基于Morgenstern-Price法边坡三维稳定性分析

 工程中边坡滑裂面通常都是三维空间上的一个曲面,采用传统的二维稳定性分析方法对其进行分析与实际不符。Morgenstern-Price极限平衡条分法(M-P法)是最严密的边坡二维稳定性分析方法,将其拓展并引入边坡三维稳定性分析中。通过类似于M-P法的条间力假定,建立一种新的边坡三维稳定性分析方法—基于M-P法边坡三维极限平衡分析法。给出2个验证算例,与现有几种方法对比计算结果表明：该法不仅计算结果更可靠,而且力学模型更为严谨,计算公式简便且易于编程,可在边坡工程设计及滑坡治理中推广应用。     

一种改进的三维边坡稳定性分析方法

在现有的边坡稳定性三维极限平衡法分析的基础上,提出了一种改进方法,该方法考虑了条间作用力和底滑面剪切力方向对边坡稳定性的影响,在假定条柱分界面也处于极限平衡状态的条件下,通过每一条柱三个方向的静力平衡条件,推导出边坡稳定系数的计算公式。通过模型计算反映出边坡按二维和三维问题分析时的边界条件,并进一步证实了潘家铮先生提出的极大和极小原理。     

边坡稳定性分析的三维极限平衡法及应用

将二维Janbu条分法进行拓展，给出了一种三维极限平衡边坡稳定性分析方法。该方法对所有条块满足力与力矩平衡关系，可适用于任何形状的滑面，包括地质分层和水压力等复杂条件。该方法发展了传统条分法中只给出坡体总体稳定性系数的作法，根据滑面的几何特征，进一步分析了各条块独立的稳定性系数及各条块的潜在滑动方向。另外，该方法承袭了用二维Janbu法分析的优缺点。最后对一个实际滑坡进行了稳定性分析。     

边坡稳定分析的三维Spencer法

将边坡稳定分析中的二维Spencer法拓展到了三维。该方法对所有条块满足力的平衡以及整体力矩平衡,克服了其他方法中只适用对称问题的缺点,不需已知滑动方向,还可根据滑面的几何特征,进一步得到各条块局部的稳定性系数及其潜在的滑动方向。此外,给出了该方法的实现步骤,其算法的收敛性也较好。最后以不对称问题为算例,并与其他文献中的结果进行比较,验证了该方法的可行性和有效性。     

边坡稳定三维分析的极限平衡方法

介绍对边坡稳定分析三维极限平衡方法的一个新解法 ,它是二维Spencer法在三维条件下的扩展。该法保证了滑坡体三个方向的静力平衡 ,同时 ,还增加了一个整体力矩平衡条件 ,行界面的条间力不再假定为水平 ,条底的剪力方向也不假定为平行于主滑平面。考题和工程实例说明了其可行性和实用性。     

边坡稳定性的三维极限平衡分析方法及应用

边坡稳定性评价,特别是对于具有复杂几何特征的问题,应作为三维问题来处理。文中提出了一种评价边坡稳定性的三维极限平衡方法。该方法中滑面可采用４ 种类型：天然不连续面,剪切作用形成的球面,剪切作用形成的旋转椭球面和组合面。程序使用者可结合工程经验方便地确定可能的滑面,对工程上可能的多个滑动方向进行计算。同时可考虑地下水作用、地震等因素。水库库岸滑坡区分析算例表明,该方法及ＳＳＡ ３Ｄ 程序适合处理三维边坡稳定性评价问题。     

三维简化Janbu法分析边坡稳定性的扩展

对三维简化的Janbu法进行了扩展，使得离散后在同一行上的各条块在水平横向的安全系数相等以及在同一列上的条块在水平纵向的安全系数相等，得到不同行(列)的安全系数，最后通过各条块底滑面的几何特性与受力分析给出其独立的安全系数以及各条块潜在的滑动方向。该方法拓展了传统极限平衡方法只给出坡体总体安全系数的思路，可对坡体局部稳定性和潜在滑动方向进行判定。该方法可适用于任意形状的滑面，还可分析包括考虑孔隙水压力、地质体分层、上覆载荷以及地震力等其他形式的外载。     

对称边坡三维稳定性计算方法

提出一种适合对称或近似对称边坡的三维稳定性计算方法。首先,根据简单的平衡条件,假设三维滑面正应力的初始分布;然后,用含有2个待定参数的修正函数对其进行修正,根据三维对称滑体的3个平衡条件,导出含安全系数及待定参数的平衡方程组,进而化简为关于安全系数的3次代数方程;最后,得到三维安全系数的显式计算公式。该方法的优点是不需考虑条柱间具体的作用力、严格满足三维平衡条件、计算过程简单。算例分析表明,初始正应力的假设与修正函数的选择对最终安全系数结果的影响不大,从而可保证该方法的合理性与有效性。     

三维边坡稳定性极限平衡分析系统软件SLOPE3D的设计及应用

为了拓展三维极限平衡法在实际工程中的广泛应用，边坡稳定性分析可视化系统软件SLOPE^3D被研制和发展。它由前处理、极限平衡分析求解器和后处理3部分组成，前处理核心是构造三维边坡地质模型，后处理主要是计算结果分析和可视化图形显示。该系统将边坡工程地质信息三维可视化技术和稳定性分析有机地结合起来，由于其良好的用户界面和高质量的三维图形显示能力，使人们能够容易地将其应用到实际边坡工程问题中。     

运动单元法与边坡稳定性分析

运动单元方法通过引进单元运动分析,静力分析和优化极值分析,自动完成岩土工程剪切破坏区和最危险滑动面的搜索,在此基础上求得不同工程问题的极限值。该方法具有严格的数学力学基础,适用于各类地质条件,岩性和几何形状复杂的岩土工程的极限分析。运动单元法是一种分析岩土工程地基极限承载,挡土墙极限土压以及边坡稳定性的塑性极限分析方法。     

一个用于边坡稳定分析的通用条分法

介绍了通用条分法的基本方程。与经典公式的不同在于，它直接将条间力合力的大小和方向作为未知数，通过定义不同的条间力倾角函数，可以方便地模拟各种严格条分法，如Spencer法、Morgenstem-Price法以及基于力平衡的简化法，如不平衡推力法、陆军工程师团法、罗厄法等。方程的求解采用了Rapid Solver法，算例分析表明，通用条分法GLE具有较高的数值精度和实用价值，且方程形式简单、易于编程。     

三维边坡极限平衡分析中滑动体模拟方法比较

分别采用圆球、椭球以及非均匀有理B样条模拟边坡的三维滑动体,利用三维简化Janbu法计算给定滑动体的安全系数,采用混合粒子群算法搜索临界的滑动体及其对应的安全系数。对某两个典型土坡按不同模拟滑动体策略对计算结果的影响进行比较,并分析NURBS中不同跳动点个数的耗时及其对计算结果的影响。     

爆破振动作用下边坡极限平衡分析的等效加速度计算方法

 基于波动理论,研究边坡相同质点振动速度不同爆破振动频率下质点位移、振动加速度及边坡应力状态,结果表明相同质点振动速度下,边坡峰值振动位移与频率成反比、峰值振动加速度与频率成正比,而边坡体应力峰值基本相同,质点振动加速度与边坡体应力状态没有直接的相关性,振动频率越高,位移、加速度及应力峰值沿边坡深度变化越快;综合考虑振动频率、加速度及边坡体应力状态的相互关系,基于边坡体中相同峰值振动速度产生相同的峰值应力,得到由高频爆破振动波加速度向低频振动波加速度的转换方法,提出边坡极限平衡分析法的爆破振动等效加速度计算方法,为边坡施工期爆破动力稳定分析爆破荷载确定提供理论依据。     

严格三维极限平衡法

通过取整个滑体为受力体并基于滑面应力修正,实现满足所有6个平衡条件的严格三维极限平衡法。由此所导致的平衡方程组具有良好的数值特性,其Newton法不依赖于初值的选择。从理论上证明了解的存在性,对于?=0°的工况,还证明解了的唯一性,给出安全系数的显式表达式。数值求解时,通过化域积分为边界积分而无需再对滑体进行条分。新方法能够适应任意形状的滑面。     

边坡稳定性分析极限平衡法的简化条件

边坡稳定性分析极限平衡法在求解安全系数时，需要对条块间内力引入假定条件或某些平衡条件在求解时得不到满足。分析这些不同的假设条件对于计算结果的影响，建立一个满足极限平衡原理和合理性条件的数值优化模型。引入载荷系数，利用载荷系数与安全系数之间的单调关系，将模型的求解转化为求解一系列线性规划问题，算法中不存在数值收敛问题，且可以求出安全系数的全局最优解。通过对模型各个约束条件的变化来模拟引入的假定条件，以此探讨各种假定条件或静力平衡条件的缺失对计算结果影响及某些常用方法引入的假定条件可能带来的误差。     

边坡稳定极限平衡分析中的优化问题

为更好地理解、归纳边坡极限平衡稳定分析的步骤和过程,将目前边坡稳定分析中常规的极限平衡条分法、基于潘家铮极大值原理的局部安全系数法以及边坡临界滑动场方法等三大类方法进行系统比较分析和归类,并对每类双重优化问题予以表述、算例分析验证等,对极限平衡方法在边坡稳定分析中的应用予以总结。研究结果表明,归纳的三类双重优化问题有助于极限平衡方法在边坡稳定分析中的进一步应用。