边坡稳定性分析的数值解研究

推导了坡面为两直线段斜坡的均质边坡稳定性安全系数函数式，利用遗传算法求出最危险滑弧位置、滑弧半径及相应的最小稳定性安全系数值，同时利用有限元法和接触摩擦弹簧元进行了边坡的渐进破坏分析，讨论了材料特性对边坡稳定性的影响．数值计算表明，渐进破坏分析所求出的稳定性安全系数比理论上求出的最小稳定性安全系数要小．     

边坡稳定性分析中的有限元极限平衡法

从边坡稳定性有限元分析方法和极限平衡法基本原理入手,提出了适合于边坡稳定性分析的有限元极限平衡法。以浅变质岩边坡潜在滑动面上的切向和法向弹簧模拟滑坡体和滑床之间的接触摩擦问题,对某高速公路路堑边坡进行了数值模拟,分析了边坡内应力和变形特征,以及渐进破坏的发展过程,对传递系数法和有限元极限平衡法用于浅变质岩风化层边坡稳定性分析的计算结果进行了对比分析。结果表明,采用边坡潜在滑动面上的法向和切向弹簧单元模拟滑坡体和滑床之间的接触摩擦问题能够真实反映边坡潜在滑动面上应力重分配过程和特点,得到边坡失稳破坏的真实稳定安全系数,有限元极限平衡法分析边坡稳定性是一种有效可行的方法。     

基于拟静力法的土质边坡地震稳定性影响因素分析

分析了地震力的偏角及边坡的几何和物理特征对土质边坡地震稳定性的影响,探讨了不同分析方法计算得到的安全系数的差异.结果表明:当地震力与边坡的主滑方向一致时,此时对应的安全系数最小;内摩擦角较内聚力对边坡的地震稳定性的影响更加显著;不同的分析方法得到的安全系数各异,在工程实践中建议采用Janbu法来分析边坡的地震稳定性.     

用最优化方法确定边坡稳定性最小安全系数

边坡稳定性分析中相应于最小安全系数的临界滑裂面可以通过运用最优化方法求得．圆弧和任意形状滑裂面均可用一系列参数来描述，其安全系数则可表达为这些参数的函数．笔者运用最优化方法结合边坡稳定性分析的常用土力学方法求此类函数的极小值．     

有限元强度折减法在黄土路基边坡稳定分析中的应用

以解决实际工程中存在的黄土路基边坡的稳定性问题,本研究的主要思路是利用有限元软件ABAQUS,在有限元强度折减法的基础上,通过数值模拟边坡,对其稳定性进行分析,并且得到该边坡相应的稳定系数。模拟结果表明,对于黄土边坡存在的潜在破坏面,利用该法可以较为准确地、形象地预测其破坏位置与滑裂趋势,并且模拟得到的安全系数与简化的毕肖普法计算的结果很接近,不但增强了传统极限平衡法的计算结果的可靠性,也提高了精确性,还为评价黄土边坡的稳定性提供了新的方式。     

基于遗传算法的土钉支护非饱和土边坡稳定性分析

介绍了土钉支护技术,利用极限平衡理论推导了非饱和土边坡土钉支护整体稳定性最小安全系数Fs,min公式。用MATLAB计算机语言实现了遗传算法寻找非饱和土素土边坡和土钉支护结构整体稳定性最小安全系数Fs,min的自动寻优。通过对一具体工程实例分析,得到降雨入渗对非饱和土边坡稳定的一些影响规律。     

Hoek-Brown准则下岩质边坡浅层稳定性分析

对于裂隙节理发育的中、强风化岩质边坡,需要对其浅层稳定性进行验算。基于Hoek-Brown准则,采用极限分析上限定理,建立了岩质边坡浅层滑动的破坏机构。在计算其外力功率和内能耗散的基础上,结合强度折减法,推导了岩质边坡浅层滑动的安全系数表达式。利用序列二次规划法,对安全系数进行求解后,分析了安全系数随着坡角和边坡高度的变化规律。结合工程案例,对某隧道洞口处岩质边坡的稳定性进行了评估,并提出了相应的工程加固措施。     

超高边坡开挖对既有隧道衬砌结构安全影响分析

以某临近既有隧道的道路改建高挖方边坡工程为研究对象，利用有限差分软件模拟分析了边坡逐级开挖过程中隧道衬砌结构变形与主应力的变化规律，计算了衬砌结构安全系数进而评价隧道结构稳定性，并结合现场测量数据分析验证仿真模拟的可靠度。结果表明：随着超高边坡逐级开挖，隧道衬砌结构各部位变形均增大，最大主应力从压应力变为拉应力而最小应力均表现为压应力；安全系数大幅度降低，Ⅲ阶段右拱腰存在局部破坏风险，Ⅳ阶段拱顶与左边墙易受拉破坏；模拟值高于实际值，减少边坡爆破施工可确保隧道运营阶段的安全性，可为相似工程提供一定参考价值。     

考虑水力效应的裂缝边坡稳定性非线性能耗分析

现有考虑水力效应的裂缝边坡稳定性分析大多基于线性破坏准则,而岩土体破坏往往呈现非线性特征,因此开展水力效应影响下的裂缝边坡稳定性非线性极限上限分析具有重要意义。基于极限分析上限定理及强度折减技术,结合“外切线法”非线性破坏准则,构建坡顶含竖直裂缝的边坡对数螺旋线破坏模式,根据虚功原理推导出裂缝边坡安全系数解析式,通过MATLAB优化计算,结合边坡工程实例探讨了典型因素对裂缝边坡稳定性、临界裂缝及滑动面位置的影响规律。研究结果表明：随着地下水位h的持续上升,边坡安全系数不断降低,临界裂缝深度逐渐增大且临界裂缝位置逐渐向坡顶缘偏移;非线性系数m明显影响边坡的稳定性,边坡安全系数随着非线性系数的增大显著减小,采用线性破坏准则会高估地下水位变化对边坡稳定性的影响;随着非线性系数的增大,临界裂缝深度随之增大,临界裂缝位置距离坡顶缘越来越远,滑坡体体积逐渐增大;裂缝与坡顶缘距离l_m随着非线性系数m的增大而增大(当m增大0.2时,l_m增大约1 m),且随着裂缝与坡顶缘距离的增大,边坡安全系数无明显变化,临界裂缝深度先逐渐减小后趋于稳定。     

有限元法在边坡稳定及加固分析中的应用

针对一个边坡工程实例,将强度折减理论应用于边坡稳定及加固的弹塑性有限元分析中,分析了边坡加固前后的稳定性并与传统极限平衡法计算结果进行比较.计算结果表明,采用强度折减有限元法不需要任何假设,即可求出边坡的稳定安全系数和滑动面,还能求出抗滑桩桩身弯矩、剪力,为桩身强度验算提供依据,是进行边坡加固前后稳定性评价和进行支挡结构设计的有效方法,能够在工程实际中加以运用.     

考虑土体参数空间变异性的边坡极限平衡法求解

为考察土体参数空间变异性条件下极限平衡法用于求解边坡稳定问题的适应性,用极限平衡法计算了边坡截面的稳定性.采用K-L方法确定边坡土体的空间样本取值,生成空间随机场;用瑞典圆弧法、简化Bishop法、Morgenstern-Price法和Spencer法对边坡截面的安全系数进行了计算比较.此外,对一个边坡的概率失稳进行了分析.计算结果表明:简化Bishop法、Morgenstern-Price法和Spencer法得到的安全系数值非常接近,总体上比瑞典圆弧法的计算结果好;对于圆弧滑面边坡,为简化求解,可用简化Bishop方法代替Morgenstern-Price方法;同时用边坡安全系数和破坏概率2个指标,能使边坡安全评价更具定量化表述.      

地震作用下加筋挡土墙稳定性分析

为了计算地震作用下加筋挡土墙的整体稳定系数,考虑筋带对其稳定性的影响,基于塑性极限理论上限法,选用对数螺旋作为滑动面,建立了地震作用下加筋挡土墙稳定性分析模型.推导了挡土墙后滑动土体重力所作的外功率、地震对滑动土体所作的外功率、潜在滑移面上的土体粘聚力及筋带与土体间摩擦力所作的内功率,建立了稳定系数计算公式.采用遗传算法,计算了地震作用下加筋挡土墙的稳定系数.研究结果表明,考虑筋带加固作用,基于滑移面动态搜索模型计算得出稳定系数为1.337,比用《公路加筋土工程设计规范》中的方法计算得到的稳定系数大0.08,说明稳定性分析时考虑筋带抗滑移作用是合理的.      

Quasi-Monte Carlo Simulation-Based SFEM for Slope Reliability Analysis

Considering the stochastic spatial variation of geotechnical parameters over the slope, a Stochastic Finite Element Method (SFEM) is established based on the combination of the Shear Strength Reduction (SSR) concept and quasi-Monte Carlo simulation. The shear strength reduction FEM is superior to the slice method based on the limit equilibrium theory in many ways, so it will be more powerful to assess the reliability of global slope stability when combined with probability theory. To illustrate the performance of the proposed method, it is applied to an example of simple slope. The results of simulation show that the proposed method is effective to perform the reliability analysis of global slope stability without presupposing a potential slip surface.     

边坡监测中FCM聚类算法的应用研究

利用模糊聚类分析方法将边坡进行安全等级分类,在提高变形监测效率的基础上可降低工作量。FCM聚类分析算法更具科学性,是理论最为完善且应用较多的算法。利用边坡的坡角、高度、边坡所处的水文地质条件作为影响边坡稳定的影响指标,来对边坡监测点的安全等级分类,从而降低工作量,提高工作效率。     

复杂空间形态边坡的稳定性分析

为合理评价复杂空间形态边坡的稳定性,基于边坡的三维点安全系数,利用三维数值模拟,提出了边坡稳定性的三步点安全系数计算方法.首先,采用强度折减法降低边坡体的抗剪强度指标,使边坡处于临界状态或者大变形状态,计算边坡临界状态的位移场;其次,设置实际的边坡岩土体物理力学参数,计算当前状态应力场;最后,综合临界状态位移场和当前状态应力场,计算边坡的点安全系数.将此方法应用于贵州贞丰煤电厂运煤道路高边坡工程,计算结果表明:未加固边坡的整体安全系数虽大于设计值1.35,但坡脚局部稳定性系数小于设计值;按照点安全系数分布规律对该高边坡的下部两级边坡采用锚杆加固,确定坡脚锚杆加固的范围为下部两级边坡,锚杆加固深度为坡面以下8 m,锚杆间距为2.0 m,锚杆直径为25 mm,锚杆加固后,边坡的局部稳定性得到显著改善,坡体点安全系数均大于1.35.      

极限分析法求解含软弱夹层边坡稳定性

软弱夹层对边坡的稳定性影响显著,目前设计中通常采用极限平衡法计算边坡的稳定性,其在求解中需要建立多个平衡方程. 为了分析含软弱夹层边坡的稳定性,首先,采用极限分析法建立了计算模型;其次,通过极限平衡法验证了求解的准确性;最后,分析了荷载、夹层形状、夹层强度等对稳定性的影响. 研究结果表明:边坡安全系数随着外荷载强度的增大而减小,其中,当加速度放大系数由1.0增大为1.6时,安全系数由1.20降为0.89;当外荷载频率越大时,边坡越易提前产生破坏;软弱夹层形状对边坡安全系数影响显著,特别是当其靠近坡顶与坡面时;安全系数随着软弱夹层摩擦角与黏聚力的减小而近似线性降低,其中,当黏聚力由9 kPa降为5 kPa时,安全系数降低约30%.      

柴油机机体瞬态动力学的有限元分析

机体是柴油机的骨架,工作过程中承受多种载荷的作用.利用PROE软件建立了柴油机机体的三维实体模型,通过网格划分软件MSC.GSMESHER对模型进行了网格划分,采用有限元软件MSC.NASTRAN对考虑气体压力、轴承力、活塞敲击等各种主要激励的机体进行了瞬态响应分析.通过与试验值的比较验证了计算的准确性.     

边坡荷载作用下的边坡稳定性

分析路基边坡稳定性时考虑的主要因素有边坡的土质、土体的含水率、边坡的几何形状、水的冲刷及地震等,但没有考虑边坡台阶上面的荷载。为了研究边坡台阶上面的荷载对边坡稳定性的影响及影响的程度,采用传统的条分法,通过算例对边坡荷载作用下边坡的稳定性进行了分析,并对比了在无边坡荷载作用下时边坡的稳定性。计算表明:边坡荷载对上边坡的稳定性影响很小,但是使下边坡的稳定性大大低降,从而使边坡的整体功能不能有效的发挥。     

沉入式大圆筒防波堤稳定性分析的有限元强度折减法

沉入式大圆筒结构的抗滑、抗倾稳定性是靠地基土的嵌固作用来维持的,可通过弱化土体强度来实现对结构极限破坏状态的模拟.在该假设的基础上,建立了沉入式大圆筒防波堤稳定性分析的有限元强度折减法.结合某工程实例,利用有限元强度折减法,分析了沉入式大圆筒防波堤结构的稳定性,并与加载系数法计算结果进行了比较.分析结果表明:用强度折减...     

锚固体的布设位置与形态对固坡效果的影响

为揭示灌浆锚固体对固坡效果的影响规律,利用有限元强度折减法,计算了单根锚固体分别在垂直或水平布设于坡体不同位置条件下以及布设角度不同等条件下锚固体的变形和边坡的稳定系数。分析表明:在坡体中置入锚固体对边坡的稳定性均有不同程度的提高,其中垂直布设较水平布设的固坡效果更为显著;布设位置在坡高约1/3处最为理想;锚固体与坡面夹角也对固坡效果有较大的影响。