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。     

二级岩质边坡稳定性的非线性上限解

岩土体强度具有明显的非线性特性,采用非线性的岩体强度准则对岩质边坡的稳定性评价具有重要的应用价值。以Hoek-Brown破坏准则描述岩体的强度特性,采用等效切线法获得该破坏准则的等效粘聚力和等效内摩擦角,以用于岩质边坡稳定性计算。此外,采用地震作用系数考虑水平地震力的影响,推导出二级岩质边坡的稳定性系数表达式和安全系数方程。在此基础上,运用数值优化方法,计算最优的临界解。通过对比分析,第一级边坡坡角越小,地震作用系数增大使边坡稳定性降低的程度越明显。综合考虑边坡安全性和工程量,优化了台阶边坡的设计方案,取得良好的应用效果。     

非线性准则下三维加筋边坡稳定性的上限分析

为了研究非线性摩尔-库仑破坏准则下的三维加筋边坡在均匀加筋和三角形加筋2种加筋模式下的稳定性,采用极限分析上限理论,构建加筋边坡破坏的三维破坏机构,推导不同加筋模式下的筋材内能耗散方程,并根据上限定理将三维加筋边坡的稳定性问题转化为显式优化问题,得到三维边坡稳定性指标的计算公式。采用MATLAB软件计算,将结果与已有研究成果进行比较,验证了所提出计算方法的正确性,并进一步讨论了非线性参数m、宽高比B/H、不同加筋模式以及不同加筋强度k0对三维边坡稳定性的影响。结果表明:稳定性系数Ns随着m的增加而非线性减小,在坡角较小(不大于60°)的情况下,m对边坡稳定性系数Ns的影响较大,边坡的非线性特性比较明显;稳定性系数Ns随着B/H的增加而减小,在B/H5尤其B/H2时,稳定性系数下降速率较快,B/H越接近10时稳定性系数逐渐趋于稳定;三角形加筋模式的加固效果优于均匀加筋模式,稳定系数性Ns随着加筋强度k0的增加而线性增大,但变化规律并不显著。在实际工程中,建议B/H较小时,要对加筋边坡进行三维分析以符合工程实际;坡角较小时需要考虑土体的非线性破坏特征,选取合适的非线性参数可避免不安全的设计;在工程条件允许的情况下,优先选择三角形加筋模式进行边坡加固。     

非均质边坡稳定性分析的有限元强度折减法

在介绍有限元强度折减法基本原理的基础上,以某正实施加固的非均质边坡工程为研究对象,设置了两种最不利工况,采用有限元强度折减法,以等效塑性应变区贯通作为边坡破坏标准,分别对这两种工况下的边坡三维稳定性进行分析。计算结果表明:在微型桩的加固作用下,边坡的稳定系数大大提高,加固后的边坡是稳定的。     

贵州某楔形破坏岩质边坡稳定性研究

贵州地区地质条件复杂,山区公路的修建产生大量边坡问题,对于切层边坡,结构面的不利组合往往造成其楔形破坏。文中采用传统的赤平投影法和数值模拟法,分别从定性和定量上对典型实例的变形破坏模式和稳定性进行研究,通过建立三维数值模型,计算分析该边坡在自然工况和暴雨工况下的变形趋势和破坏模式,并用强度折减法计算其稳定性系数,对比规范要求得出该边坡处于不稳定状态,提出相应的治理措施建议。     

基于AHP-FUZZY与数值仿真计算的公路边坡稳定性分析

根据边坡工程所具有的不确定性、模糊性特点,对公路边坡的影响因素进行深入分析、研究、归类,并建立边坡稳定性评价的综合评判模型。在此基础上,以二广高速公路研究段内边坡作为工程实例,通过AHP(层次分析法)对各影响因素进行权重计算,并结合FUZZY(模糊数学理论),计算该段边坡的最终稳定性。为验证该评判结果的准确性,一方面将评判结果与边坡实际破坏情况进行对比;另一方面对该边坡建立了三维数值仿真计算模型,采用强度折减法计算其稳定性系数。研究结果显示:边坡实际破坏情况与AHP-FUZZY法评判结果相吻合,数值计算结果亦接近评判结果,表明在重视并充分掌握边坡影响因素的基础上,采用AHP-FUZZY法对边坡稳定性进行综合评判,能够取得良好的效果。     

土体强度参数与边坡变形破坏研究

土体的稳定性在很大程度上取决于土的强度参数粘聚力c、内摩擦角φ值指标。应用数值计算分析了土体的c、φ值对边坡变形破坏及稳定性的影响;结合工程实践分析了降雨和开挖扰动对边坡土体c、φ值及边坡变形破坏的影响。     

地震效应下二级边坡三维动态稳定性上限分析

为了给二级边坡的抗震设计提供参考,对其在地震力作用下的稳定性进行研究。基于三维破坏模型,采用拟静力法将地震力引入计算模型中,运用极限分析上限定理分析二级边坡破坏时的能量耗散,并根据虚功率原理推导稳定系数的解析解。利用穷举法优化计算,得到约束条件下稳定系数的最优上限解,并与已有研究成果进行对比。利用该方法,分析宽高比、内摩擦角、深度系数、上、下台阶倾角、地震力等因素对二级边坡稳定性的影响。针对不同的计算精度,给出二级边坡可简化为二维平面应变问题的最小宽高比。研究结果表明：该方法正确可靠;宽高比对稳定系数影响显著,随着宽高比的增大,二级边坡的三维效应逐渐弱化,最终转变为二维平面应变问题,内摩擦角、深度系数、上、下台阶倾角对稳定系数有较大影响;对边坡进行放坡时,应尽量减小上、下台阶的倾角,并增大上台阶边坡的高度,以提高二级边坡的稳定性;水平地震力与竖直地震力对二级边坡的稳定性有显著影响,如果计算中不考虑地震力,则稳定系数的相对误差分别高达40%和15%。     

基于强度折减法的均质边坡稳定性图及其应用

基于贵州省1 020个公路边坡的调研数据,建立了边坡几何参数(坡高、角度、坡后角)和岩土体强度参数(内摩擦角、粘聚力系数)遍历组合下的数值模型,运用强度折减法,计算了3 981个边坡的安全系数。以对数螺旋线方程拟合滑动面曲线,验证了对数螺旋线表征滑动面曲线的准确性。边坡破坏形式由B mode→I mode→S mode→SS mode变化时,初始螺旋半径逐渐增大。定义了反映边坡临界稳定状态的g'line,并根据稳定性计算结果构建了边坡稳定性快速评价图,该评价图适用于均质边坡的工程分析,并介绍了一个实例说明其应用。     

基于强度折减法的高速公路边坡稳定ANSYS分析

介绍了高速公路附近边坡结构破坏的基本原理.结合深圳地区工程实例,运用ANSYS进行数值模拟分析,获得了边坡应力和位移等的分布规律；通过对不同强度折减系数下的结果分析来判断边坡的稳定性,其分析及结论对深圳地区高速公路边坡问题研究具有一定的参考价值.     

V形冲沟超高路堤稳定性三维效应研究

为分析V形冲沟特有的地形条件对超高路堤稳定性与变形的影响,运用数值计算方法,选取不同的冲沟岸坡坡度、沟底宽度、沟谷纵坡、路基边坡坡度,对V形冲沟超高路堤的安全系数及变形进行了系统分析.结果表明:相同条件下边坡的三维安全系数高于二维安全系数,且均由冲沟岸坡、冲沟宽度尺寸、沟底宽度引起,可将其称为三维效应,而沟谷纵坡坡度和路基边坡坡度引起的三维安全系数和二维安全系数的变化规律一致,不能称为三维效应;与二维柱状滑动面相比,单级边坡和多级边坡三维滑裂面的形状均为三维曲面;研究成果对于V形冲沟超高路堤稳定性的分析和设计方法的完善具有理论和工程应用价值.     

基于非线性Barton-Bandis准则的岩质边坡可靠度研究

岩质边坡稳定性分析是岩土工程研究领域的热点问题之一,采用线性Mohr-Coulomb破坏准则和确定性分析方法研究岩质边坡稳定性存在一定的局限性。基于Hoek和Bray提出的典型平面岩质边坡破坏模式,采用Barton-Bandis非线性破坏准则,考虑岩质边坡滑动过程静力平衡条件,推导出岩质边坡安全系数表达式,并结合可靠度理论,通过MATLAB编程优化计算得到岩质边坡可靠度指标。算例分析结果表明:可靠度理论与数值模拟的计算结果吻合良好,证明本研究方法的可行性和有效性;Barton-Bandis非线性破坏准则中摩擦角φ_b、结构面粗糙系数JRC和结构面有效抗压系数JCS对岩质边坡稳定性有着显著影响,且岩质边坡稳定性随着φ_b,JRC和JCS的增加而提升;随机变量参数φ_b,JRC和JCS对岩质边坡稳定性影响程度不一,其中φ_b和JRC对岩质边坡稳定性的影响较为显著,而JCS对岩质边坡稳定性的影响相对较小;岩质边坡稳定性随着φ_b,JRC和JCS变异系数的增加而降低;后缘裂缝地下水位上升,岩质边坡的失效概率显著增大,坡体内部应该设置完善的排水系统。     

基于ABAQUS的边坡稳定性分析

高边坡在山区公路建设中所占的比例很大,路基边坡稳定性控制成功与否既是山区公路建设成败的关键因素,也是工程安全和降低费用的重要环节。文章通过建立ABAQUS三维数值仿真模型,运用强度折减法对边坡的强度参数进行折减,得出边坡在临近破坏时的变形规律,并评价其加固效果。     

基于BIM的公路边坡稳定性分析

针对二维稳定性分析结果相比三维稳定性分析结果往往偏于保守,也不能完全反映真实情况,和在三维边坡稳定性分析过程中,数值分析软件建模功能不够完善的问题,采用BIM技术与数值分析软件相结合的方式,利用BIM软件建立真实边坡三维模型,再将模型导入数值分析软件中作为数值分析模型,最后通过数值分析软件实现公路边坡的三维稳定性分析。     

桥隧过渡结构对边坡稳定性影响分析

当隧道洞口处于边坡坡面上时,隧道开挖亦对边坡的稳定造成影响,而当隧道与桥梁相连时,其过渡结构对边坡的影响更加复杂。以某隧道桥梁连接工程为实例,利用有限差分法,建立了桥隧过渡结构处的二维与三维数值模型。在二维情况下,着重研究了边坡的整体稳定性问题,包括单个与多个滑动面下的边坡的安全系数,以及极限状态下边坡剪应变以及水平位移分布。而三维情况下,分析了隧道洞门施工对附近坡体表面位移的影响,以及边坡局部滑移面的变化规律。结果表明,在保证边坡整体稳定性的前提下,桥隧过渡结构对边坡表面位移及局部稳定性有重要影响。     

基于有限元法的某尾矿库选址库区边坡三维稳定性分析

采用有限元软件midas-GTSNX,基于强度折减理论,对某尾矿库进行真三维模拟计算。通过对某尾矿库边坡的稳定性进行计算分析,得出在折减系数为1.30时,尾矿库边坡可能会发生局部滑塌;折减系数达到1.70时,边坡处于流塑状态,会发生整体失稳。研究结果表明,通过有限元强度折减理论对真三维地形进行数值分析,能够筛选潜在的边坡滑动灾害,为地质灾害预防工作提供精确定位。     

基于上限定理的三维边坡稳定性分析探讨

利用上限定理,对纯黏性长大边坡的三维稳定性进行了研究。以边坡外某点为圆心,构建了球形破坏机构。利用三重积分,计算了该破坏机构下边坡的外力功率与内部能量耗散。基于功能相等定理,得到了边的三维稳定系数表达式。结合强度折减法,进一步研究了边坡的三维安全系数。通过与已有结果的对比,证明了该方法的正确性。分析了安全系数的变化规律,结果表明随着边坡宽度的增大,三维安全系数逐渐减小。为分析普通黏土边坡的三维稳定性奠定了基础。     

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。     

ABAQUS在隧道洞口边坡稳定性分析中的运用

根据隧道仰坡现场踏勘资料,运用有限元分析软件ABAQUS建立相应的数值模型,结合强度折减法分析隧道边坡的稳定性,计算得出隧道边坡的安全系数为1.022。考虑到岩土参数的离散性和降雨等不利因素,将导致边坡失稳,为此,提出对该隧道仰坡的加固措施,以确保工程安全。     

加筋格宾支挡的路基边坡稳定性分析

以蓝山湘江源至高塘坪公路段为工程背景,根据构建的格宾及土体格栅的路基边坡主动和被动破坏模式,运用极限分析原理获得了路基边坡挡土墙发生主、被动破坏时土压力的上限解。并以此为基础,揭示了土体强度参数、格栅加固方式等因素对边坡稳定性和主、被动土压力的影响规律。最后,借助数值分析软件对该路段的边坡稳定性进行了数值模拟研究,可为工程路基边坡施工和支护提供借鉴。