蝴蝶突变理论在边坡稳定性评价中的应用

建立了黏聚力、内摩擦角、边坡倾角、孔隙水压力比四个影响因子综合作用下的边坡稳定性蝴蝶突变模型,并对25个边坡的稳定性进行模糊综合分析与评判。研究结果表明:用蝴蝶突变模型判断边坡稳定性避免了传统判断方法的主观性,且判断方法简单,判断结果客观准确,具有一定的推广价值;蝴蝶突变模型控制变量维数多于折叠突变模型、尖点突变模型、燕尾突变模型,使得其在分析边坡稳定性上具有一定优势。     

突变理论在某重力坝建基面失稳判据中的应用研究

对比分析了重力坝沿建基面失稳的位移突变判据、塑性区面积突变判据、塑性应变能突变判据三种判据的合理性,通过工程实例对折叠突变模型、尖点突变模型和燕尾突变模型的计算结果和可行性进行了比较分析,提出了基于理想弹塑性有限元计算的重力坝沿建基面失稳判定方法。结果表明:用塑性区面积突变判据或塑性应变能突变判据进行重力坝沿建基面的稳定性判定比采用位移突变判据计算结果更为合理;用尖点突变模型和燕尾突变模型进行重力坝沿建基面的稳定性判定计算比采用折叠突变模型结果更为合理;采用尖点突变模型的计算量比燕尾突变模型小很多,是研究重力坝建基面失稳的较合理有效的突变模型。     

基于突变理论的边坡安全系数自动搜索方法及应用分析

为解决搜寻强度折减系数与边坡位移关系曲线突变点数值计算量大、主观性较强等问题,基于尖点突变理论,提出边坡安全系数自动搜索方法,以Fortran语言和FLAC 3D数值计算软件为平台,开发了适用于自动搜索边坡安全系数的计算程序。将该方法应用于边坡实例的稳定性研究,讨论了各种评判标准所得安全系数的大小差别,并与极限平衡法计算的安全系数进行对比分析。结果表明:自动搜索边坡安全系数的计算程序能快速定量找到边坡临界稳定的突变点,提高了边坡稳定性分析的准确性和计算工作效率;计算结果与边坡规范推荐的极限平衡法所得的结果对比误差较小,并且对于未知滑动面边坡,极限平衡法得出的滑动面位置与该方法所得安全系数下对应的塑性区贯通区域基本一致。文中方法为边坡稳定性评价提供了有益借鉴。     

基于地震超载法的土质边坡稳定性分析

随着中国基础设施项目的不断展开,在水利、公路、桥梁等工程中都会遇到各种复杂的边坡问题处理。文章以某边坡为研究对象,采用三维数值分析方法,建立数值仿真模型,计算并分析地震作用对土质边坡稳定性的影响和失稳原理。基于地震超载法计算不同地震水平加速度下该边坡的安全系数,验证边坡稳定性,研究成果对地震作用时土质边坡的稳定性分析具有一定的指导意义。     

基于Phase2的强度折减法土质边坡稳定性研究

基于Phase2有限元软件强度折减法,根据塑性区贯通以及特征点位移突变两个判据分析土质边坡的稳定性。依据地基塑性区开展深度和数值模型下部边界深度之间的关系,根据模拟塑性区的贯通情况确定土质边坡边界的范围。采用Mohr-Coulomb模型和Duncan-Chang模型模拟不同折减系数下监测点的位移,结果表明:Mohr-Coulomb模型强度折减法得到的安全系数与极限平衡法得到的安全系数相同,建议采用Mohr-Coulomb模型强度折减法确定安全系数;当折减系数在一定范围内时Duncan-Chang模型计算得到的位移值比Mohr-Coulomb模型计算得到的位移值更符合工程实际,建议采用Duncan-Chang模型强度折减法确定变形场。     

模糊四元联系数在土质边坡稳定性评价中的应用

针对影响土质高边坡稳定性因素的复杂性和模糊性这一问题,将模糊四元联数与边坡稳定性评价相结合,提出了一种新的边坡稳定性计算方法,并利用该方法对燕麦沟边坡进行稳定性评价.分析结果表明,该方法能较全面地考虑边坡多参数的影响,能使边坡稳定性评价更全面、更符合实际,是一种适用于土质高边坡稳定性分析的合理算法.     

基于实测资料的边坡稳定性评价突变模型

基于边坡失稳机理及特征，结合基于实测资料的统计模型，利用突变理论推导了边坡稳定的尖点突变模型和边坡稳定判据表达式．算例结果表明，该方法可行．     

地震动力作用对土质边坡稳定性的数值模拟分析研究

岩土边坡地震滑坡在我国黄土地区时长发生,造成严重的地震滑坡、震陷等地质灾害。文章结合实际工程边坡建立模型,计算土质边坡在地震作用下的动力响应规律及稳定性,分析地震结束后边坡的水平和竖向位移、边坡上关键点的位移、速度、加速度时程变化,得出边坡的稳定性和承载能力结论。所得成果对于指导实际土质边坡设计施工具有一定指导意义。     

地震作用下土质边坡的动响应有限元分析

随着中国国民经济的不断提高,水利、公路、桥梁、隧洞等工程建设中关于边坡安全稳定性问题非常突出,文章在基于地震影响下边坡稳定性的研究现状为理论基础,选取代表性边坡,采用有限差分法,建立FLAC3D三维数值模型进行仿真模拟,计算并分析地震作用对该土质边坡稳定性的影响及其破坏机理,研究其动力响应规律,所得计算成果对设计指导具有一定的参考意义。     

土体的结构性对边坡突变失稳影响研究综述

结构性土具有胶结、大孔隙的特点,以该土质为主的边坡在变形与破坏过程中表现出与一般素土边坡明显不同的特性。目前,有关结构性土岩土本构关系的研究在国内外尚处发展阶段,用于理论分析及具体工程指导的岩土模型均不成熟,更未达成共识,造成了结构性土坡稳定性的研究无法深入开展,存在较大局限性。针对这一问题,对国内外有关结构性土坡稳定性的研究进行了总结,对其中以黄土、花岗岩残积土等代表性结构性土为研究对象的室内外边坡试验、理论公式推导等进行了重点分析。归纳了以数值模拟为主的结构性土坡研究存在的应用局限性较大、边坡失稳特征反映不完整等问题,并提出引入突变理论来分析该类边坡失稳问题的方法,为结构性土坡稳定性研究的发展方向及研究重点提出了相关建议。     

基于尖点突变理论的土质边坡稳定性分析

边坡稳定性判断历来是工程的重点内容,通过实用化的正交设计原理进一步对边坡试验方案进行优化,采用黏聚力c、内摩擦角φ、坡角β、坡高H、容重γ、以及孔隙水压比γw六类因素以及相对应的五水平进行试验,然后通过强度折减法计算边坡的安全系数大小,最后通过用尖点突变理论中的突变级数法进一步判断分析边坡稳定性,发现单一基于有限元强度折减法计算安全系数的值来判断边坡稳定性的局限性,从而得出基于尖点突变理论与有限元强度折减法综合判断边坡稳定性的准确性、实用性。     

基于尖点突变理论的非均质土坡失稳判据分析

为避免失稳判据的主观人为性,将非线性突变理论运用于非均质边坡稳定性评价中。结合工程算例建立非均质土坡数值计算的力学模型,采用强度折减有限元法对土坡进行稳定性分析,通过建立坡体内部水平方向最大位移与强度折减系数的尖点突变模型,将失稳判据量化为一个确定的突变特征值,比较各级强度下的水平最大位移突变特征值与0的关系确定土坡稳定安全系数,并将所得结果与塑性区贯通判据、计算不收敛判据及Spencer法计算结果进行对比分析。结果表明:以尖点突变模型为失稳判据能确定出土坡稳定形态与强度折减系数的定量关系,展现土坡失稳过程的突变性,其物理意义明确,计算结果客观,求解出的安全系数精度较高。该失稳判据为非均质土坡稳定性分析的较优判据。     

剪胀角对分层边坡稳定性的影响

利用有限元软件ABAQUS,采用强度折减法,对不同层数、不同材料、不同高度的分层边坡剪胀角进行折减,分析了剪胀角对分层边坡稳定性的影响。结果表明,对分层边坡,任意土层的剪胀角进行折减时,安全系数Fs随着剪胀角的增加而增大,增大的幅度逐渐减小,其变化规律不受土层材料、高度、层数的影响。与边坡整体的剪胀性相比,单层土的剪胀性对Fs的影响要小,且边坡上层土层的剪胀性对边坡稳定性的影响较大。随着剪胀角的增大,边坡位移趋势越加明显,且塑性区的范围逐渐扩大,滑弧半径增大,安全系数随之增大。在实际工程中,宜对分层边坡整体的剪胀角进行折减并慎重取值。     

土钉支护边坡影响因素试验分析

为了分析土钉支护参数对边坡稳定性的影响,基于室内土工试验,建立了边坡坡角为60°的模型,试验研究了荷载作用下,土钉长度、土钉倾角、土钉数量、土钉位置等4种参数对边坡坡顶沉降、边坡滑坡模式的影响。结果表明:土钉在坡中位置时,随着土钉长度的增加,边坡的稳定性增加,但是当土钉在坡顶和坡脚位置时,土钉长度对边坡稳定性影响较小;随着土钉倾角的增大,边坡稳定性呈先增后降的趋势,土钉倾角为50°时边坡稳定性最好;土钉数量减少,边坡稳定性明显降低;土钉在边坡的位置对支护效果影响较大,当土钉处于坡中位置时,边坡极限承载力最大,沉降与荷载曲线呈线性关系,表现出“渐进性”破坏。通过计算分析发现,土钉处于坡中位置时边坡的安全系数最大,比较试验与数值模拟结果也证明了土钉在坡中位置对边坡的稳定性影响最大。     

基于FAHP和K-Means聚类的边坡稳定性模型

为了解决实际工程中边坡安全系数不能准确描述边坡状态的问题,基于定性分析和定量分析相结合的思想,运用FAHP法和K-Means聚类算法,通过对滑坡样本的关键因素进行评价和聚类得到各因素的聚类中心,再通过构建联系数向量的方法,建立基于FAHP和K-Means聚类的边坡稳定性模型。根据边坡中的关键性因素运用基于FAHP和K-Means聚类的边坡稳定性模型完成对未知边坡样本进行预测。将该模型应用于新建南昌到赣州铁路客运专线项目,结果与实际情况相符合,避免了实际工程中单纯考虑边坡安全系数来确定边坡状态的局限性。通过构建基于FAHP和K-Means聚类的边坡稳定性模型,揭示了高度、边坡角、孔隙水压力比等因素与边坡稳定性的非线性关系,此模型可以为边坡的设计、施工、监测提供参考。     

基于尖点突变理论及Spearman秩次检验的基坑稳定性分析

基坑的稳定性评价及预测分析,能及时反馈基坑的变形动态,对基坑工程的安全评价具有至关重要的作用。利用尖点突变理论及Spearman秩次检验对基坑的稳定性进行分析,并利用AR(1)模型剔除基坑原始变形序列的相关性,以探讨数据相关性对基坑稳定性分析结果的影响;随后,再利用灰色模型对基坑的变形进行预测,以分析基坑变形的发展趋势,验证稳定性分析的准确性。经实例检验,结果表明:尖点突变分析与Spearman秩次检验的稳定性分析结果一致,均得出基坑变形将趋于稳定,且剔除基坑变形序列的相关性将使稳定性分析结果趋于保守和安全;同时,灰色模型外推4个周期的变形均呈减弱趋势,与稳定性分析结果相符。通过上述3种分析方法能从不同方面对基坑的稳定性进行评价及预测分析,具有较好的一致性,为类似工程实践提供了一定的参考依据。     

土坡失稳破坏机理浅析

通过改写的边坡稳定分析程序,对单个特定圆弧,分析土坡坡度、上下游水位及圆弧中心角等多种因素变化时,对边坡下方部分土体滑动安全系数变化的影响。研究结果表明,存在安全系数局部小于整体的情况,并且当坡度越陡时,边坡更容易出现坡脚处土体首先滑动而非整体失稳破坏。同时,在土坡稳定分析条分法计算过程中,考虑采用反向递推模式进行土条累加计算更为合理。     

基于均匀设计的边坡敏感性灰色关联分析

传统的敏感性分析方法试验次数多,不能够反映边坡破坏的非线性规律。采用均匀设计对边坡稳定性进行数值试验,用灰色关联模型对试验结果进行数据处理,可以减少试验次数,并能用非线性的数据评价模型来分析试验数据。以一均质土坡为例,选取容重、内摩擦角、粘聚力、坡角、地震加速度等5个因素进行数值试验和灰色关联分析。结果表明,在抗震设防烈度为7度以下的均质土坡或松散堆积体岩土质边坡中,各因素对稳定性的关联度大小依次为粘聚力、内摩擦角、地震加速度、重度以及坡角。