基于有限元强度折减法对某边坡支护的优化探讨

目前有限元强度折减法已经在边坡稳定性分析中得到了广泛的应用,但是锚索支护后边坡安全系数的还没有有效的定量计算方法,应用有限元强度折减法进行边坡支护设计的工作还未全面展开.通过折减土体及衬砌材料强度对某边坡的开挖前后及支护后的稳定性进行了评价,得到了各种情况下的破坏模式和安全系数.提出了一种计算边坡合理支护参数的新方法:将所有材料强度折减至规范规定的安全系数,再不断地减弱支护参数,使边坡达到濒临破坏的极限状态,此时的支护参数是能满足规范要求的最优的支护参数.本文的研究方法对类似边坡工程的设计具有一定的参考意义.     

极限平衡法在某水电站边坡稳定性分析中的应用

通过运用三种常见的极限平衡法对某工程边坡稳定性进行计算,得到边坡潜在滑面以及边坡安全系数,对边坡的稳定性进行评价,并结合强度折减法计算结果进行对比分析。     

基于ANSYS的边坡稳定性强度折减有限元分析

介绍了一种基于有限元强度折减法的边坡稳定性分析方法,讨论了该方法的基本原理、安全系数的物理意义、屈服准则和流动法则的选用及边坡破坏的判据等。算例通过不断折减边坡强度参数,代入有限元程序进行边坡稳定性计算,直至计算不收敛时的折减系数即为边坡的安全系数。结果表明：随着折减系数的不断增大并达到某一数值时,边坡内塑性应变自坡底向坡顶逐渐贯通,边坡达到极限状态,此时的折减系数即为安全系数,有限元强度折减法对边坡稳定性分析具有良好的适用性。     

利用有限元强度折减法分析岩质边坡的稳定性

基于有限元强度折减法,利用ANSYS有限元软件,对岩质边坡在地应力作用下进行了稳定性分析。选用D-P屈服准则,以边坡的位移计算不收敛及塑性区贯通作为边坡失稳判据,得到边坡的安全系数及破坏滑动面。通过与成熟的极限平衡法做比较,证明边坡稳定性安全系数是合理的,从而也说明强度折减法在岩质边坡稳定性分析中的优越性。     

基于动态和整体强度折减法的边坡稳定性分析

 基于强度折减法的边坡稳定性评价只能获得静态单一的安全系数。为获得边坡渐进失稳过程中的稳定性状况,提出基于动态和整体强度折减法的边坡动态稳定性评价方法,利用动态强度折减法搜索出渐进扩展的滑动面,并结合整体强度折减法计算安全系数的优势,在边坡渐进失稳过程中计算动态安全系数,从而实现对边坡失稳全过程的分析和调控。首先,利用动态强度折减法确定出一系列扩展的滑动面,然后,在每一步折减中降低滑动面的强度参数,随后采用整体强度折减法计算此刻的安全系数。最后进行滑动面扩展–安全系数的对应分析,根据安全系数的动态变化规律对边坡进行稳定性评价和支护。两实例计算表明,动态强度折减法获得的滑动面与实际监测数据相吻合,合理反映边坡(滑坡)的变形破坏特征。利用动态和整体强度折减法的各自优势,获得边坡渐进失稳过程中的一系列动态安全系数,更利于边坡的稳定性判断及支护措施建议。相比于极限平衡法,动态强度折减法也更适合于非均质边坡的稳定性评价,能搜索出正确的潜在滑动面。     

基于边坡支护方式的有限元分析

结合汉中边坡工程,建立ABAQUS有限元模型,利用ABAQUS有限元强度折减法,分析边坡的稳定性,通过不断的调整折减系数,最终获得边坡的安全系数;然后通过比较不同计算方法所得到的安全系数,发现几种方法所得结论几乎吻合,从而证实了abaqus在边坡稳定分析中应用的可行性;最后通过方案比选,给出了合理的支护方式。     

强度折减有限元法分析边坡稳定性的精度探讨

对强度折减有限元法分析边坡稳定性中的精度进行了探讨.对比分析表明:边坡安全系数随着剪胀角ψ的增大略有增大,但总体上可以忽略不计,有限元计算中,可取ψ=0°进行边坡稳定性分析;弹性模量E和泊松比ν对安全系数基本上没有影响;采用位移是否突变和塑性区是否贯通作为边坡的失稳判据,对比前后计算步骤中的位移和塑性区特性,可以减少或消除非确定性因素对安全系数的影响;计算模型的边界范围大小,需根据具体边坡的变形需要来确定,其大小应足以让边坡的破坏滑动面自由发展.通过算例分析表明,在采用合理的失稳判据条件下,用有限元强度折减法得到的边坡安全系数与极限平衡法的结果相当,说明采用强度折减有限元法分析边坡稳定性是合理可行的.     

基于动态和整体强度折减法的边坡稳定性分析

基于强度折减法的边坡稳定性评价只能获得静态单一的安全系数。为获得边坡渐进失稳过程中的稳定性状况,提出基于动态和整体强度折减法的边坡动态稳定性评价方法,利用动态强度折减法搜索出渐进扩展的滑动面,并结合整体强度折减法计算安全系数的优势,在边坡渐进失稳过程中计算动态安全系数,从而实现对边坡失稳全过程的分析和调控。首先,利用动态强度折减法确定出一系列扩展的滑动面,然后,在每一步折减中降低滑动面的强度参数,随后采用整体强度折减法计算此刻的安全系数。最后进行滑动面扩展–安全系数的对应分析,根据安全系数的动态变化规律对边坡进行稳定性评价和支护。两实例计算表明,动态强度折减法获得的滑动面与实际监测数据相吻合,合理反映边坡(滑坡)的变形破坏特征。利用动态和整体强度折减法的各自优势,获得边坡渐进失稳过程中的一系列动态安全系数,更利于边坡的稳定性判断及支护措施建议。相比于极限平衡法,动态强度折减法也更适合于非均质边坡的稳定性评价,能搜索出正确的潜在滑动面。     

可靠度理论在岩质边坡楔形体破坏反分析中的应用

以可靠度理论为基础,分别对以安全系数和破坏概率为目标的反算法进行讨论。根据楔形体破坏极限状态函数,运用Monte Carlo方法对一核电工程基坑边坡楔形体破坏进行反分析,用破坏概率表征破坏边坡的临界状态,指出以临界安全系数为目标的反分析法存在的不足,认为直接以破坏概率作为反算目标更为简单合理,并结合工程实例讨论黏聚力和内摩擦角的变异系数、截尾位置、相关系数等参数设置对反算结果的影响。研究结果表明,采用反算法得出的结构面抗剪强度值更符合实际,对工程实践具有指导意义。     

基于强度折减有限元法分析边坡稳定性

将大型有限元软件ABAQUS与强度有限元法相结合,采用特征点位移增量的突变及塑性区的贯通作为边坡失稳破坏准则,对边坡失稳过程进行了数值模拟与分析。当边坡上特征点的位移发生突变和塑性区贯通时,边坡处于临界破坏状态,此时的折减系数即为边坡的最小安全系数。通过算例分析,并与Slope软件计算得到的安全系数进行了对比,验证了该方法的合理性与可行性。同时,利用ABAQUS的后处理功能,对边坡的失稳破坏过程进行了数值模拟,分析了边坡破坏机制和破坏阶段。     

土坡稳定分析最小折减安全系数评价体系研究

借助简单均质土坡安全系数精确解析式,采用最优化方法的枚举法搜索最小可靠指标βmin和安全系数Fsmin(及对应的可靠指标βFmin)。对安全系数法和可靠指标法两大评价体系以及βmin和βFmin的相互关系和差异性等方面进行了例证比较分析,同时揭示了传统条分法(GLE法)计算值的保守性以及在某些滑弧出现反翘(即存在被动土体区域)情况下对滑弧形状的判断失误。考虑土性参数分布类型及变异特征的影响,利用Monte-Carlo法求解各个假想滑弧的安全系数Fsi和失效概率Pfi,并以Pfi对Fsi进行折减(定义为折减安全系数FsRi=Fsi(1-Pfi))建立了以最小折减安全系数FsR=min(FsRi)为评价标准的边坡稳定联合评价体系。通过典型算例证明该评价体系与文献中的二元指标体系有很好的一致性。     

Rosenblueth方法在斜坡稳定性概率评价中的应用

介绍了Rosenblueth矩估计方法的基本原理及在斜坡稳定性概率评价中的应用。给出了斜坡的安全系数，可靠指标和破坏概率。这种方法可有效地将传统安全系数与概率分析相结合，使其相互补充，为建立斜坡稳定性安全系数与可靠度相结合的二元指标评价体系，提供了一种好的方法，以若村滑坡为例进行了计算，结果与实际相吻合。     

基于模糊随机理论的边坡可靠度分析

边坡工程中同时存在模糊性和随机性,应进行边坡稳定的模糊随机可靠度分析。采用可靠度分析的蒙特卡罗法对土体参数进行随机抽样,并对样本值进行模糊随机处理,得到土体变异系数。考虑到变异系数的变化对边坡可靠度的影响,由程序计算得到不同变异系数对应的失效概率和可靠度指标。研究表明,进行边坡稳定分析时应综合考虑安全系数和可靠度指标,可靠度随土体变异系数的增大呈减小趋势。     

土体抗剪强度指标变异水平对边坡稳定安全系数取值的影响

针对传统的边坡稳定极限平衡方法不能考虑土体抗剪强度指标变异性影响的问题,基于极限状态的概率分析原理,采用 Monte-Carlo 法对均质路堤边坡的稳定性开展了可靠度计算,讨论了稳定安全系数一定的条件下边坡失效概率随土体抗剪强度指标变异水平的变化规律,分析了安全系数与边坡可靠指标的对应关系及其随土体抗剪强度指标变异水平的变化特征。研究表明：边坡可靠度受土体抗剪强度指标变异性影响显著,呈现出随土体抗剪强度指标变异水平提高而急剧减小的趋势;为保证边坡具有相同的可靠性,安全系数的取值应与土体抗剪强度指标的变异性相适应,据此提出了基于可靠指标和土体抗剪强度指标变异水平的安全系数取值原则及其对应的三参数函数关系式。     

基于遗传算法的土坡三维可靠度分析

 边坡稳定分析的三维安全系数方法和三维可靠度分析方法一般均需人为给定一个与滑坡体宽度相关的参数或仅针对固定三维滑面进行分析计算。由于这样计算得到三维安全指标并不是最小值，因此难以反映边坡真正的安全度水平。引入随机场局部平均计算模型，考虑土性参数的空间相关性，边坡存在一个最小可靠指标对应的三维滑坡形态，这为采用优化方法进行土坡稳定三维可靠度分析奠定基础。对最小三维可靠度指标与三维临界滑面存在的缘由进行分析。遗传算法是一种优秀的全局寻优算法，可以有效解决边坡稳定分析临界滑面搜索问题。引入土性参数的空间相关模型，结合边坡稳定的三维简化毕肖普方法，直接以边坡稳定的三维可靠度指标为优化目标，建立基于遗传算法的边坡稳定三维可靠度分析方法。该方法无需滑坡宽度的假定，可以得到真正的边坡稳定三维可靠指标及对应的三维临界滑面。算例说明该方法的有效性。     

重力坝深层抗滑稳定可靠度分析研究

为了解决三维安全系数在现有的重力坝设计规范中无法参照的问题,利用基于塑性极限分析理论的三维边坡稳定分析方法对重力坝抗滑稳定的安全系数进行了求解,并且采用Rosenbleuth法计算求解了可靠度指标,从而对重力坝深层抗滑稳定的可靠性进行了研究分析。算例和工程实例表明,通过可靠度指标可以对三维边坡的稳定性从失效概率方面加以解释说明。     

208高速公路集丰段边坡稳定可靠性研究

用传统的安全系数法对208高速公路集丰段路基高边坡的稳定性进行了分析，并计算了边坡安全系数，采用灌砂法测量路基的压实密度，并计算了边坡结构可靠指标，由传统安全系数法和可靠性分析方法的结果得出该路段边坡非常稳定的结论。     

地下水位线对土坡稳定的影响分析

边坡稳定安全系数受到多方面因素的影响，地下水位线的位置对边坡稳定的影响较大。通过对各种边坡模型的计算分析表明，地下水位变化对边坡稳定性的影响是有一定的规律的，地下水位在距坡脚3/10～4／10坡高范围内变化时对土坡的稳定安全系数影响不大。随着地下水位线的升高，边坡的稳定安全系数线性减小，可能发展为整体滑动破坏。     

边坡稳定的模糊随机有限元可靠度分析

边坡工程中同时存模糊性与随机性,应进行边坡稳定的模糊随机可靠度分析。在边坡稳定的随机有限元可靠度分析的基础上,提出了边坡稳定的模糊随机有限元可靠度的敏感性分析方法,它可以利用随机有限元分析的相应程序,能同时考虑参数的模糊性与随机性,能同时求得边坡的模糊可靠指标及模糊滑面位置。该方法利用了随机有限元敏感性分析的结果,在模糊截集上只需进行两次随机有限元分析即可求得该截集上可靠指标的极值,因此计算效率较高。算例分析表明:随着参数变异系数的增加,边坡的模糊可靠指标明显减小;对于均质土坡,模糊滑面的位置相对集中,形成模糊滑带;对于非均质土坡,模糊滑面的位置受边坡破坏机理的影响,参数的微小变异可能导致滑面位置发生较大变化。