考虑渗流作用的土坡稳定性上限有限元分析

根据上限有限元的基本原理,基于MATLAB平台编制了有限元上限分析程序,将Mohr-Coulomb屈服准则嵌入有限元计算程序中,利用计算机自动搜索得到边坡的破坏面。采用强度折减法对渗流作用下边坡的安全系数的上限解进行计算,并得到边坡的极限破坏模式,计算结果表明:稳定系数随边坡高度、边坡角度、水位位置h/H的增大而减小;随着坡高的增大,边坡破坏范围逐渐增大;当β=30°时,土坡的极限破坏面不经过坡趾,随着坡角的逐渐增大,边坡的极限破坏面通过坡趾;不同水位位置条件下边坡的破坏模式形态基本相同。通过与前人研究成果的对比,验证了本文方法的有效性,并将本文成果应用到实际工程中,取得了良好的效果,可为同类工程提供参考。     

用有限元强度折减法分析非饱和土边坡稳定性

大多数天然和人工土坡都是非饱和土边坡,由于基质吸力的存在使得边坡的安全系数有所提高。基质吸力和边坡的稳定性密切相关,然而基质吸力的大小随着边坡的环境改变而改变。基于Mohor-Coulomb破坏准则和强度折减法,针对不同地下水位、边坡坡度和基质吸力相关的内摩擦角b,对非饱和土边坡稳定性进行了有限元计算。计算结果表明,采用无量纲位移Eδmax/rH2随强度折减系数变化的关系曲线上位移陡然增大时所对应的强度折减系数,作为边坡的稳定安全系数是合理的。     

有限元强度折减法在非饱和土边坡稳定性分析中的应用

绝大多数天然和人工土坡都是非饱和土边坡,由于基质吸力的存在使得边坡的安全系数有所提高。基质吸力和边坡的稳定性密切相关,然而基质吸力的大小随着边坡的环境改变而改变。基于Mohor-Coulomb破坏准则和强度折减法,针对不同的地下水位、边坡坡度和基质吸力相关的内摩擦角咖“,对非饱和土边坡稳定性进行了有限元计算。计算结果表明,采用无量纲位移Eδmax/rH^2随强度折减系数变化的关系曲线上位移陡然增大时所对应的强度折减系数,作为边坡的稳定安全系数是合理的。     

基于ANSYS的边坡稳定性分析

基于ANSYS的岩土分析计算能通过强度折减使系统达到不稳定状态。使用ANSYS对某一边坡进行稳定性分析,结果表明：随着折减系数的不断增大并达到某一数值时,边坡内塑性应变自坡底向坡顶贯通,边坡达到极限状态,此时的折减系数即为安全系数,有限元强度折减法对边坡稳定性分析具有良好的适用性。     

雨水浸润后黄土边坡稳定性分析

为研究黄土边坡在雨水浸润下的稳定性,采用强度折减系数法对黏聚力、摩擦角进行折减,并对变形模量、泊松比做相应调整,设置了6种雨水浸润后的边坡物理模型进行数值分析.研究结果表明:雨水浸润深度在0～1.2 m时,滑动破坏面呈圆滑动,贯通到坡顶;当雨水浸润深度超过1.2 m,边坡安全系数下降较快,并沿着浸润面处呈塑性贯通发展趋势,随着浸润深度增加,滑动面从圆弧滑动逐渐过渡到沿浸润面滑动,从而引发浅层滑动破坏.     

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%.      

雨水浸润后黄土边坡稳定性分析

为研究黄土边坡在雨水浸润下的稳定性,采用强度折减系数法对黏聚力、摩擦角进行折减,并对变形模量、泊松比做相应调整,设置了6种雨水浸润后的边坡物理模型进行数值分析.研究结果表明:雨水浸润深度在0～1.2 m时,滑动破坏面呈圆滑动,贯通到坡顶;当雨水浸润深度超过1.2 m,边坡安全系数下降较快,并沿着浸润面处呈塑性贯通发展趋势,随着浸润深度增加,滑动面从圆弧滑动逐渐过渡到沿浸润面滑动,从而引发浅层滑动破坏.     

黄土地区陡崖坡段桩基合理临坡距研究

标准装配化的中小跨径山区公路梁式桥周期短、地形适应性强、经济效应显著,在我国山区应用广泛,但由于路线的固定、上部结构的装配标准化和山区地形的沟壑纵横,导致诸多桥梁桩址不可避免立于陡崖等不良地形之上,桩-土作用复杂、边坡稳定性问题敏感,合理的桩身临坡距离能够保证边坡稳定性和桩基施工工程中的安全性.针对陡崖坡段边坡稳定性问题,笔者利用ABAQUS建立非线性有限元模型,采用强度折减法以桩身至桩前临坡距离为参数进行了不同临坡距对边坡稳定性、土体位移和桩土接触状态的影响特征分析.研究结果表明:高陡边坡属于天然不利地段,边坡安全系数小于1,潜在滑动面形状较陡且位置在坡脚之上;随着桩基临坡距的增大,极限状态下边坡土体的整体位移和桩前土体的脱开范围先变小后趋于不变,考虑临坡距对边坡稳定性、位移和桩土接触状态的影响,建议陡坡坡顶桩基临坡距离应不小于10 m.     

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。     

顺层岩质路堑边坡稳定性数值极限分析

针对顺层岩质路堑边坡稳定的关键影响因素,采用有限元强度折减法,研究了边坡高度、坡顶堆载及工程防护对具一组贯通软弱结构面的顺层岩质边坡模型稳定性的影响,并与传统极限平衡法进行了对比验证。研究结果表明:边坡坡度大于岩层倾角时对稳定不利,安全系数随边坡高度增加而降低;坡顶堆载时,安全系数的降低取决于荷载和贯通塑性区的相对位置;挡土墙或锚杆通过对塑性区贯通带的阻截使塑性区转移到其他更薄弱的结构面,从而提高安全系数,塑性区贯通带的转移去向取决于初始支撑强度;基于Drucker-Prager屈服准则的安全系数有限元计算结果比基于莫尔-库仑准则的传统极限平衡法计算结果平均高出约22%,与郑颖人等约为25%的研究成果非常接近,说明有限元强度折减法可行。     

基于水平应变监测信息的边坡稳定性评价研究

基于有限元法,建立了3个不同坡顶距的边坡数值模型,通过在条形基础上施加逐渐增加的附加荷载,得到了边坡的位移、应变响应,探讨了边坡的破坏形式,分析了边坡不同高程处测线最大水平应变与边坡稳定性系数的关系。研究表明:随着基础荷载的逐渐增加,土体的水平应变也逐渐增加,但最大水平应变和最大水平位移出现位置并非出现于滑动面上,但通过水平应变分布可以观察土体的局部应力状态;边坡稳定性系数与测线最大水平应变之间存在一定的拟合关系,当坡顶距较小时,可采用对数函数或幂函数进行拟合,当坡顶距较大时,可用线性函数进行拟合;综合比较不同坡顶距的边坡模型中不同测线最大水平应变与稳定性系数的相关系数,发现最佳监测区域在边坡的中上部。     

不同荷载因素对路基边坡稳定性影响的三维有限元分析

为深入研究不同荷载因素对三维路基边坡稳定性的影响,根据有限元强度折减法基本原理,借助专业有限元软件FLAC3D建立模型,针对不同荷载大小、荷载长度、荷载宽度、荷载位置分析路基边坡稳定性系数及临界滑裂面的变化规律。研究结果表明:路基边坡顶面荷载越大,荷载长度越长,边坡的稳定性越弱;荷载中心距离坡顶超过5m范围后,边坡的稳定性基本不受荷载位置影响;荷载大小一定时,荷载宽度对边坡稳定性影响并不显著。这些数值分析结论为路基边坡稳定性研究及滑坡处治提供一定参考价值。     

水平成层土质边坡破坏机理及极限承载力研究

采用室内模型实验以及极限平衡水平条分法对水平成层土质边坡的破坏机理以及稳定性进行研究。通过建立室内模型试验分别研究了分层厚度以及边坡高度在坡顶施加荷载的情况下的荷载-位移规律、极限承载力、滑动面形态和位置,得出了在坡顶作用相同宽度荷载的情况下,极限承载力随着分层厚度的增加而增大;当保持边坡坡比、加载方式以及分层厚度相同的情况下,不同边坡填筑高度对极限承载力的影响甚微。水平层状土质边坡滑动面为圆弧段与直线段的组合形式。基于极限平衡法的基本原理,针对边坡水平成层的性质以及圆弧+直线的破坏形式,对滑动体进行水平条分,推导了该类边坡极限承载力计算公式,并且与试验工况结果以及竖向条分法计算结果对比分析。结果表明:极限平衡水平条分法较之于竖向条分法在水平层状边坡稳定问题中具有一定合理性。     

孔隙水压力作用下三级边坡稳定性的上限

根据极限分析上限原理,建立了孔隙水压力作用下三级边坡的对数螺旋线破坏机制,并对其稳定性进行了分析。计算了其外部重力做功功率、孔隙水压力做功功率以及内部能量耗散功率方程,将孔隙水压力作用下三级边坡临界高度的求解转化为非线性规划的数学问题。分析了孔隙水压力作用下土体强度参数对三级边坡稳定性的影响。     

有限元双折减系数法的边坡稳定性应用

通过设计基于有限元分析的双折减系数法的边坡稳定分析程序,对一边坡进行边坡稳定分析,得出随内摩擦角折减系数逐渐增大,而粘聚力折减系数逐渐减小,边坡失稳时塑性破坏区于坡顶呈现逐渐收缩态势。     

基于改进水压分布的顺层岩质边坡稳定性研究

基于不同水压分布假设,引入权重的概念,推导了顺层岩质边坡出流缝被堵塞、未被堵塞、处于被堵塞和未被堵塞之间的某一状态3种不同情况下的静水压力计算公式。并综合静水压力、动水压力、锚固效应、地震荷载的影响,运用极限平衡法,推导了典型顺层岩质边坡稳定性系数计算公式。选取某顺层岩质边坡作为实例进行研究,结果表明:顺层岩质边坡稳定性在水力作用下随总地下水位增大而降低;顺层岩质边坡出流缝被堵塞比未被堵塞的稳定性明显降低;顺层岩质边坡稳定性随着权重的增大而减小。     

开挖边坡的三维有限元稳定分析

用强度折减有限元方法对开挖边坡进行了三维稳定性分析．计算结果表明：对于约束效应不明显的开挖边坡,边坡的初始破坏面在边坡的中部,随着折减系数的增大,边坡的破坏由边坡中部向两侧扩展,最终边坡在空间上形成匙状或贝壳状的立体土体破坏;当边坡的纵向长度与开挖深度的比值大于4时,边界约束条件对边坡稳定安全系数影响不大,可以近似地按平面应变问题进行分析;对于角部约束效应明显的开挖边坡,当边坡中部剖面发生破坏,边坡角部剖面几乎也同时达到破坏,其稳定安全系数是按平面问题分析结果的1．3倍多,类似的实际问题如果按二维平面应变方法进行分析,其计算结果应用于工程设计中是偏于保守的．     

某路堑高边坡抗滑桩支护参数优化分析

为了优化某路堑高边坡抗滑桩支护条件下的支护参数,本文基于Midas/GTS有限元软件对抗滑桩设置位置、长度及间距进行分析研究。结果表明：该高边坡抗滑桩最优设置位置为二级边坡处,边坡安全系数最高为1.28,此时边坡的最大总位移、水平位移及竖直位移最小;随着抗滑桩长度增大,边坡位移均减小,安全系数增大,增至20 m后变化速度均有所放缓,因此抗滑桩最优长度选取20 m。随着抗滑桩间距增大,边坡位移均增大,边坡安全系数减小,且变化幅度均有所放大;抗滑桩间距为4 m时,边坡位移及安全系数均较好,因此抗滑桩的最优间距选取4 m。     

基于FLAC3D模拟的路基边坡稳定性分析

在修建山区公路时由于受地形条件限制,多采用高填方路基,填土在自重及荷载作用下极易沿着滑动面下滑形成滑动土体,路基失去稳定性。为了分析滑动土体的稳定性,应用极限平衡法中的条分表解法计算实例边坡的稳定性系数,再用FLAC3D强度折减法计算该边坡的稳定性系数,其中FLAC3D模拟通过将抗剪强度参数降低至极限破坏状态为止,最终计算出强度储备安全系数k。通过对比极限平衡法与FLAC3D强度折减法计算出来的稳定性系数,结果发现:两者安全系数相差不大,可以考虑将FLAC3D软件应用于该类工程来分析边坡稳定性,并且为实际工程支护结构设计提供科学依据。     

基于双强度折减法的顺层岩质边坡稳定性分析

利用极限平衡法,对顺层岩质边坡进行双强度系数折减分析,提出了折减系数增幅比,根据增幅比确定抗剪强度折减原则,当坡体达到极限状态时确定其极限折减系数。分别以坡体的张拉裂缝深度和充水深度为单一变量,对比分析坡体稳定性发生变化时内摩擦角和黏聚力对其影响程度,最后根据双强度折减分析中极限折减系数定义坡体权重安全系数。研究表明:双强度折减法能够考虑内摩擦角和黏聚力对坡体的影响程度,对顺层岩质坡体进行双参数折减分析,最终定义双参数折减中内摩擦角的折减系数值为坡体安全系数,该结果更符合实际工程,能够为同类问题提供参考。