渗流-应力耦合及降雨入渗作用下的边坡稳定性分析

为了探究地下水和降雨入渗对边坡稳定性的影响,在分析强度折减法原理和渗流-应力耦合机理的基础上,建立了渗流-应力耦合数学模型;运用有限元数值模拟软件ABAQUS,计算出无地下水、有地下水以及地下水和降雨入渗共同作用三种工况下的边坡安全系数,并探讨了不同粘聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比、渗透系数、水头高度、降雨时间和降雨强度对边坡稳定性的影响。计算结果表明:地下水和降雨入渗会对边坡稳定性产生较大不利影响;边坡安全系数随粘聚力和内摩擦角的增大而增大,随水头高度、降雨时间和降雨强度增大而减小;而弹性模量、泊松比、各向同性的渗透系数对边坡安全系数几乎没有影响。     

地下水作用边坡稳定性的运动单元法分析

讨论了地下水作用边坡稳定性分析的运动单元法基本原理与公式,推导了有孔隙水压力影响的单元静力平衡方程和单元边界水压力的计算式.采用运动单元法对地下水作用边坡最危险滑动面进行全自动搜索,研究结果表明,地下水作用边坡的安全系数远小于无地下水作用边坡的安全系数.     

客运专线钢管混凝土提篮拱桥稳定性研究

根据乌龙山至花都的一座钢管混凝土提篮拱桥的结构特点,利用有限元程序ANSYS,计算出了全桥在自重、自重＋二恒、自重＋二恒＋单侧列车活载以及自重＋二恒＋双侧列车活载四种工况整体稳定安全系数,为该桥的设计和施工提供了参考,并为该桥在运营过程中的健康检测和维护提供了基础性数据,同时对于改进同类拱桥的结构布置和结构设计具有参考价值。     

基于位移梯度法的深基坑桩锚支护结构动态稳定性分析

滑裂面的搜索模型与安全系数的计算方法是分析深基坑桩锚支护结构稳定性的两大重要内容.本文通过切向位移梯度法搜索最危险滑裂面,并在极限平衡理论的基础上改进了安全系数的计算模型.通过循环以下两步实现滑裂面搜索:搜索切向位移梯度最大的方向作为滑裂面的切线方向;顺着搜索到的切线方向延伸至滑裂面的下一点.在安全系数的计算过程中,通过应力比考虑张拉破坏对土体抗滑力矩的影响.最后,将滑裂面位置及张拉破坏区域代入改进的安全系数公式计算对应工况下基坑的安全系数.通过算例分析发现:切向位移梯度在0°～90°范围内存在极大值;张拉破坏区集中在较浅的土层范围内,且随施工过程动态变化.     

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.     

地下水位变化对某边坡稳定性影响的分析

为了更加清楚地了解地下水对边坡稳定性的影响,基于强度折减法,运用FLAC 3D软件对某非均质土质边坡进行了数值模拟分析,计算土质边坡的安全系数,找出边坡的可能滑动面,考虑在地下水的影响下边坡安全系数的变化。结果表明:在不考虑地下水作用时,边坡稳定性较好,安全系数为1.551;地下水位升高后,会对边坡稳定性产生较大影响,安全系数从1.551下降至1.168,需要对此边坡进行支护以提高边坡稳定性。     

QTH200渠道衬砌机机架载荷研究

对QTH200渠道衬砌机机架受到的静载荷和动载荷进行分析,确定了最危险工况。对机架进行了受力分析并进行了合理简化,在此基础上建立了机架的有限元模型,并计算出了该机架在受自重载荷、同时承受工作载荷及自重载荷两种工况下的位移场和应力场分布。对结果进行了分析研究,对机架的设计方案提出了改进建议。     

均质土坡稳定性分析的图解法探究

在边坡稳定性分析中,极限平衡方法是以安全系数Fs作为判别标准,而现有确定安全系数的方法需要复杂的迭代计算,不能快速地确定不同工况的安全系数。基于极限平衡Spencer法与有限元的强度折减法,建立一种快速的初步确定边坡稳定性安全系数的方法,该方法可以弥补计算复杂和判断失准的缺点。首先,在考虑天然条件、地下水条件和地震烈度等主要因素情况下,利用计算机中的Spencer(1967)边坡稳定性分析程序中的切片编码方法,得到非线性破坏包络线稳定性分析图,对非线性边坡破坏包络线进行了详细分析。其次,通过试验数据,分析地震烈度、孔隙水压力系数等对安全系数的影响。结果表明,利用非线性破坏包络线建立的稳定分析图能快速准确地确立边坡的安全系数。     

渗流作用下花岗岩类土质路堑边坡稳定性分析

以南厦高速公路K36+600～+700段类土质路堑边坡为例,采用Slide软件对其是否考虑渗流工况下的边坡稳定性进行定量计算对比,评估其治理措施效果,并进一步对边坡渗流敏感性进行分析.研究表明:①考虑渗流作用的边坡稳定安全系数Fs=0.963比不考虑渗流的Fs=1.252低了0.289,说明渗流对边坡的稳定性非常不利;②加固处治后,边坡的稳定安全系数只提高了0.128,边坡仍处于欠稳定状态;而后增加排水工程,边坡安全系数提高了0.232,体现地下水对边坡稳定性影响明显,排水工程十分必要;③在不同水位下,考虑加固与排水工程前后的边坡稳定性对比结果表明:安全系数与水力梯度成反比,水位越低,安全系数越高,边坡越稳定.     

富水深基坑降水引起的地表沉降预测

随着城市轨道交通的发展,富水地区地铁深基坑降水引发的工程问题时有发生,引起广泛关注。传统算法计算地基沉降只考虑降水前后土体自重应力的变化。在此基础上进一步考虑渗流动水压力引起的有效应力变化和止水帷幕对土体沉降的约束影响,提出一种简化的计算降水引起基坑外地表沉降的方法。并结合实际工程对该方法进行验证。结果表明:考虑地下水渗透力的影响使降水后土体有效应力较不考虑渗流时增加5%左右,地下水渗流对土体有效应力的影响不可忽略。止水帷幕对土体沉降的约束影响在距支护结构1倍降水深度范围内,计算该范围内土体沉降需将止水帷幕影响考虑在内。同时考虑降水前后自重应力变化、渗透力影响、止水帷幕约束这三者的共同作用,得出的理论计算结果与实测值误差在12%以内,验证了计算方法的有效性。     

冻融循环作用对土质边坡稳定性的影响

为研究冻融循环作用对土质边坡稳定性的影响,利用强度折减法,通过大型有限元软件ABAQUS计算获得边坡的稳定安全系数,与简化Bishop法获得的理论安全系数进行比较,并以特征部位位移发生突变作为破坏判据,研究了坡度和冻融循环次数对边坡稳定性的影响。结果表明:采用有限元中边坡整体失稳的三种判据得到的安全系数相差不大,且与简化Bishop法得到的理论解误差很小;当坡度一定时,边坡的安全系数随冻融循环次数增加逐渐降低,并最终趋于稳定;当冻融循环次数一定时,边坡安全系数随坡角的减小而增大,即边坡越平缓,安全系数越大,边坡稳定性越好,可为边坡稳定性影响因素的探究提供参考。     

基于容重增加与强度折减法的边坡稳定性对比分析

为了研究容重增加法在边坡稳定分析中的适用性及计算精度,针对一算例边坡采用非线性的有限元法进行数值模拟,基     

有限元强度折减法在三峡库区某边坡开挖稳定性分析中的应用

将强度折减的方法用于开挖过程中边坡稳定的分析采用黄金分割点的方法,给出了开挖过程中边坡稳定安全系数的确定方法;同时考虑剪胀角在开挖过程中对边坡稳定的影响,给出了安全系数随剪胀角的变化过程,为边坡在开挖过程中的加固措施提供可靠的参考价值.     

考虑渗流和地震时的砂土边坡稳定性计算

基于极限平衡理论,以砂土边坡为研究对象,推导了渗流和地震存在时拟静力法和拟动力法边坡安全系数的计算表达式。通过程序求解,与已有算例对比表明,计算结果基本一致,验证了2种方法解析式的合理性。参数分析表明,水位越高,边坡失稳越严重,水力梯度与安全系数基本为线性关系。渗流方向向下时,稳定性随水力梯度的增加而增大;渗流方向向上时,变化规律相反。水平地震加速度系数对稳定性的影响剧烈,竖向地震加速度系数对稳定性影响较小,简化计算可以忽略不计。最终得出拟静力法的解析式,简单、实用,而拟动力法则可以更为全面地考察砂土边坡稳定性随时间变化的特点。     

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.     

不同水位下降模式下非均质及各向异性边坡稳定性分析

针对水位线下降会改变坡内的水力梯度,从而导致边坡失稳问题的出现,采用极限分析法和强度折减法建立二维含水边坡,通过优化迭代确定边坡安全系数Fs,并分别与稳定性图表、有限元方法得到的安全系数进行对比,同时探究水位线下降进程、非均质性、各向异性,以及坡脚等参数对边坡稳定性的影响规律.结果表明:水位高度一定时,非均质系数增加,...     

基于PFC2D岩质边坡稳定性分析的强度折减法

基于颗粒流离散单元法,将强度折减法引入到边坡稳定性研究中,可以解决应用连续变形分析方法研究存在的缺陷.取特定平均不平衡力比率作为边坡失稳与否判断准则,将颗粒间粘结强度及摩擦系数进行折减,以边坡岩体出现失稳破坏且断裂面贯通作为失稳判断准则,一方面能够对边坡局部危险区域予以定性预测,另一方面监测边坡变形到破坏的失稳过程,最终定量分析边坡稳定性.结合黑山铁矿现场边坡稳定研究实例,分别研究了边坡开挖扰动前后的边坡变形特征,得到开挖前后边坡安全系数分别为1.803和1.183,与预期结论一致.     

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。     

地震荷载作用下加筋高边坡的稳定性分析

为了更加准确地分析加筋高边坡在地震荷载作用下的稳定性,采用拟静力法结合有限元软件和强度折减法分析了加筋高边坡在不同地震荷载作用下的安全系数,经过分析,发现水平地震荷载对边坡的稳定性影响更大,水平向外的地震加速度最大只能加到0.154 g,竖直向下的加速度最大可以加到0.318 g。通过对最不利情况下地震加速度的计算分析,绘制了加筋高边坡在地震荷载作用下安全系数的空间曲面图。并且定义了安全系数的影响因子η,计算了各个方向上地震加速度对安全系数的影响,从而确定出最危险的地震加速度方向为水平方向,为加筋高边坡的抗震设计提供了参考。     

某公路边坡稳定系数的强度折减法分析

针对湖北境内某高速公路边坡遭遇连续降雨出现失稳的问题,基于有限差分的强度折减法分析该高速公路边坡在自然状态、开挖、非正常工况（暴雨）下的安全系数,同时采用有限单元应力法对所得安全系数进行验证。在此基础上,分析非正常工况下边坡的破坏形式,获得该工况下边坡的潜在滑动面位置。结果表明,三种工况下的安全系数分别为1.22、1.04和0.88;有限单元应力法所得结果与强度折减法基本一致;经加固后,边坡的安全系数为1.21,达到了设计要求。该研究为失稳边坡加固提供了依据。