更加精确的计算结果;将MSR法与多尺度法相结合,可解决失效模式较多的复杂边坡体系可靠度的计算问题,扩大MSR法的应用体系范围;MSR法使边坡的体系失效概率估计区间稍增大,但计算量呈指数级减少,且可利用现有优化软件进行矩阵运算和优化计算,便于实现边坡稳定性的评估工作.     

土体力学参数对坡面应力重塑效果的影响

在开挖边坡上施加重塑应力能改善边坡土体受力状态,提高边坡安全系数。本文在ABAQUS平台上用有限元强度折减法计算边坡的安全系数,并通过变换土体粘聚力c、内摩擦角φ,从而获得不同土体参数对边坡应力重塑效果的影响。     

边坡防灾工程可靠度分析

针对边坡治理过程中，不同防灾措施对边坡稳定性作用。即防灾减灾效果进行评价的问题，以可靠度理论为基础，对影响稳定性系数的每个影响因子根据各自包含的不确定性予以适当考虑。结含具体边坡工程，对边坡坏概率进行计算，变异系数不同，计算得出的边坡稳定性指标不同。即防灾减灾的效果有所差异。变异系数较小的加固措施对边坡稳定性的作用就能得到更为合理的评价，这为边坡防灾工程设计提供了依据。     

类土质边坡的稳定性分析

根据类土质边坡的基本特性,从有限元计算方法、边界条件、滑动面处理、本构模型和计算参数等方面对其稳定性进行了研究;针对滑坡变形的破坏机理,结合具体工程实例,对有软弱结构面和无软弱结构面的两种滑坡模式进行了数值分析.通过对比得出,类土质边坡考虑软弱结构面时,安全系数和稳定性明显降低,最大塑性剪应变集中在结构面处,水平位移的突变和潜在滑动也都发生在软弱结构面处,与不考虑软弱结构面的情况相比更符合类土质边坡的特性和破坏机理.     

纤维加筋粘性土边坡的模型试验和计算分析

纤维加筋能显著提高粘性土的抗剪强度,并使之具有裂而不断的特性。介绍了纤维加筋粘性土和素土边坡的离心模型试验成果。试验过程中详细观察并记录了边坡的变形和破坏情况。也介绍了对纤维加筋土边坡的数值计算结果。所采用的把筋的作用当成外力加在土单元上的等效附加应力法的计算思想对于其它加筋型式的数值分析也是适用的     

边坡整体和局部失稳的风险研究

边坡失稳可分为整体滑动和局部失稳两种情况,传统分析计算方法多通过单一的安全系数来衡量边坡失稳的风险,难以充分考虑不同边坡的破坏风险。针对边坡问题的复杂性,提出非均质边坡和岩质边坡的失稳风险应通过由整体安全系数和局部安全系数组成的区间来衡量,并采用强度折减的方法和数值程序进行具体的安全系数计算。通过边坡实例研究表明,所提出的方法能充分反映边坡发生不同程度破坏的可能性,得到的安全系数区间更加可靠。     

考虑渗透系数空间变异性的降雨作用下边坡大变形破坏特征

合理评估降雨作用下边坡破坏特征是滑坡灾害防控及预警的重要前提.为了揭示土体渗透系数空间变异性对降雨作用下边坡大变形破坏特征的影响规律,综合利用极限平衡方法计算效率高和物质点法可模拟边坡大变形的优势,提出了随机极限平衡-物质点耦合分析方法(RLE-MPM),并开发了MATLAB-HYDRUS-Anura 3D这3个软件的接口实现程序.首先,利用HYDRUS模拟边坡降雨入渗过程,得到每个土层单元的含水率及孔隙水压力分布特征;其次,采用局部抗剪强度法更新每个物质点的等效抗剪强度及重度;最后,利用随机物质点法(RMPM)进行降雨作用下边坡大变形破坏概率计算、破坏模式识别及大变形破坏特征评估.研究结果表明：RLE-MPM方法可模拟日本Tokai-Hokuriku降雨型滑坡水-力耦合过程,模拟得到的滑坡最终堆积形态与现场调查结果基本一致.相较于RMPM,RLE-MPM方法计算边坡失效概率的效率更高,并且能够有效识别降雨作用下3种边坡破坏模式,即完全破坏模式、剪切带破坏模式、渐进式破坏模式.此外,降雨历时对非均质边坡大变形破坏模式及其特征均具有重要的影响.     

竖直向上传播剪切波作用下边坡动力响应规律

对竖直向剪切波作用下边坡的动力响应进行数值模拟.记录边坡模型在整个动力响应过程中每个节点的位移、速度等物理量的最大值,并选用边坡底部的1个参考点的量值作为基准值来计算边坡的地震动力响应系数,在此基础上,绘制边坡的地震动力响应系数等值线图,比用本身存在放大现象的边坡脚点量值作为基准值更真实地反映力边坡的地震动力响应.研究结果表明:在竖直方向地震波作用下,边坡顶部和底部水平地表部分出现放大现象,边坡面近地表区域没有出现放大现象;该条件下边坡地震动力响应系数最大值为1.6,且放大现象主要出现在边坡近地表区域,边坡内部大部分区域地震动力响应系数小于l.     

基于灰色定权聚类模型的公路边坡水毁风险等级评价

针对公路边坡水毁风险等级评价因素的灰色性和模糊性问题,提出一种基于灰色定权聚类模型的风险等级评价方法.以福建省泉州市德化县农村公路边坡水毁为例,基于现场调查和数据的统计分析,选取了10个主要影响因子,利用因子分析法计算每个水毁因子的权重;将公路边坡水毁风险划分为四个等级,构建三角白化权函数,建立评价指标体系,利用灰色定权聚类模型定量计算公路边坡水毁风险等级及抗水毁能力,计算结果与现场调查相符合.灰色定权聚类评价模型减少了风险评价过程中主观因素的影响,研究结果对类似的公路边坡水毁风险评估、提升农村公路抗水毁风险能力具有理论及实际意义.