含软弱土层边坡稳定性分析的全局滑面自动搜索技术

提出了一种用于边坡稳定性分析的全局滑面自动搜索技术,首先采用三角网格进行了边坡土层的几何离散,然后,结合蒙特卡洛法等角/等边逐段扫描与模拟退火法,构建了全套的边坡全局临界滑面搜索扫描算法。以Fortran和Matlab为计算手段进行联合编程,采用简明Morgenstern-Price法进行了边坡稳定性分析计算。通过选用3个算例进行了算法的可靠性验证,计算结果表明:截面三角网格划分方法具有良好的适应性,能较好地对不规则层位几何形状进行离散;多段折线滑面具有较圆弧滑面更为优秀的极限滑面定位功能,其安全系数随着滑面段数的增加会逐步达到收敛;本搜索方法可不依赖于工程师经验进行多段折线初始滑面的大致范围选择,其能快速地、全自动地进行由弱到强不同复杂土质情况的边坡稳定性计算分析,并能找到全局临界滑面与安全系数。     

膨胀土径向条分法边坡稳定性研究

以Bishop条分假设为出发点,基于Mohr-Coulomb塑性本构关系,建立直角坐标下膨胀土边坡稳定性计算模型。基于滑面为圆弧的假设,计算所有潜在滑面相应的安全系数,以此获得了最小安全系数,进而确定了最危险滑面半径及圆心位置。然后,依据Bishop法所得的最危险滑面半径和圆心坐标,推导极坐标下最危险滑面方程。结合能量守恒思想,引入径向条分法对圆弧面进行划分,基于虚位移原理分析了坡体重力势能以及滑面摩擦力、黏聚力、膨胀力产生的耗散功,据此确定径向条分能量法下膨胀土边坡安全系数。最后,通过算例与传统Bishop条分法进行对比,发现两者所预测的边坡稳定性系数随膨胀力的变化趋势一致,并通过有限元方法进行了对比验证;径向条分能量法有望为膨胀土边坡稳定性分析提供数据积累和方法依据。     

岩质边坡风化层的关键滑动面及其稳定性研究

为了分析具有类土特性的岩质边坡风化层的稳定性,基于极限平衡原理改进了现有的对数螺旋线法.考虑到基岩的一般稳定性,运用改进的对数螺旋线法,建立相应的风化层稳定性分析计算模型,此模型可以得到评价风化层稳定性安全系数的隐函数方程,该方程包括了风化层的几何外形参数与岩土体力学特性参数等影响因素;通过MATLAB程序的编写运行,...     

基于模拟退火的果蝇优化算法的边坡临界滑面搜索

传统的边坡稳定性分析多采用极限平衡法,需要研究者依据经验试算一系列滑面,再确定最危险滑面。该文将果蝇优化算法(FOA)与模拟退火算法(SA)融合,提出基于模拟退火的果蝇优化算法(SA-FOA),避免了陷入局部极值的缺点,确保获得全局最优解,并结合极限平衡法用于边坡临界滑面的搜索。在Matlab中编程实现该算法,通过两个土坡算例的验证及与其他方法的对比分析,结果表明:基于模拟退火的果蝇优化算法能够高效、快捷地搜索出边坡的临界滑面,且具有更高的收敛精度和可靠性,为边坡临界滑面的搜索提供了一条高效的新途径。     

FLAC强度折减法在开挖边坡稳定分析中的应用

FLAC强度折减法将强大的数值计算能力与强度折减技术进行结合来描绘边坡的失稳形态及受力状态,判定边坡的稳定性。文中利用FLAC强度折减法对西南糯扎渡电站尾水出口边坡的稳定性进行分析,结果表明:强度折减所确定的边坡安全系数与极限平衡最危险滑面搜索所得的结果十分接近,滑面的形状及位置也很相似。     

采用模拟退火法进行土体参数空间变异边坡的安全系数求解

采用瑞典法、简化Bishop法和简易Morgenstern-price方法进行了给定土体参数空间变异边坡截面的圆弧滑面安全系数计算,并引入模拟退火法进行边坡的全局危险滑面搜索。计算结果表明,圆弧滑面假设下模拟退火全局扫描算法能以较好的精度完成土体参数空间变异边坡的极限滑面搜索计算。瑞典法计算精度较简化Bishop法和简易Morgenstern-price法相对较差;简化Bishop法和简易Morgenstern-price法的计算精度接近,但是简化Bishop法的计算效率较高,简易Morgenstern-price法计算过程中存在冗余迭代计算。采用简化Bishop法和模拟退火相结合的边坡圆弧极限滑面搜索算法能够同时兼顾计算精度和效率,推荐优先使用。     

基于强度折减理论对金工立交高填方边坡的稳定性分析

在边坡稳定性分析中,运用传统的条分法和有限元强度折减原理对金阳新区金工立交高填方边坡进行分析;通过约束剪出口的方式,采用有限元强度折减法能准确搜索出多级滑面的滑面位置和确定稳定系数。多滑面的确定克服了传统方法确定滑动面可能存在的错误或遗漏。两种方法的对比,得到的结果很相近,其稳定系数都大于规范要求的1.35,高填方边坡稳定。     

渗流作用下海底隧道开挖面围岩稳定性分析

针对暗挖海底隧道开挖面围岩稳定性问题,总结极限分析上限法、楔形体模型、二维对数螺旋线模型以及条分法模型4种理论解析模型,并考虑了海底隧道开挖面滑移体上部地层压力等因素,对理论解析公式进行了修正;同时结合一工程实例,将数值模拟方法与解析模型进行了对比分析.结果表明:与数值模拟结果相比,4种理论解析模型在求解极限支护力时都偏于安全和保守,其中,极限分析上限法精确度最高,其次是楔形体模型,再次是二维对数螺旋线模型和条分法模型.     

公路岩质边坡稳定性评价的能量法研究

针对公路岩质边坡稳定性分析评价问题,根据能量法原理和塑性极限分析上限定理,建立了岩质边坡平面滑动的屈服机构.在刚塑性假定条件下,视岩质边坡的滑体为刚体,没有内能耗散,视滑面为塑性区,能量耗散主要集中在滑面上,根据能量法可以得到简化后的虚功率方程.综合考虑作用在岩质边坡上的后缘裂缝静水压力、沿滑面扬压力、重力、水平地震惯性力、锚固力等外力,按照强度折减法,推导得出了公路岩质边坡稳定性评价的能量法上限解.通过典型算例,将能量法上限解和刚体极限平衡法稳定系数计算结果进行了对比分析.     

三峡库区新集镇典型高切边坡破坏机理研究

利用刚体极限平衡法和有限元数值模拟法,建立了边坡稳定性评价模型,对秭归县新集镇千担湾边坡变形破坏机制和边坡稳定性进行了研究。结果表明,有限元强度折减法计算所得的安全系数与传统的刚体极限平衡法结果接近。边坡破坏时,滑体中下部塑性屈服区与上部拉裂破坏区贯通而形成了滑面。传统极限平衡法不能考虑这种特殊的破坏机制,而假设破坏沿原有某一滑带产生,因此,用数值方法计算边坡稳定性,其结果更接近实际。