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。     

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。     

土石路堑高边坡开挖稳定性及支护设计的数值模拟分析

为提出土石路堑高边坡开挖稳定性及支护设计数值模拟分析方法,以某实际边坡为例,基于摩尔-库仑准则,采用GeoStudio模拟研究了边坡开挖过程及加固后应力场和位移场的变化特征,分析其稳定性和支护方案的效果。结果表明,第二级边坡位移最大,达10.8cm;边坡中部受拉,最大拉应力达56.8kPa;强-中风化岩层分界线应力集中,屈服破坏区主要沿此区域发展;稳定性随开挖进程逐渐降低,破坏趋势为圆弧滑动破坏;采用的"框架锚杆坡面防护+框架锚索锚固强腰+抗滑桩锁脚支挡"方案,加固效果良好。     

有限元强度折减法分析土坡稳定性初探

基于有限元强度折减法，通过平面应变Mohr—Coulomb匹配的D—P准则与Drucker-Prager屈服准则的转化，与ANSYS有限元程序的很好结合，可求得更加符合实际的边坡安全系数，并可模拟出边坡的渐进破坏过程。通过算例，验证了这种方法是可行的。     

基于D-P系列屈服准则的隧道开挖效应研究

为选用合适的D-P准则以获取理想的计算结果,对不同D-P系列屈服准则进行比较系统及深入的研究,论证准则转换强度折减的本质。以梅大高速圣人山隧道为背景,采用现场监测和数值模拟相结合的方法,分析各分区岩体稳定性状态随开挖过程的演化规律。结果表明： 1）隧道拱底区应力调整最为强烈,拱顶次之,侧壁最弱; 拱顶区围岩经历了压剪、拉剪、压剪循环破坏过程; 侧壁区围岩以压剪破坏为主,其压剪松动区形态呈“侧耳形”; 拱底区各点在掌子面通过目标截面后一直处于三向受拉状态。2）选用不同的屈服准则对θσ计算结果影响不大,但对应力计算结果影响较大,计算中同时考虑围岩关键部位受力状态进而采取合适的D-P准则很有必要。     

强度折减法分析滑坡稳定的误差和敏感性研究

采用有限元强度折减法计算一污水处理厂滑坡稳定安全系数来判断其边坡的稳定,找出分析计算过程中,选择的屈服准则及有限元模型网格剖分的疏密及参数的选取等因素,对计算结果的影响规律,为边坡的稳定性评价及防治提供重要依据。     

水位下降对边(滑)坡稳定性的影响

通过PLAXIS有限元程序对一边坡算例进行分析,根据实际工程的需要选择理想弹塑性模型和莫尔-库仑屈服准则进行数值模拟,并对比分析了土体分别设置为排水条件和不排水条件时的情况。计算结果表明,当土体设置为排水条件时,在库水水位下降过程中,安全系数随水位的下降逐渐减小,但当水位下降了20 m以后,由于孔隙水压力给滑面提供了竖直方向的作用力,随着水位的继续下降安全系数反而略有上升。当土体设置为不排水条件时,坡体内产生的超孔隙水压力对边坡安全系数的降低更为明显。考虑坡体内超孔隙水压力时安全系数的计算结果比不考虑坡体内超孔隙水压力时的计算结果低10%左右,因此实际工程中应该充分考虑超孔隙水压力的积累和消散,并根据"最不利水位"所对应的安全系数进行校核。在计算过程中PLAXIS程序能较好地模拟水位下降引起的渗流作用对边(滑)坡稳定性的影响。     

基于三维地质建模的高速公路边坡数值分析

以南宁吴圩机场第二高速公路K8+720~+960左侧边坡锚杆（索）格梁支护工程为例,基于midas GTS NX软件建立该边坡的三维地质模型,对边坡开挖与支护进行了模拟。计算中采用摩尔-库仑弹塑性模型,编制程序实现锚杆与格梁间的链接,通过数值模拟与实测数据对比,详细分析了该边坡开挖沉降规律、边坡周围岩体的水平位移特征、边坡剪应变特征及塑性区分布特征,验证了此次三维数值分析结果的合理性。     

考虑拱脚位置的抗滑桩合理间距确定方法研究

基于摩尔-库仑强度准则和桩间静力平衡条件,考虑土拱拱脚不同的作用位置,分别建立了摩擦拱和端承拱条件下的桩间距计算方法,提出了合理桩间距的确定方法,并进行了实例分析.研究结果表明:考虑不同土拱拱脚作用位置时,由于桩间距计算结果不同,合理桩间距应取两者中的较小者并考虑适当的安全系数.     

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。     

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。     

基于非线性规划的边坡稳定性分析条分法研究

针对边坡稳定问题,将边坡滑体划分为竖直条块或斜条块,将条块底面的作用力(包括法向力、剪切力)以及条块间的作用力(包括法向力、剪切力)作为未知变量,以边坡的稳定安全系数作为目标函数,结合条块的平衡方程、条块底滑面的屈服条件、条间接触面的屈服条件等约束条件,建立边坡稳定性分析的非线性数学规划模型,并使用优化算法求解全局最优的最大稳定安全系数。使用所提出的方法计算得到边坡安全系数具有下限解的性质。     

隧道群整体安全系数计算方法与应用分析

为解决地下相邻多隧道和多洞室的整体稳定性评价这一难题,吸收边坡强度折减有限元的优点,提出了基于强度折减技术的相邻隧道群的整体安全系数求解方法.该方法采用Mohr-Coulomb屈服准则,以洞间等效塑性应变贯通作为隧道群整体失稳的临界判据.洞群整体安全系数计算是通过搜索折减系数F,将岩土材料的力学强度参数(粘聚力c和内摩擦角ψ)按F值折减代人数值计算中,使计算模型的隧道洞间正好出现明显的贯通性等效塑性应变来实现.陕西牛角坪分离式双洞隧道按该法进行整体安全系数计算表明,该方法可以便捷客观地获得隧道群结构的整体安全系数,极大地方便了多洞结构的稳定性评价和开挖与支护设计优化.     

降雨渗流对边坡稳定性影响分析

基于饱和-非饱和渗流理论,利用数值仿真方法,模拟降雨条件下边坡渗流场的变化规律。再考虑渗流产生的孔隙水压力,对边坡的稳定性进行了分析,应用条分法计算边坡安全系数,并采用网格法搜索最危险滑移面。对不同降雨条件下边坡的安全系数和最危险滑移面进行了分析对比,为相关工程提供参考。     

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。     

降雨条件下的边坡稳定性分析

基于饱和-非饱和渗流理论,利用数值仿真方法,模拟降雨条件下边坡渗流场的变化规律.再考虑渗流产生的孔隙水压力,对边坡的稳定性进行分析,运用条分法计算边坡安全系数,并采用网格法搜索最危险滑移面.对不同降雨条件下边坡的安全系数和最危险滑移面进行分析对比,为工程实际提供参考.     

正交锚杆在边坡加固中的应用研究

以邵阳境内某二级公路左侧边坡为例，针对节理岩质边坡加固方案，提出了正交锚杆和格构梁组合体系，并结合有限差分数值计算程序，计算了不同锚杆长度比时，边坡的稳定安全系数数值。结果分析表明，正交锚杆长度比在1：2附近时，可显著的提高边坡的安全系数，这与锚固锚固原理相吻合。     

某暗挖小净距隧道施工方案优化及爆破施工安全研究

结合武汉市重点工程东湖通道团山隧道项目小净距隧道的工程实际,进行施工工序的优化,改交叉中隔壁法(传统CRD法)为优化后的交叉中隔壁法,提出拆除临时抑拱和中隔壁以利于大型挖机掘进的施工;将摩尔-库仑等面积圆屈服准则代替传统摩尔-库仑准则,建立小净距隧道施工工序优化的有限元分析模型,对不同施工工艺情况下,隧道开挖过程中岩土体受力情况进行了数值模拟分析。结果表明:优化施工工序满足应力应变要求。研究小净距隧道施工优化方案爆破开挖安全性,进行爆破动力响应的二维弹塑性时程分析;研究分析爆破震动作用下初衬动力反应,通过现场实测波形结果,评价按施工下部导洞前拆除临时仰拱的CRD法条件下围岩抗震动的安全性。从而顺利完成了施工,既降低了施工成本、又缩短了施工工期。该研究结果对今后类似小净距隧道的施工具有重要的指导意义。     

预应力锚索加固常张高速公路边坡稳定性的有限元评价

在进行公路边坡稳定加固时,采用预应力锚索。用极限平衡法对其稳定性作有限元评价时,由屈服函数的选用和确定开挖松弛区范围的位移法,得出了由屈服函数定义的边坡稳定安全系数。通过数值计算算例,对边坡稳定性进行评价。用该方法与力学结合计算出的与实验值相吻合。     

利用AutoCAD进行公路边坡稳定分析

利用AuotoCAD内置的VisualLisp二次开发环境开发的公路边坡稳定安全系数计算命令进行边坡稳定分析,可充分发挥AuotoCAD在图形处理、数值计算的强大功能,避免了手工设计时烦琐、重复的图形绘制和数值计算。