地震作用下不定位块体动安全系数计算与评价方法的探讨

用块体理论分析方法中的矢量分析方法计算块体动安全系数,具体的研究思路是：首先输入构成不定位块体所需的结构面和临空面信息,然后根据有限性定理和可动性定理判断块体的有限性和可动性,在块体可动的基础上,再找出块体在自重和地震荷载共同作用下的滑动模式（脱离、单面滑动或双面滑动）,并求出块体在该滑动模式下的安全系数,通过循环所有的地震时刻,得到了动安全系数时程曲线。考虑到不同区间安全系数的权值,提出了一种新的动安全系数评价方法,对动安全系数的评价指标做了探索工作。     

岩质边坡稳定性时程分析下限法研究

基于动力学理论、塑性极限分析下限法理论、块体单元离散技术以及数学规划理论,提出了一种岩质边坡地震动力稳定性的时程分析下限法。首先使用块体单元离散岩质边坡,然后采用拟动力法原理计算块体单元形心的地震时程加速度,最终建立符合平衡方程、屈服条件、力边界条件的岩质边坡地震动力稳定性的线性数学规划模型,最后使用数学规划算法求解模型,获得地震作用下岩质边坡稳定性安全系数随时间的变化规律。相对于拟静力法只能得到单一的边坡安全系数值,本方法可以获得边坡安全系数的时程曲线和内力时程曲线。本方法概念明确、理论严谨、计算精度和效率高,可将其应用于岩质边坡的动力稳定性计算领域,为岩质边坡的抗震设计提供参考。     

拱坝坝肩抗震稳定分析

高拱坝坝肩抗震稳定分析是建于地震高烈度区的高拱坝抗震设计的关键课题之一。本文将传统的用于块体稳定分析的刚体极限平衡方法和有限元计算分析相结合，求解拱坝坝肩抗震稳定问题。具体作法是：有限元网格剖分时，尽可能布置有限元节点于拱坝坝肩的可能滑动块体表面。完成有限元静动力分析后，将块体表面各节点的静动应力进行积分，求出块体拱推力、作用于块体上的地震荷载等，然后由刚体极限平衡法求拱坝坝肩抗震稳定安全系数。上述方法的特点是能充分利用有限元和刚体极限平衡两种分析方法的优点，可以提供安全系数时程曲线，安全系数的定义与现行规范一致，易为设计人员所接受。     

工程岩体稳定与块体理论

对于与基础、开挖边坡以及地下硐室等岩石工程有关的岩体(工程岩体)的稳定分析方法,是随各种类型的岩体而异的。其中,块状岩体的特点是它由许多穿透整个岩体的不连续面所切割而成块体,其形状、大小各不相同,因而在荷载作用下具有特殊的变形破坏机理,不能用目前常用的分析方法处理。近年来,石根华和R.E.古德曼发展了一个新的理论——块体理论和分析方法来适应这种情况并在许多岩石工程中获得了成功的应用。 本文介绍块体理论的产生、发展,说明其主要任务及基本内容,并指出,这个理论的基础是全空间赤平投影法、块体有限性定理及块体可动性定理,这也是此理论的创始者最重要的贡献。本文最后就块体理论的基本特点和功能及其在岩石工程中应用的可能性作了简短的讨论。     

土质边坡动力稳定数值分析方法评述

回顾并分析了拟静力法、Newmark滑块法和有限元法这三种常用的土质边坡地震作用下稳定分析方法,认为一种合理的边坡地震稳定分析方法应该考虑多方面的因素,包括边坡土体动本构模型、孔隙介质波动理论、边坡地震动输入方式和边坡地震稳定性评价指标选择等方面。在探讨以上四个方面的研究现状及进展的基础上提出了基于静、动力有限元分析的边坡抗震稳定安全度评价方法。此方法可以求得边坡滑动特征点的动位移时程曲线、永久位移和动安全系数,并可综合此结果来判断边坡地震作用下的稳定性。     

IBE-PFE方法在某水电站泄洪洞出口边坡稳定分析中的应用

鉴于传统方法在含复杂结构面岩质边坡稳定分析中的局限性,引进分区有限元与块体界面元混合算法,验算边坡的稳定性。针对某水电站泄洪洞出口边坡地形地质条件和结构面分布特点,建立数值模型。采用分区有限元与块体界面元混合算法,并结合强度折减法,逐步降低不连续面抗剪强度,计算得出块体刚体位移和接触点对接触状态。根据块体刚体位移发生突变并结合滑动通道失效点对完全连通,确定了边坡的安全系数和破坏方式。结果表明:边坡稳定安全系数为1.80;边坡最可能以坡顶预设缝、坡脚预设缝以及f_(555)结构面为滑动通道发生失稳破坏。该方法具有准确确定边坡危险滑动面和安全系数的优点。     

基于块体理论的大型地下洞室围岩稳定性分析

在地下洞室的开挖过程中围岩大多以块体的形式发生失稳破坏,因而研究洞室围岩的不利组合以及关键块体的结构形式、失稳模式、稳定性等有着十分重要的工程意义。本文以西南某大型水电站地下洞室群开挖稳定性问题为例,根据关键块体理论的基本原理,对地下厂房洞室群围岩局部块体稳定性进行了系统研究,并提出了相应的支护措施建议。文章引入块体理论,介绍了基于块体理论的软件——uNwEDGE,结合该电站大型地下厂房厂区地形地质条件,研究不同结构面组合条件下洞室围岩的可能滑动形式及滑动安全系数,对地下洞室的围岩稳定性进行评价,从而为地下洞室的施工提供了有益的参考。     

考虑倾斜侧滑面的高陡岩质边坡块体稳定性分析

边坡稳定影响因素中较少考虑侧滑面对稳定性的影响。针对东庄水利枢纽水垫塘右岸区段高陡岩质边坡为研究对象,考虑坡内块体倾斜侧滑面的影响,采用ＡＮＳＹＳ软件模拟施工开挖和支护,并选用强度折减法对规范规定的三种工况下边坡的变形情况进行分析和整体稳定性评价。结果表明:坡内的潜在滑动块体在不支护的条件下,地震工况的安全系数均满足要求,正常运用工况和泄洪雾雨工况的安全系数不满足要求。采用系统锚索加固后,三种工况下的块体安全系数均满足设计标准。     

基于模拟退火的重力坝最危险滑动面全局搜索

为了弄清地震荷载作用下重力坝坝头部位的失稳规律,采用有限元非线性时程分析方法,得到重力坝在地震作用过程中的应力场,进而应用模拟退火算法进行重力坝临界滑动面的全局搜索。该方法可以在所有增量步的应力场中搜索出坝头区域的最脆弱滑动面,并得到与之对应的抗滑稳定系数及出现时刻。分析结果表明,重力坝在地震荷载作用下更容易向上游方向失稳。在一条特定的地震波作用下,即使调整了其幅值,坝头部位最危险软弱滑动面出现的时刻几乎仍是相同的,且同一时刻下滑动面形式非常相近。     

地下水封洞库围岩块体失稳矢量分析方法研究

基于对某地下水封洞库库区详细的地质调查和研究,运用块体理论评价围岩块体稳定性。采用块体理论分析方法之一的矢量分析法,分析出地下洞库各开挖面的可动块体,通过力学分析判别出可动块体中的关键块体,计算出其剩余下滑力和失稳形式。结果表明:此地下水封洞库稳定性较好,关键块体主要以结构面②、④单面滑动,且主要分布于洞室顶部。因此施工时应重点监测结构面②、④出露处,同时通过分析研究发现矢量法作为块体理论一种分析方法,能准确分析围岩块体稳定性,对地下水封洞库围岩稳定性评价具有一定的意义,但其在确定关键块体的具体位置,以及对于曲面洞壁块体稳定性分析均有待于进一步完善研究。     

重力坝深层抗滑稳定安全系数理论公式的新解法

提出滑块的分合性原则，把双滑块体系的抗滑稳定问题同单滑块的抗滑稳定问题联系起来；提出滑动系数概念，证明了滑动系数符合以重量为权的加权平均原则；以对水平滑面双滑块摩擦模型的研究为过渡，提出了重力坝深层抗滑稳定分析中由K1、K2求K的理论公式；论述了安全系数的介值原则，并以之对现行刚体极限平衡法中的三种方法进行了评判。     

微型桩群桩受力分布规律及破坏模式的试验研究

运用地质力学模型试验方法,完成了微型桩与滑坡体共同作用的大型物理模型试验,研究滑坡防治中微型桩的受力分布规律与破坏模式。试验结果表明：微型桩各排桩在滑坡滑动时同时受力,各排桩的受力分布情况基本相同。微型桩所受滑坡推力基本呈梯形分布,滑面附近土压力较大;第一排桩的桩前滑体抗力呈倒三角形分布,其余各排桩的桩前滑体抗力呈抛物线形分布;桩后滑床抗力较小,呈矩形分布;桩前滑床抗力主要分布于滑面附近。微型桩各排桩同时发生破坏,破坏区域位于滑面上下各3倍桩径左右的范围内,为弯曲与剪切相结合的破坏模式。     

高拱坝沿建基面抗滑稳定分析的研究

分析研究了拱坝沿建基面滑动问题的实质及在实际工程中发生的可能性。研究结果表明，在一定的几何与力学参数条件下，拱坝受水压和温度等荷载作用， 端推力确有使拱坝沿建基面滑动的可能。     

岩滩溢流重力坝抗震安全分析和评价

为评价岩滩重力坝抗震的安全性,建立了坝体和坝基的三维有限元模型;对地震工况下的坝体应力、位移分布,以及坝基面抗滑稳定安全系数和坝基深层抗滑稳定安全系数进行计算,并分析了坝基岩体变形对坝体抗滑稳定性的影响。结果表明,在设计地震荷载作用下,坝基面和深层抗滑稳定安全系数的最小值为4.08和7.3。坝段强度满足规范要求,大坝的抗震安全性满足规范要求。     

滑坡涌浪传播及翻坝过程数值模拟

将滑坡体概化为滑块,并给定其水下运动规律,利用UDF自定义函数对Fluent进行二次开发,模拟了滑块入水产生的涌浪性质,并分析了涌浪首浪传播及翻坝过程。仿真结果表明:若将滑坡概化为滑块,在给定水下运动形式下,产生的涌浪性质与孤立波类似,即涌浪只影响水面以下一定范围,对水底影响不大;涌浪顺水流方向的运动对动压起主要贡献;首浪在传播过程中涌浪波幅会减小而波宽会增大,且波高沿着传播方向其衰减速率在逐渐变小;滑块排挤的库区水体体积小于自身体积;小体积的滑坡对大库容的水库影响程度很小。对比分析不同体积滑坡激发涌浪翻坝的过程发现,滑块体积越大,激发的涌浪传播速度越快,高度越高,形成的翻坝流量越大,对下游的危害性越大。     

齿坎抗滑作用的模型试验研究

本文通过室内模型试验，研究了位于软弱地基中的重力式挡墙的抗滑稳定性和齿坎对挡土墙的抗滑作用。通过试验研究得出结论：由于齿坎的存在，可大幅度地提高挡土墙的抗滑稳定性，在软弱地基中尤为明显；当挡土墙达到滑动破坏时，齿前的土压力达到被动土压力值，而齿后的土压力接近于零；对于无齿挡墙，滑动破坏面位于基底表层的土体内。     

玛尔巴塞拱坝的破坏与拱坝上滑稳定分析

讨论了玛尔巴塞拱坝的垮与拱坝上滑稳定之间的统一性和相异性，分析比较了拱坝上滑稳定中的3种不同破坏形式，指出玛坝沿基岩内部上滑问题比一般沿基础接触面和周边缝的滑移复杂得多。强调对拱坝上滑问题应该给予足够的重视。     

那比重力坝4号坝段坝基加固措施优化研究

文章采用三维非线性有限元法,对那比水电站工程4号坝段的坝基抗滑稳定性进行研究,对比分析加固前后变位及应力的变化和三种加固方案下4号埂段坝基超载稳定安全系数.优化研究表明:4号坝段采用锚筋桩和固结灌浆加固处理措施后可以满足坝基抗滑稳定性要求,推荐采用长6 m间排距1.5 m×1.5 m的锚筋加固方案.     

基于块体加与块体减算法的岩石块体几何形态分析

本文提出以块体加与块体减算法进行复杂岩体的形态分析。块体加是在一个凹形或凸形块体的基础上，加上一个或多个体，使之成为更复杂的形体；块体减的含义则相反。采用提出的块体加与块体减的基本运算规则，面面相减与面面相加的算法，将运算后的面与顶点统一编号，并通过块体体积与各面面积的计算，实现了块体加与块体减算法。算例分析表明，该方法可以构造出复杂的块体形态，并可在实际工程分析中得到应用。