一种新式突变判据用于三维边坡稳定性分析

利用ANSYS有限元软件,结合强度折减法原理提出一种新式突变判据,用以分析三维边坡稳定性。首先模拟整个边坡等效塑性应变全过程,得到边坡变形破坏的动态机制;再以边坡的3种整体位移和5种塑性应力应变为依据,采用最小二乘法对边坡位移值和塑性应力应变值与折减系数关系进行非线性拟合,从理论上计算出边坡极限平衡状态下的安全系数,最后与2种传统判据进行了对比分析。结果表明:随着折减系数的增大,边坡会由土质滑坡转变为岩质滑坡,该边坡使用传统判据所得安全系数为1.1～1.11,结果偏于保守。采用新式突变判据的位移指标的所得安全系数为1.238,塑性指标所得安全系数为1.129 6,均处于极限平衡状态,采用极限平衡法对比验证,结果可行。对边坡位移值和塑性应力应变值与折减系数关系进行拟合,Vigot曲线拟合效果最优。该新式判据在理论上为边坡稳定性分析提供了一种新的判断方法。     

小净距隧道围岩整体稳定性的下限分析

小净距隧道围岩的整体稳定性分析,目前分析研究比较少。运用边坡稳定性分析适用的强度折减原理进行评价小净距隧道围岩整体稳定性,以围岩塑性区贯通、位移突变或位移超过规范值与计算不收敛3种方法综合作为围岩失稳破坏的判据。通过计算分析可知在不同的折减系数下塑性区贯通基本与位移突变同步,且早于位移超过规范值及计算不收敛。塑性区贯通为围岩破坏失稳的必要非充分条件,故采用塑性区贯通作为强度折减法判据所得为围岩整体稳定性系数的下限解。利用塑性区贯通作为判据,得到戴峪岭2号小净距隧道围岩整体稳定系数下限值约为2．7,表明该隧道具有足够安全储能。     

管棚预支护条件下隧道开挖面三维稳定性分析

为了研究管棚预支护对隧道开挖面稳定性的影响,从塑性极限分析机动学方法出发,利用土的强度折减系数概念,建立了管棚预支护条件下隧道开挖面三维稳定性分析模型,由此确定开挖面稳定系数及其相应的潜在破坏模式.结合实际工程,采用该方法计算得到的开挖面极限支护压力与有限元强度折减法的计算结果吻合较好,验证了本文方法的合理性.进而研究了隧道埋深、隧道洞径及围岩条件对开挖面稳定性的影响,分析了上述因素与开挖面极限支护压力及稳定系数的关系.对有无管棚预支护隧道开挖面稳定性分析表明:在软弱地层、大跨洞径等条件下,管棚预支护能有效提高开挖面稳定性.     

黄土隧道中系统锚杆的效用分析

黄土隧道是否应设置系统锚杆,应如何设置锚杆,一直以来是工程界争论的焦点。用隧道稳定性定量计算方法—有限元强度折减法对其进行讨论和分析,结果表明,对于有支护的黄土隧道,可以通过折减材料强度来得到其安全储备大小,并可以用安全系数对安全储备的大小进行定量描述。用强度折减法对某黄土隧道在12种不同支护条件下的安全系数大小进行计算和对比。计算结果对比分析表明,黄土隧道中设置系统锚杆对隧道整体稳定性影响不大,黄土隧道中只有采用拱架支护才能有效提高隧道的稳定性。     

桥基荷载作用下斜坡稳定性评价的三维有限元法

基于强度折减法,采用弹塑性有限元方法以三维实体单元模拟桥基荷载作用下的斜坡,利用逐步改变步长的搜索法求解出桥基荷载作用下边坡的安全系数,将强度折减法从二维平面问题引申到三维空间问题,避免了二维方法中桩基计算宽度的确定,更好地得出边坡应力应变分布情况,提出将塑性区是否贯通作为求解边坡安全系数的标准,为复杂边界下求解边坡稳定性分析评价提供了新的思路和方法。以湖南湘西印家溪大桥为工程实例,计算分析了该桥边坡在桥基荷载作用下的稳定安全系数,计算结果表明了本文方法的有效性。     

极限平衡法与有限元强度折减法对某公路边坡挡土墙稳定性分析

针对边坡稳定性分析的极限平法和有限元强度折减法的特点进行了讨论,并结合一具体挡土墙的工程实例,采用极限平衡法和有限元强度折减法对该挡墙的整体稳定性进行了计算分析。分析结果表明：采用极限平衡法和有限元强度折减法均可以得到边坡的安全系数,且采用极限平衡法得到的安全系数值偏安全,可满足工程设计要求。采用有限元强度折减法可以得到边坡体的应力-应变,可作为极限平衡法的补充设计依据。     

确定小净距隧道合理净距的数值模拟研究

小净距隧道合理净距的选择对其稳定性及工程造价具有重要的影响。影响小净距隧道合理净距的因素很多，有围岩级别、断面型式、施工方法等。解析法虽然可以得到规则情况下围岩应力、位移的精确解，但是对复杂情况下却很困难。而数值方法可以计算各种复杂情况下围岩的应力、变形、塑性区分布等情况，从而可以根据结果合理确定其合理净距。采用传统有限元法和强度折减弹塑性有限元方法，针对某工程实例，计算了不同净距情况下隧道的应力、位移、塑性区分布及安全系数，并把强度折减法计算的安全系数发生突变时的净距作为合理净距，和传统有限元计算分析的结果相吻合。     

基于强度折减法的牵引式滑坡稳定性分析及防治对策研究

牵引式变形破坏是滑坡失稳的一种重要模式。基于某牵引式工程滑坡的地质成因和失稳机理,利用有限元软件建立滑坡三阶段数值分析模型,采用土工强度参数按步长进行场变量折减的方法,以弹塑性迭代计算发生不收敛,并结合坡面特征点产生位移突变作为失稳临界判据,分析了滑坡处于原始状态以及后继开挖和工程支护三阶段模型分别在天然和暴雨两种工况下的稳定性安全系数。针对工程支护后是否会发生越顶剪出或局部失稳的可能性问题,根据强度折减计算终止的坡体塑性应变场,提取塑性贯通区以确定局部失稳的最危险滑面,进行了可靠度评价。根据分析结果,提     

基于强度折减法的大跨隧道对临近桥基影响的研究

为探究大跨隧道施工对临近桥基的影响,依托松坎隧道施工工程,基于强度折减法,对隧道临近桥基施工时岩土体的临界破坏特征、整体安全系数进行数值模拟研究,分析隧道与桥基间距对施工安全系数的影响。研究表明,塑性区贯通位置在两隧道中间,由拱腰不断延伸至地面;隧道施工整体稳定性分析应综合考虑塑性区贯通及对临近桥基的影响,单纯以拱顶沉降作为判据存在不足;当折减系数小于2.4时,桥梁处于稳定状态,隧道施工对桥梁的影响很小,当隧道与桥基间距大于25m时,隧道施工的安全系数较高,再增加安全距离意义不大。     

边坡开挖分级对有限元强度折减法计算结果的影响

在边坡开挖稳定性分析计算中,针对开挖分级选取的比较少,而每级开挖深度比较大,经常造成计算结果有一定误差的情况,选用了ANSYS软件,利用有限元强度折减系数法,开展了有限元数值计算。根据具有代表性的实例计算结果可以知,在有限元强度折减法分析边坡开挖时,不同的分级对稳定性安全系数的影响相差可达5%以上。分级越多,稳定性安全系数越大。而塑性应变区域的大小也随着分级的增大有稍微变大的趋势。因此在模拟边坡开挖的计算时,应该有足够的分级,以保证计算结果达到稳定的收敛状态。     

浙江58省道K15+200边坡变形破坏过程分析

为了分析含碎石粘性土边坡的变形破坏过程,以浙江省58省道K15+200滑坡为例,采用弹塑性有限元强度折减法和反分析方法,计算边坡的整体安全系数和分析该滑坡的稳定性以及变形破坏过程。结果表明,含碎石粘性土边坡的变形破坏主要是在降雨作用下边坡变形破坏过程中滑坡体各部位水平位移和竖向位移的不一致和塑性应变的不断发展引起的;采用弹塑性有限元算法可以更好地反映该类型滑坡所处的实际状态及滑坡的滑动过程。     

基于有限元强度折减法确定某隧道的安全系数

有限元强度折减法在确定边坡安全系数中得到了广泛应用,其基本原理为：同时折减土体材料强度参数c、φ值,找到边坡濒临破坏时的折减系数,此折减系数即为安全系数。对于隧道结构可采用类似的方法：折减土体的材料强度,将隧道濒临破坏时的折减系数定义为隧道的安全系数。通过有限元强度折减法计算得到算例隧道的安全系数。     

基于等效面积Drucker-Prager模型探讨边坡破坏机制

强度折减有限元法在边坡稳定性分析中得到了广泛应用。基于等效面积的D-P屈服准则如DP1,DP2,DP3,DP4等模型来模拟二维和三维边坡稳定状况,进行了边坡稳定性分析计算。得出不同折减系数下边坡中广义塑性应变的变化情况,结果表明用该模型能较好地模拟土坡的渐近破坏过程,有助于对边坡的破坏机制的更深层次的理解;并把计算结果和传统极限平衡方法进行了对比,表明三维稳定有限元分析可较二维有限元更加真实地反映边坡的稳定状况;基于等效面积的D-P屈服准则的DP3模型的计算比较真实,更好地模拟了边坡的破坏机制。     

大跨扁平隧道仰拱研究

仰拱是隧道衬砌结构的重要组成部分,能提高隧道结构的承载能力。以往的研究主要通过塑性区范围、应力、位移大小分析仰拱所起的作用。基于有限元强度折减法对比分析不同地质状况下仰拱对大跨扁平隧道整体安全系数大小的影响,得到一些有益的结论,为解决类似问题提供一种新思路。     

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。     

富水全风化花岗岩地层隧道开挖稳定性分析

隧道穿越富水全风化花岗岩地层时，隧道开挖会引起地下水径流改变，洞内掌子面附近渗流会引起围岩中细颗粒物质流失，改变围岩土体的组成并降低其力学性能，影响围岩整体稳定性，极易诱发其失稳坍塌。基于室内三轴CD试验获取全风化花岗岩内摩擦角、粘聚力及抗剪强度等指标，采用强度折减法对隧道稳定性进行定量分析，并研究了降水措施对隧道稳定性的影响。研究结果表明：1)开挖后全风化花岗岩中细颗粒逐渐流失，引起干密度、粘聚力及内摩擦角降低，进而降低围岩抗剪强度及自稳性，诱发隧道失稳坍塌；2)隧道稳定性安全系数随着渗流导致围岩软化发展而减小，拱顶沉降及仰拱回弹变形则随之显著增加，开挖后塑性区范围逐渐增大，从拱脚向拱腰发展，并逐步向地表扩展；3)洞周采取降水措施可降低洞周含水率，能提高隧道开挖稳定性，可直接提高围岩的安全系数。     

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...     

基于塑性铰线理论及强度折减法计算矩形钢筋混凝土板配筋率

为分析矩形钢筋混凝土板在均布荷载作用下的配筋需求,分别基于塑性铰线理论和强度折减法进行计算。在不同长宽比,以及固支边、简支边、自由边等类型的支撑条件下,分别计算得到塑性应变增量分布图,并抽象出相应的破坏形式。针对四周固支矩形钢筋混凝土板,根据其破坏形式,采取塑性铰线理论计算极限弯矩和配筋率。基于莫尔圆和应变协调原理,推导钢筋混凝土的等效抗剪强度、抗拉强度。根据抗剪极限平衡和抗拉极限平衡,采取强度折减法计算满足结构承载能力的配筋率。以江西省昌栗高速公路岩溶路基为计算实例,分别采取塑性铰线理论及强度折减法,计算设置钢筋混凝土板跨越溶洞所需的配筋率,并分析两种计算方法的差异。结果表明:方板和矩形板之间的塑性铰线存在明显差异;单向板的塑性铰线较之双向板更为狭长,受力方式更接近于梁;支撑条件对塑性铰线的影响较大,固支边、简支边、自由边的存在均会显著影响塑性铰线的形状;塑性铰线理论和强度折减法计算的配筋率均可表示为以荷载为自变量的线性函数,且使用强度折减法计算得到的配筋率略小于使用塑性铰线理论的计算结果;塑性应变增量分布图与塑性铰线假设、典型裂缝分布形式、变形曲线折点较为吻合,可以有效描述塑性铰线的形状。     

节理岩体隧道的稳定性分析及破坏机理

以往只有位移,应力,尺寸和塑性区分布在分析节理岩体隧道的稳定性时考虑。这样,既不可以明确发现破坏面的位置和范围,也不能得到的安全系数量化标准。定量分析节理岩体隧道稳定性模型试验与数值分析在本文得出了研究。通过使用有限元强度折减法计算破坏状态和节理岩体隧道的安全系数。结果表明,联合倾角对破坏面的位置产生更大的影响。如果α＝0°时,破坏面对称分布在两侧;如果α＝30°和45°,滑动面旋转节随理倾角的变化,并相应地分布在节理的上下部分;如果α≥60°,破坏面转移到底部。特别地,如果α＝90°时,可形成拱顶的中间破坏面。安全系数结果表明,安全系数降低了不同程度的节理岩体隧道同质隧道,但节理倾角对安全系数的影响不大相比。节理间距和强度的降低,安全系数降低。     

格室土力学响应等效理论有限元方法探索

运用有限元软件ABAQUS建立了土工格室加筋土三轴试验模型,选取Mohr-Coulomb弹塑性模型,将应力应变曲线与等效强度和等效刚度计算结果进行对比,反演出土工格室加筋土的弹性模量、泊松比、剪胀角等参数.采用强度折减法计算素土边坡和土工格室挡墙的安全系数和滑动面,对比边坡加筋前后的变形.