基于强度折减法的边坡稳定性分析

将有限元强度折减法应用于边坡稳定分析中,探讨了该方法的基本原理、安全系数的定义、屈服准则和失稳判据等。采用强度折减法对某边坡进行稳定性分析,并与传统极限平衡法求得的安全系数进行对比。计算结果表明,采用塑性区贯通或特征点位移突变为失稳判据确定的安全系数与传统极限平衡法的计算结果很接近,表明有限元强度折减法能够满足工程应用。建议在有限元强度折减法中联合采用塑性区贯通和特征点位移突变作为边坡的失稳判据。     

基于ABAQUS的边坡失稳综合判据法

在分析有限元计算不收敛、坡体位移突变和潜在滑移面塑性区贯通这3种边坡失稳判据优缺点的基础上,提出边坡失稳的综合判据法,即先进行小变形有限元计算,以计算不收敛为边坡失稳判据,后进行大变形有限元计算,以位移突变为判据。采用综合判据法、运用ABAQUS有限元软件对一个标准算例和一个工程实例进行边坡稳定性分析,并与常用的简化Bishop法进行比较,二者所得安全系数接近,证明了边坡失稳综合判据法的合理可行。     

论D-P系列强度准则边坡安全系数的转换本质

在岩土工程边坡稳定性分析中,Drucker-Prager系列强度准则因克服Mohr-Coulomb准则在数值计算方面的不足,而有着较大的工程应用价值。大型有限元软件ANSYS、ABAQUS等采用的材料屈服准则均为M-C六边形外角点外接圆D-P准则。在利用有限元强度折减法分析边坡稳定性时,由外角点外接圆D-P准则计算出的安全系数利用转换公式即可得到其他D-P准则下的安全系数,因此研究D-P系列准则间的一系列安全系数转换公式具有重大意义。许多学者就D-P系列强度准则之间的转换关系推导出不同的安全系数转换公式,对其进行了比较分析,论证了安全系数的转换本质;并提出一种安全系数转换的新方法,得到了D-P系列强度准则的安全系数之间转换的统一表达式,并通过算例验证该公式的正确性。     

基于不同破坏准则的边坡稳定性有限元数值分析

文章基于主应力等差圆提出了一种实用的屈服准则,并将这一准则与强度折减弹塑性有限元数值分析方法相结合,进行了边坡的稳定性分析。对于算例边坡,对比计算与分析表明,利用这种屈服准则所求得的边坡稳定安全系数,与简化Bishop法的计算结果基本一致。     

露天矿高陡逆倾层状边坡滑移模式与稳定性

为解决露天矿高陡逆倾层状边坡的稳定性与破坏机理等极为复杂问题,采用以平庄西露天煤矿顶帮边坡为研究对象,以Mohr-Coulomb准则作为边坡失稳判据,应用有限差分软件FLAC3D对露天矿高陡逆倾层状边坡破坏模式与稳定性进行了数值模拟研究,通过分析边坡的应力分布特征、位移分布及其演化过程,确定了边坡的破坏模式与失稳演化机理的方法.研究结果表明:平庄西露天矿顶帮边坡处于稳定状态;滑坡是在拉-剪复合作用下形成的,潜在滑坡模式为以弱层A为底界面的切层-顺层滑动;弱层A附近产生的应力集中是边坡发生剪切破坏的外在因素;沿弱层发生的隆起现象可作为露天矿高陡逆倾层状边坡失稳预警的宏观判据.     

考虑抗剪强度参数空间变异性的边坡稳定性分析

提出基于商业软件ABAQUS的边坡稳定分析的随机有限元法。采用Karhunen-Loeve级数展开方法建立土体抗剪强度参数的随机场模型,在强度折减有限元法的基础上模拟边坡失稳过程,并采用塑性屈服区贯通以及计算不收敛判据作为边坡失稳判据,利用python脚本文件分析最危险滑面分布规律。运用该方法研究土体内摩擦角和黏聚力的空间变异性对边坡稳定性的影响。研究结果表明:所提的边坡稳定分析的随机有限元法操作简单易于实现,能够从安全系数以及最危险滑面2个方面分析土体抗剪强度参数的空间变异性对边坡稳定性的影响;内摩擦角随机场中相关长度的改变对边坡的稳定性影响不明显;而黏聚力的空间变异性对边坡稳定性影响则相对更大,黏聚力随机场中水平与竖直相关长度的比值不同,边坡稳定性的变化规律不同。此外,内摩擦角与黏聚力的相关系数越大,失效概率越高,最危险滑面分布越广。     

改进的重力加载比例法在非均质边坡稳定性分析中的应用

为了解决强度折减法在非均质黄土边坡稳定性计算中的局限性,采用改进的重力加载比例法研究了山西某非均质黄土边坡的稳定性。首先,运用三轴试验抗剪参数,采用Mohr-Coulomb屈服准则,不相关流动法则,应用有限元分析软件建立数值分析模型,分析了计算得到的水平位移与实测的水平位移,验证了改进的重力加载比例法在该边坡中的适用性。然后,将其计算精度和时效与强度折减法的对比,结果表明:对于该非均质边坡,改进的重力加载比例法计算的安全系数与传统的有限元计算方法得到的安全系数的误差为3%,强度折减法计算结果的误差为7.6%;并且改进的重力加载比例法简化了计算过程,减少了计算过程中人工的干预,使得计算速度更快。     

三峡大坝左岸3＃坝段稳定性的块体元分析

采用弹塑性块体单元法计算三峡大坝左岸３＃厂房坝段及地基的位移场和应力场,并根据位移突变和屈服区连通两类失稳判据确定其强度储备安全系数。此外,对地基内结构面具有不同连通率的情况进行了稳定性分析。     

土钉支护的能量法稳定分析

基于塑性极限分析的上限定理,文章通过建立能量方程的方法,研究了线性Mohr-Coulomb破坏准则下的加筋土体的边坡稳定性问题.从加筋土体的破坏机理出发,分析了土钉支护结构失稳的成因和破坏形式,并以Mohr-Coulomb破坏准则为依据,对对数螺旋线破坏面内侧的土体进行能量分析,从而求得边坡稳定的安全系数,建立边坡稳定...     

基于Hoek-Brown准则的Morgenstern-Price法在边坡稳定性分析中的应用

针对目前边坡稳定性计算中破坏准则均为Mohr-Coulomb破坏准则的情况,根据相关准则和原理,推导了基于Hoek-Brown准则的Morgenstern-Price法计算公式.该法克服了一般岩体边坡稳定分析中岩体强度参数纯经验取值的缺点,使计算更为精确、合理.采用具体算例进行对比,探讨了不同准则下边坡稳定性计算的差异原因,并运用基于Hoek--Brown准则的Morgenstern-Price法对安家岭露天矿北端帮滑坡进行了分析.     

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.     

城市建筑边坡稳定性有限差分法数值模拟分析

基于理想的弹塑性本构模型和莫尔库伦准则,运用有限差分法、岩体力学理论及强度折减原理,对城市建筑边坡在坡顶荷载作用下不同开挖阶段的应力、变形及边坡的稳定性问题进行了数值模拟分析.分析结果表明:由于坡顶荷载作用,边坡潜在滑动面比理论值倾斜度高,坡体出现两个明显的应力集中的破坏带,一个在开挖的坡脚,一个在已建建筑的外侧,且在坡顶荷载以下,位移趋势出现突变,迅速增大,数值模拟很好反应了建筑边坡在开挖及支护的各个阶段的安全稳定状态,模拟显示,此加固措施效果较好.     

莫尔-库仑等面积圆屈服准则的简化形式及应用

在三维应力空间 ,采用解析几何的方法 ,导出了莫尔 -库仑等面积圆屈服准则的简化形式 .介绍了可直接利用现有大型有限元程序在德鲁克 -普拉格屈服准则下 ,按强度折减原理求解边坡安全系数的方法 .算例表明 ,采用简化屈服准则无须修改现有程序 ,且对简单边坡 ,据此求得的安全系数与传统的极限平衡法所得结果极为相近 ;对于复合边坡 ,二者求得的安全系数相对较差可能稍大些 .     

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％．     

Drucker-Prager系列屈服准则在稳定分析中的应用研究

Drucker-Prager(D-P)系列屈服准则作为Mohr-Coulomb(M-C)准则的修正模型在岩土工程中得到了广泛应用.然而采用不同的D-P系列屈服准则可能会得到差距较大的结果,文中对不同D-P系列屈服准则进行了比较系统的比较,指出了D-P系列屈服准则相互之间的关系,揭示了准则的物理意义,给出了不同准则之间的转换公式,论证了准则转换强度折减的本质,进而提出了一种在D-P系列屈服准则间进行边坡安全系数转换的新方法.采用ANSYS软件通过算例分析,对比不同D-P准则计算结果,得出了一些有益的结论,数值分析结果有力地验证了本文有关理论的正确性.     

基于统一强度理论的巷道围岩松动圈计算方法

针对不同强度准则计算松动圈的适用性问题,基于围岩弹塑性理论,采用统一强度理论推导了巷道围岩松动圈理论计算公式。依托实际工程,采用Mohr-Coulomb准则、Hoek-Brown准则和统一强度理论对巷道围岩松动圈厚度进行理论计算。将理论计算结果和现场测试结果进行对比,发现基于Mohr-Coulomb准则计算松动圈厚度大于现场测试结果,基于Hoek-Brown准则计算松动圈厚度小于现场测试结果,同时二者的理论计算厚度与现场测试结果相差较大。而统一强度理论计算松动圈厚度和现场测试结果比较接近。因此,统一强度理论适用于巷道围岩松动圈理论计算。     

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.     

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。