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.     

边坡稳定的强度折减有限元分析

通过对边坡的有限元进行强度折减分析，来得到边坡稳定的安全系数。并将强度折减有限元分析的结果与传统的Bishop ＆ Morgenstern方法所得的结果相比较。证实了其应用于工程的可行性。     

基于FLAC3D强度折减法的边坡稳定性研究

目的针对影响边坡稳定的几个关键因素:粘聚力、坡角、内摩擦角和土体密度,分析各种影响因素对边坡稳定性的影响程度。方法利用FLAC3D数值计算方法,模拟计算出特定结构中各因素变化时的安全系数,并分析了各个影响因素对安全系数的影响程度。结果计算结果表明,对于边坡坡角变化范围较小的情况下,在粘聚力、坡角、内摩擦角、土体密度4个主要影响因素中,粘聚力对边坡安全系数影响最大,土体密度影响最小。结论说明黏聚力对边坡稳定性的影响最大。     

基于强度折减法的河岸边坡稳定性及加固分析

基于有限元强度折减法,通过ANSYS数值模拟软件,采用与摩尔-库仑相匹配的DP3准则,对徐州市奎河市区段河道边坡加固前后建立有限元模型并进行边坡稳定性分析。分析结果表明：采用树根桩与预应力方桩加固边坡后,边坡安全系数显著提高,对应相同折减系数下边坡塑性应变、水平位移、塑性区面积均明显减小,这表明加固能达到预期效果;有限元强度折减法不需假定滑动面而获得稳定安全系数,并且考虑到了支护结构与土体的共同作用,对研究边坡加固机理具有很好指导意义。     

桩基加固的三维边坡稳定性分析

有桩加固边坡稳定问题目前尚无明确规范的计算方法 .通过有限元强度折减法,分析了柔性桩加固边坡,刚性桩加固边坡和刚性桩考虑渗流作用下边坡的安全系数,并将数值模拟结果分别与复合抗剪强度法、BS8006规范中的分析方法进行对比.比较可知:对于柔性桩加固边坡,有限元强度折减法计算边坡安全系数与复合抗剪强度法方法计算结果的误差约为2.0%;对于刚性桩加固边坡,有限元强度折减法计算边坡安全系数与BS8006方法误差约为8.6%,从而验证了柔性桩加固情况下,采用复合抗剪强度法的适用性,以及刚性桩加固情况下BS8006方法的适用性.对于刚性桩,同样条件下考虑渗流作用的影响,边坡的安全系数减小约8.9%.     

深海能源土含气储层边坡稳定性研究

深海能源土开采不当往往会造成含水合物储层的强度劣化,诱发海床失稳问题。为探究深海能源土开采对含气储层边坡稳定性的影响,以深海能源土采挖回填装置的开采工况为实际工程背景,针对3种工况下能源土采挖回填诱发的海底滑坡现象,基于有限元强度折减法建立数值模型,分析不同黏土含量、含气量及回填加固等因素引起的水合物含气储层稳定性问题,得到相应安全系数。研究结果表明：黏土含量越高,海底沉积物边坡的安全系数越低,边坡稳定性越差;含气量对深海能源土含气储层的边坡稳定性呈非线性影响,安全系数随含气量的增加呈先上升后下降的趋势;采用胶结性材料进行回填加固处理可提高海底边坡安全系数,边坡稳定性增强。     

考虑基质吸力影响的非饱和均质边坡稳定性分析

控制吸力条件下非饱和土的强度特性主要基于膨胀土,文章针对侯禹高速公路某边坡黄土进行控制吸力固结不排水三轴剪切试验,主要研究了有效应力强度参数黏聚力c和内摩擦角φ随基质吸力的变化规律,并基于强度折减法对一定基质吸力影响下的该边坡进行稳定性分析。结果表明:黏聚力c随基质吸力的增大变化明显,而内摩擦角φ随基质吸力的增大基本不变;随基质吸力的增大安全系数增大;在低吸力阶段,增大幅度较大,随基质吸力的增大,增大幅度变小。     

渗流作用下不同结构土质边坡稳定性模拟

边坡稳定性分析是预测由于各种载荷和环境条件引起的地层沉降、变形和滑移的重要方法。在堤坝中,水体的渗流作用会改变岩土体的力学特性,尤其是土壤的剪切强度。为了分析土石坝在渗流作用下的边坡稳定性,用剪切强度折减法对坝体结构的安全系数、滑移面和位移场进行计算,讨论不同坝体结构在渗流作用下的边坡稳定性,结果表明：剪切强度折减法能够用于渗流作用下的边坡稳定性分析,渗流作用能够劣化土壤的剪切强度。在渗流作用下,坝体结构对边坡稳定性有显著影响,临水侧边坡角α比非临水侧边坡角β越小,边坡越稳定。     

基于强度折减法的昔格达土边坡稳定性分析

在攀西地区广泛分布的昔格达土具有遇水易软化崩解等特点,为了研究昔格达土边坡的稳定性,利用大型有限元分析软件ABAQUS,根据强度折减法的基本原理,结合工程实例,以数值收敛、位移突变和塑性区贯通为失稳判据,分别得出三种判据的边坡安全系数,并与Bishop极限平衡法所得到的安全系数进行对比分析。结果表明,昔格达土边坡处于稳定状态,以位移突变和塑性区贯通为失稳判据得到的边坡安全系数更加合理。     

复杂边坡稳定性分析

本文以云南某地质环境复杂的边坡典型剖面为例,运用FLAC-2D二维有限差分数值计算软件,采用通过对c,φ值翻倍的思路分析了边坡的稳定性。同时得出边坡的破坏模式。最终总结出一种复杂岩土边坡稳定性分析流程。为边坡治理工程人员制定安全、合理、经济的设计方案提供依据。     

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。     

基于有限元折减法的边坡渗流及稳定分析

渗流作用影响边坡的稳定性．运用商业有限元软件的自带模块,根据节点的水头值和高程的比较模拟自由面和渗透场,计算单元的渗透力,以渗透力代替周边孔隙水压力施加于坡体单元上,然后采用强度折减法进行渗流作用下的边坡稳定分析．算例表明,该方法分析边坡的渗流及稳定是可行的,得到的结果较有效．渗流作用下,边坡的安全系数降低,坡脚的等水头线分布比较密集,渗透力比较集中,发生渗透破坏的可能性比其他地方大．     

填土高边坡动力稳定性分析及安全系数求解

近年来数值方法在边坡稳定性分析中的应用得到了较快发展,特别是强度折减法引入到有限元、有限差分等数值方法之后,使其与传统的安全系数有机地联系起来,更好地为工程设计服务.建立FLAC3D三维实体模型并输入实测地震波,模拟分析填方高边坡加速度响应规律,并运用强度折减法建立动力安全系数求解方法求解其动力安全系数.     

基于有限元折减强度法与极限平衡法结合的岩质边坡稳定性分析

 基于露天矿岩质边坡的稳定性分析及边坡角优化的需要,提出采用有限元折减强度法与极限平衡法相结合的方法对露天岩质边坡进行稳定分析,并对算例中的最终边坡角进行了优化。该方法首先利用有限元折减强度法计算出边坡内部塑性区,并假定塑性区为边坡潜在的滑动面,从而能够确定滑动面的倾角范围。此后再以此滑动面倾角范围为分析起点,结合极限平衡理论计算出在不同边坡角下的边坡安全系数。通过绘制安全系数随边坡角的变化曲线,即可找出满足安全阈值的最优边坡角。最后,采用该方法对兰伯特角铁矿中部矿区上盘边坡角进行了优化,证明了该方法的可行性。     

模式搜索法在边坡稳定性分析中的应用

基于圆弧滑动面的假定,提出了一种运用模式搜索法确定边坡最危险滑动面及其对应的最小安全系数的方法,突破了传统方法在最危险滑动面时必须划定圆心搜索范围的束缚,从而提高了边坡稳定性分析的可靠性。     

边坡稳定有限元分析中相对网格大小对安全系数的影响

为研究边坡稳定有限元分析中相对网格大小(单个网格高度与坡高之比,h/H)对边坡稳定安全系数的影响,利用ABAQUS有限元分析软件,建立边坡有限元模型,在改变h/H值的情况下分别求解了相应的安全系数,并对计算结果进行了分析.结果表明,安全系数随h/H值的增加而增加;对于20 m边坡和30 m边坡,h/H值超过0.05后,...     

边坡稳定分析有限元强度折减法失稳判据探讨

有限元强度折减法目前广泛应用于复杂条件下边坡稳定安全度的求解,其边坡失稳判据主要有有限元计算不收敛、位移拐点及塑性区贯通等.相应存在的问题有:收敛性受非线性求解方法制约、位移曲线的拐点有时并不明确、在滑动面未知的情况下塑性区贯通判据难以准确把握临界点等.针对一经典边坡,讨论不同迭代算法的影响,提出边坡位移曲线的双拐点概念,从另一角度分析各判据,根据其特点建议联合采用位移出现拐点与塑性区全部贯通作为边坡失稳判据.     

基于M-C等面积圆屈服准则的岩土混合边坡稳定分析

针对有限元软件基于外角外接圆D-P准则计算边坡稳定安全系数偏大的问题,采用M-C等面积圆屈服准则进行改进,推导了二者计算安全系数的关系.基于M-C等面积圆屈服准则计算岩土混合边坡,计算前对输入的土质和岩质的黏聚力及内摩擦角进行转换,结果表明,计算安全系数与Morgenstern-Price法得到的结果较为接近,并且塑性区与滑动面形状近似,表明了M-C等面积圆屈服准则在分析岩土混合边坡稳定问题是可行的.分析发现,岩土混合边坡安全系数随土质黏聚力和内摩擦角正切值的减少而减少,并且塑性区形状保持不变.     

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.