复杂工况边坡稳定分析的LEM法与FEM法对比

基于有限元(FEM)程序PLAXIS及极限平衡(LEM)分析程序STAB,对比FEM法和LEM法在水位骤降、双层不排水粘性土边坡及坡顶裂缝等复杂工况下土质边坡稳定性分析结果的异同。结果表明:两种方法对于复杂工况边坡安全系数及滑裂面位置揭示等方面均存在一定差异,尤以坡顶开裂时差异较为显著;相对于LEM法,FEM法在表征边坡失稳发展过程更具优势,对边坡工况变化更为敏感。边坡工况应是稳定分析方法及计算软件选择的重要依据,而结合边坡具体工况,综合运用多种方法分析其稳定性,结果将更为合理、可靠。     

直线滑动面法分析路基边坡稳定性的探讨

直线滑动面法适用粘聚力小的土质路基边坡稳定性分析,一般通过假设几个典型滑裂面,计算最小稳定系数,确定边坡的稳定性。直线滑动面法最危险滑动面直接解法可直接确定路基边坡最小稳定性系数,简化了路基边坡稳定性分析的计算工作。文中通过算例分析了粘聚力、边坡率和摩擦角对路基边坡稳定性的影响,表明边坡率和摩擦角对路基最危险滑裂面位置影响较显著,而粘聚力对路基最危险滑裂面位置几乎没有影响;粘聚力、边坡率和摩擦角对路基稳定性系数影响均显著。     

湖北十白高速公路栗石沟隧道洞口滑坡稳定性分析

以湖北十白高速公路栗石沟隧道洞口边仰坡的稳定性情况为例,就天然状况和暴雨工况2种工况,运用理正分析软件,采用圆弧滑动法确定滑裂面形状、瑞典条分法分析圆弧的稳定性,通过自动搜索最危险滑裂面来计算边坡的稳定性,定量计算了在自然工况和削坡卸载后的稳定性系数,对洞口边坡稳定性进行了定量评价.     

基于有限元水平地震荷载作用下土坡稳定性分析

基于GeoStudio有限元软件,分析水平向地震荷载对边坡稳定的影响,借助拟静力法和莫尔-库伦理想弹塑性模型在水平向地震荷载作用下的应力、变形,应用slope/w刚体极限平衡稳定分析程序与sigma/w有限元程序相结合的方法,以有限元矩形单元网格边界组成的锯齿状滑裂面替代传统的圆弧滑动面,对一土坡的稳定性进行了分析。计算结果表明,二者的计算结果相近,且在相同工况下有限元计算安全系数略大于刚体极限平衡法计算安全系数。     

浸水路基边坡最小势能稳定性分析方法

为丰富浸水路基边坡稳定性分析方法,针对任意形状的滑裂面,视滑体为一个刚体,不划分条块,分别计算浸润线上下的弹性压缩势能与剪切势能,并考虑动水压力对系统势能的影响,得到滑体系统的总势能;然后基于最小势能原理求得滑体虚位移,通过力与位移的关系求出滑裂面上的法向力和极限抗滑力,计算浸水路基边坡潜在滑动方向上抗滑力与下滑力的代数和之比得到安全系数,提出了动水压力作用下的浸水路基边坡最小势能稳定性分析方法,并开发了相应的浸水路基边坡稳定性分析程序。通过算例对比验证及参数影响分析,结果表明:路基边坡在浸水以后,安全系数减小,稳定性降低;在考虑滑裂面处的剪切势能以及动水压力的作用后,最小势能法的计算结果与极限平衡法的计算结果相差在5%以内,并且随着土体的黏聚力或内摩擦角变化,其安全系数的变化趋势与极限平衡法及工程实际相吻合;在临坡水位下降的过程中,路基边坡的安全系数先减小,并在临坡水位下降到1/2坡高附近时达到最小值,之后又有一定的增大。该方法无需划分条块,计算过程简单,不需要迭代,便于工程应用,对完善浸水路基稳定性分析理论及其应用具有重要的意义。     

地震作用下土质边坡动力稳定性分析

地震作用下边坡稳定性评价指标主要有永久变形和稳定安全系数。永久变形直接通过数值计算得到;稳定安全系数计算是在其地震反应分析基础上进行的。通过数值计算,可确定潜在滑动面上的初始应力及地震作用下各时刻的应力分布,然后根据潜在滑动面单元的初始静应力和动应力时程,计算各时刻的边坡动安全系数,得到边坡的动安全系数时程。文中最后结合一土质边坡进行了动力稳定性分析,得到了地震作用下边坡的变形规律和安全系数变化规律。     

土质边坡稳定安全系数计算方法研究

边坡稳定安全系数是研究边坡稳定性定量评价的主要依据之一,其计算正确性对于预防滑坡具有重要意义。首先通过泰勒分析法,找出不同坡度下土坡体最危险滑动面,运用瑞典圆弧条分法计算土坡的稳定安全系数;然后运用有限元重度增加法通过ADINA软件求出坡体的安全系数;最后通过两种不同方法的计算结果进行对比,再结合工程实例,通过ADINA分析结果与前人分析所得结果进行对比,表明了基于ADINA有限元计算软件对于求解边坡稳定安全系数的有效性。     

基于边坡稳定计算的软件分析对比

边坡稳定性分析一直是工程建设领域的常见问题也是难点,传统的分析方法主要借助于工程地质类比法、刚体极限平衡法等对边坡进行定性评价并求得安全系数。利用有限差分法软件FLAC3D,有限元法软件PLAXIS和传统的刚体极限平衡法软件理正对兴隆土质边坡进行稳定性分析和求解安全系数,数值分析法得到的滑动面比传统方法假定的圆弧滑动面更加合理,强度折减法得到的安全系数比传统方法更加准确。     

基于临界滑动场的加筋土边坡稳定性分析

传统的极限平衡法分析加筋土边坡稳定性只能依靠假定的滑裂面,未考虑筋材对滑裂面的影响。文中将边坡临界滑动场数值模拟方法进行推广,建立了基于准粘聚力原理的加筋土边坡临界滑动场计算方法。该法可确定任意形状的临界滑动面及最小安全系数。通过算例比较了加筋土边坡的临界滑动面与无筋边坡滑动面的变化,并探讨了填土的重度、粘聚力、内摩擦角、筋材抗拉强度等因素对加筋土边坡稳定性的影响。证实利用极限平衡法先求无筋边坡滑动面,再加上筋材的抗滑力矩来计算加筋土边坡安全系数的方法是不正确的。     

强度折减法在土质边坡有限元分析中的应用

基于ANSYS的有限元分析程序,采用一系列的DP屈服准则求解安全系数的上下限值。通过土质边坡分析与传统极限平衡法相比,其分析结果显示,土质边坡均为不稳定。有限元分析方法利用平面应变摩尔-库仑匹配DP准则在求解平面应变问题时,精度较高,而且直接获得带状塑性区的位置和边坡滑移的方向。基于DP准则的有限元强度折减方法获得的安全系数的上下限值,更能为复杂边坡的分析提供参考依据。     

剪胀角对含软弱土层非关联塑性土质边坡稳定性数值分析

为了分析剪胀角对含软弱土层非关联塑性土质边坡稳定性影响分析,本文基于在折减的过程中满足剪胀角小于内摩擦角的条件下,利用强度折减法,通过改变除软弱土层土以外的边坡土质的剪胀角,其中剪胀角分为0°、3°、6°、9°、12°,以此分析软弱土层厚度H为0m、1m、2m时的边坡安全系数。结果显示:固定各软弱土层厚度,随着边坡土质剪胀角的增大,边坡失稳时滑动面逐渐减小;固定各边坡土质剪胀角的变化,随着软弱土层厚度的增大,边坡失稳时滑动面逐渐增大。通过边坡安全系数分析发现,固定各软弱土层厚度,随着边坡土质剪胀角的增大,边坡安全系数逐渐增大;固定各边坡土质剪胀角的变化,随着软弱土层厚度的增大,边坡安全系数逐渐减小。其中,软弱土层厚度H=0、1、2m时,边坡安全系数随着边坡土质剪胀角从0°到12°变化分别提升了0.088%、1.006%、0.091%,虽然软弱土层厚度H=1m时边坡安全系数提升最多,但软弱土层厚度H=1、2m时边坡安全系数均小于1,还是存在危险状况,在现实工程中,可通过控制剪胀角小于内摩擦角的条件下提高边坡土质剪胀角来提高边坡安全系数。     

公路边坡稳定性分析的二维变分方法

基于变分法的基本原理与边坡稳定性变分分析的基本方法,推导和建立了边坡稳定二维变分分析的计算公式,并编制了相应的计算程序;结合公路边坡工程稳定性分析的实践,研究变分法在公路边坡稳定性分析中的应用,并与极限平衡分析方法进行对比。研究结果表明:变分法与极限平衡分析方法的分析结果在安全系数数值上比较接近;潜在滑动面的形状为对数螺旋滑动面而非圆弧滑动面,且采用对数螺旋滑动面进行变分分析更符合公路边坡工程的实际。     

基于有限元法的二维土质高边坡稳定性分析

结合保定市某土质高边坡,采用有限元软件MIDAS-Soilorks中的应力极限平衡法和强度折减法分别进行边坡施工阶段模拟,运用应力极限平衡法计算边坡的位移分布、应力分布、等效塑性区,运用强度折减法计算边坡的稳定系数。结果表明,支护加固可大大提高土质高边坡的稳定安全系数,有限元分析方法可以较好地应用于岩土工程领域。     

厚覆盖层高速公路高边坡稳定性研究

厚覆盖层高边坡稳定性是关系到高速公路安全运行的关键问题之一.针对某高速公路厚覆盖层边坡的地质构成特点,采用基于数值分析的强度折减法和极限平衡方法对典型厚覆盖层高边坡的稳定性进行动态分析,研究了不同施工条件下边坡稳定安全系数变化规律.研究表明:厚覆盖层高边坡最危险潜在滑动面以圆弧滑动为主;厚覆盖层高边坡的稳定性存在动态变...     

边坡稳定分析的积分法及可视化实现

基于圆弧滑动法,导出了边坡稳定安全系数与圆弧半径、土条参数和滑动起点位置之间的积分表达式,利用MATLAB提供的矩阵计算实现积分功能.危险圆心采用作者提出的横向和竖向相结合的危险圆心搜索算法.选择MATLAB提供的GUI作为开发环境,实现边坡稳定计算的可视化.     

基于强度折减法边坡与隧道联合地层稳定性研究

采用有限元强度折减法通过有限元计算,分析隧道拱肩不同覆盖厚度及偏压隧道不同埋深下边坡与隧道联合地层稳定的安全系数、临界失稳塑性区分布、隧道与原状边坡潜在滑动面的位置关系.分析结果表明:边坡与隧道联合地层临界失稳的破坏模式存在洞室稳定可控制和洞室及边坡稳定共同控制2种形式,边坡与隧道联合地层稳定安全系数的大小受隧道与边坡...     

基于Morgenstern-Price法和改进径向移动算法的边坡稳定性分析

为了能够准确确定边坡的非圆弧临界滑动面位置及其相应的安全系数,采用一种新的启发式优化算法——径向移动算法,对边坡进行稳定性分析。通过调整原算法中的数据结构,增强粒子的自反馈能力,提出改进径向移动算法（IRMO）。安全系数的求解采用严格的Morgenstern-Price法,应用Newton-Raphson法,建立了满足条间力平衡与力矩平衡的Morgenstern-Price法中安全系数F和条间力参数λ的迭代计算公式。基于Morgenstern-Price法,采用IRMO算法对边坡稳定性进行分析,通过2个典型边坡算例和1个复杂海堤边坡实例,从稳定性、精确性、计算效率等多个角度将IRMO算法与未改进的径向移动算法进行对比论证,同时将IRMO算法与粒子群算法、改进粒子群算法等其他算法进行对比分析。结果表明：相比未改进的径向移动算法,IRMO算法连续搜索20次临界滑动面的结果重叠度更高,证明IRMO算法稳定性更强,IRMO算法的安全系数值随代数收敛的速度更快,证明IRMO算法的计算效率更高;与粒子群算法、改进粒子群算法等启发式算法相比,IRMO算法搜索到的临界滑动面位置与其他算法一致,安全系数计算结果更接近裁判答案,标准差也最小,证明IRMO算法在边坡稳定性分析问题上更具可行性与优越性;通过海堤边坡实例的分析,IRMO算法得到了该边坡合理的安全系数值和临界滑动面位置,表明该算法能够正确评估边坡稳定程度,可以应用于实际工程中。     

带台阶的多级边坡稳定性上限分析

基于极限分析上限法基本原理和强度折减技术,根据滑坡体处于极限状态时两功率相等(虚功率方程)条件,推导了带台阶的多级边坡整体失稳和可能出现的局部失稳安全系数计算公式.并以3级边坡为例,编制优化程序,采用序列二次规划迭代算法计算确定最危险滑动面的位置:即对多个可能的滑动面进行搜索,获得安全系数最小(也即稳定性最差)的面作为潜在最危险滑裂面.采用具体算例,对比分析了3级边坡的整体稳定性和可能出现的局部稳定性问题,并由此开展了参数分析.对比分析表明:获得的安全系数较已有方法略小,得到的最危险滑动面与已有结果颇为接近,可以验证其有效性和可行性;参数分析表明:对均质多级边坡,当某级边坡坡角过大时,边坡更易发生局部失稳;高边坡增设边坡台阶可以有效提高边坡稳定性并降低施工难度.     

基于ANSYS的ABAQUS强度折减边坡稳定性分析

利用ANSYS参数化设计语言（APDL）建立边坡模型,采用Visual Basic语言编写ANSYS-ABAQUS接口程序,实现ABAQUS模型的自动、快速生成。在岩土方面,ABAQUS提供丰富的材料本构模型,利用有限元强度折减法与ABAQUS中的Mohr-Coulomb准则相结合,通过对边坡的稳定性分析,不仅得到了边坡的稳定系数、预测了边坡的潜在滑裂面的位置.同时讨论了Mohr-Coulomb准则参数的影响。为快速有效地分析边坡稳定问题提供了一种思路。     

圆弧滑动边坡强度参数瑞典法反分析

基于运用工程边坡的实测资料反算强度参数的目的,改变了瑞典法安全系数的表达公式．使其适用于较均质的土质或类土质边坡的参数反算。通过反算粤赣高速公路一个不稳定边坡的实测资料,得到了不稳定体的强度参数,通过分析反算过程的误差传递规律,给出了计算结果的误差范围。计算结果表明．反算需要的条件不高,得到的强度参数符合工程实际,对于校核勘察结果和试验数据,修订边坡设计具有实际意义。