有限元极限平衡法与强度折减法在边坡稳定性分析中的对比

基于有限元极限平衡法和强度折减法,对比分析了澳大利亚计算机应用协会所使用的三类边坡稳定性考题,用于定量评价这两种有限元法的计算精度。研究结果表明,对于均质及多层土边坡,有限元极限平衡法与强度折减法的计算结果较为接近,而对于含软弱夹层的边坡,有限元强度折减法计算所得的安全系数明显偏小。研究结果对提高边坡稳定性的计算精度具有重要意义。     

有限元重度加大法与强度折减法的对比分析

在边坡算例的基础上,分别应用有限元强度折减法和有限元重度加大法进行安全系数的计算,并将计算结果与极限平衡法结果相对比.结果显示:有限元重度加大法的结果要大于有限元强度折减法计算的结果.边坡高度较矮时,二者的结果相差比较大;当坡度较大,边坡高度较大时二者计算结果基本相同.边坡坡度大于等于1∶1.5时,可以采用重度加大法方...     

坡向加速度法在边坡稳定分析中的应用

边坡稳定是一个经典而普遍的岩土力学问题,也一直是岩土工程分析的热点。为克服强度折减法中折减系数与工程实际强度不符的失真现象,真实反映边坡地震动载失稳的实际情况,通过引入坡向加速度,提出一种操作简单、物理意义明确的边坡稳定计算方法,即坡向加速度法。该方法通过不断增加坡向加速度直至边坡失稳为止,由极限平衡的思想求得安全系数。通过算例,将该方法与传统极限平衡法和有限元强度折减法进行对比,对强度变化敏感性进行分析。结果表明:坡向加速度法计算所得的安全系数与极限平衡法所得的安全系数非常接近,塑性区与强度折减法塑性区基本一致,计算结果准确,而且操作简单无需假设滑动面;与坡向离心法相比,坡向加速度法计算得到的安全系数更精确且适用于非均质的边坡稳定分析,说明该方法在边坡稳定分析中的适用性和优越性。因此,可将坡向加速度法应用于边坡稳定性分析,其结果可供工程应用参考。     

边坡稳定性分析计算方法对比分析

分别用刚体极限平衡法、有限元强度折减法和重力加载比例法对同一典型边坡进行对比分析。计算结果表明,不同计算方法得到的结果不同,有限元强度折减法与重力加载比例法结果较为一致,刚体极限平衡法计算结果较低,但3种方法评价结论及对潜在失稳区域的判定一致。建议在运用有限元强度折减法时,采用多种判据因子进行边坡安全系数综合评判以提高其精度。     

含软弱夹层库盆边坡稳定分析方法探讨

极限平衡法与有限元强度折减法是目前边坡稳定分析计算中常用的两种方法。以中东某混合坝边坡稳定计算为例,该混合坝基础内存在软弱夹层,采用极限平衡法与有限元强度折减法对边坡稳定性进行计算,总结分析两种方法的计算结果及差异,并对分析方法进行探讨。结果表明:极限平衡法和有限元强度折减法求解得到的安全系数较为接近,均可对含软弱夹层边坡进行模拟。     

本构模型对边坡稳定有限元分析的影响

基于有限元强度折减基本原理,采用有限元软件ABAQUS自带的Mohr-Coulomb塑性模型、Drucker-Prager模型以及Duncan-Chang非线性弹性模型,分析了不同本构模型对边坡稳定性计算结果的影响.结果表明:基于有限元强度折减法得到的安全系数与传统的极限平衡法计算结果相差不大,但极限平衡法的结果略偏小.     

有限元强度折减法在边坡稳定性研究中的应用

文章阐述了有限元强度折减法的原理和强度折减法破坏准则,通过对实际工程的计算,对其结果进行比较、分析,证明了有限元强度折减法和极限平衡法其安全系数意义的一致性.得出了收敛准则和特征点位移准则破坏判据的一致性,同时验证了坝顶特征点位移判据的正确性.     

复杂渠坡稳定性分析方法比较

目前边坡稳定性分析方法主要有刚体极限平衡法、有限元极限平衡法以及有限元强度折减法3种.为了分析这3种方法以及不同屈服准则在边坡稳定计算中的差异性,以南水北调工程中某典型复杂渠坡为例进行比较计算.结果分析表明,3种计算方法所得渠坡稳定安全系数相近,其中强度折减法中不同的屈服准则对计算结果影响较大.鉴于M-C准则在应力空间中屈服面棱角会对数值计算稳定性产生影响,建议优先采用与M-C准则相匹配的D-P3或D-P4作为强度折减法的屈服准则,由此计算得到的边坡稳定安全系数合理,且参数折减时能保持计算过程具有良好的稳定性.     

基于强度折减法的鲁基厂水电站厂区边坡稳定分析

采用弹塑性有限元强度折减法对云南省鲁基厂水电站厂区边坡进行了稳定分析,并采用极限平衡方法对计算结果进行了验证.计算结果表明:在参数取值与计算模型一致的情况下,2种方法计算所得安全系数基本吻合,均能满足现行规范的要求,设计采用的支护方案及加强措施能保证边坡的安全稳定.同时简要地介绍并讨论了强度折减法的基本原理及锚固支护计...     

有限元强度折减法应用的几个问题及拓展

随着计算机技术的发展,有限元强度折减法作为边坡稳定性分析的重要工具日益得到重视。介绍有限元强度折减法的应用和发展现状,以及强度折减法的原理。采用有限元强度折减法对网格密度、坡型、斜坡变形及破坏机理进行了研究,并与极限平衡法进行了对比。结果表明:有限元网格密度越大与极限平衡法越接近;不规则坡形会降低斜坡稳定性;采用强度折减法可以清楚地展示斜坡的破坏过程和机理,为预测和监控斜坡土体破坏提供了一条新的途径。     

土石坝边坡稳定性分析的应用研究

极限平衡法结合有限元强度折减法分析、计算边坡稳定是一种趋势,对两种方法进行了比较计算,有限元强度折减法是基于真实应力场的计算方法,能够自动寻找最小安全系数以及相应的滑动面。     

联合运用改进的极限平衡法和动态规划法分析边坡稳定性

为了解决边坡关键滑动面全局优化处理问题,将动态规划理论引入基于有限元的改进极限平衡法。与工程上被广泛认可的一般极限平衡法比较表明,本文提出的方法可以获得更好的近似解甚至是整体最优解,关键滑动面更符合工程实际,有效地克服了传统边坡稳定分析方法的不足;与目前国内外同类方法相比具有明显的优越性,丰富了边坡稳定分析和确定关键滑动面的方法和理论。     

成层土质边坡稳定性极限曲线法

滑移线场理论在非均质边坡稳定性分析中的单独应用还未见相关报道,提出了基于该理论以土坡变形情况评价成层土坡稳定性的极限曲线法。该法是求有重边坡极限荷载的逆过程,是强度折减法的对偶过程。以极限稳定状态下坡面曲线与原坡面线相交为变形破坏准则,定义了安全度(DOS)和破坏度(DOF)2个稳定性评价指标。将均质土体的特征线法方程组拓展为成层土体情形,原方程组为其特例;依据将土层分界面看成特殊应力间断面的观点,研究了滑移线在土层分界面发生折射的条件与公式。相对于传统方法,该法不必假定和搜索滑裂面。7个成层土坡实例计算结果证明了变形破坏准则的正确性,DOS,DOF与安全系数的评价结论一致,表明该法对成层土坡具有一定适用性。     

考虑渗流和膨胀变形的强度折减三维有限元法

在探索多场耦合理论基础上,研制出了一个考虑渗流场和膨胀变形对应力场作用的三维强度折减有限元程序。通过与传统极限平衡法分析结果进行对比研究,对抗剪强度折减有限元法分析边坡稳定问题的适用性进行了评价,得出采用三维强度折减有限元法确定考虑渗流场和膨胀变形的边坡稳定性安全系数是可行的结论。     

基于FLAC~(3D)的强度折减法和点安全系数法对比

编制了强度折减fish命令流,推导了基于快速拉格朗日有限差分法的三种点安全系数计算公式,采用安全系数为1.0的ACADS边坡考题比较了强度折减法和点安全系数法在边坡失稳破坏判识及安全系数计算中的精度和可靠性,计算表明:Flac3D的solve fos强度折减模块计算的安全系数为0.99,编制的强度折减法fish命令流得到的安全系数精确到0.994,对应边坡表层控制监测点合位移增量与强度折减系数增量之比的急剧变化点、边坡剪应变增量贯通区、塑性区连通状态及迭代求解的不收敛性。强度储备法、最小距离法和线弹性公式计算的点安全系数分布规律一致,不仅能较好地揭示出边坡的失稳状态及滑面位置,同时可以反映边坡不同位置的安全系数。强度储备法公式和线弹性公式计算的连通性滑面安全系数为1.002,最小距离法公式计算的连通性滑面安全系数为1.0018。最小距离法公式更接近边坡考题的安全系数裁判值1.0。     

有限元稳定分析法在确定土体结构极限承载力中的应用

本文引入有限元稳定分析法来求解土体结构的极限承载力。在有限元应力应变分析的基础上，通过搜索临界滑动面并增大外荷载使临界滑动面安全系数为1.0来确定极限承载力，并指出由此得到的极限承载力是土体结构沿临界滑动面整体达到极限平衡时的真正承载力。算例表明此法可行，同时将该方法推广到求解边坡极限承载力和地基承载力。文中还研究了边坡极限承载力同自重和坡角的关系。与各传统地基承载力公式比较发现，在土体内摩擦角比较大时，经验公式均低估了地基承载力。最后分析了计算参数变化对地基承载力的影响。     

极限平衡理论下边坡稳定性抗滑强度参数反演分析

抗滑强度参数的取值对正确评估边坡稳定性有着重要影响,而参数反演是快速准确获取边坡抗滑强度参数的一种有效方法。基于边坡稳定性分析结果和滑动面抗滑强度参数与临界滑动面一一对应的关系,建立抗滑强度参数与边坡安全系数之间2个特定关系式;由此,在给定临界滑动面的安全系数或某一强度参数时,即可求解反演结果。为了便于计算,考虑多种因素影响,采用极限平衡瑞典法进行稳定性分析,并基于临界圆弧滑动面的判别,推导出参数反演的显示表达式。经算例对比分析,验证了该方法的可行性,且简单适用。同时,参数影响研究分析表明,临界滑动面上的监测点位间距越大,其点位位置误差对反演强度参数的影响越小。最后,将方法应用于工程实例当中,说明了该方法的实用性。     

强度折减法改进及在边坡稳定性评价中的应用

传统有限元强度折减法在对岩土体强度参数进行折减时并未考虑其对变形参数(弹性模量和泊松比)的影响,会使得分析计算结果不准确,为此改进了传统强度折减法并将其应用于边坡稳定性分析中。基于Mohr-Coulomb强度准则和Duncan-Chang双曲线弹性本构模型,并深入分析土体应力状态、强度与变形的联系,分别建立弹性模量、泊松比与强度折减系数的关系表达式。据此在强度参数折减的同时,对弹性模量和泊松比同时进行修正。以均质土体边坡为例,应用改进的强度折减法开展稳定性评价,并与极限平衡法(Spencer法)进行对比。结果表明:4种有限元强度折减法准确性由大到小依次为:同时修正μ和E方法,只修正E方法,传统有限元强度折减法,只修正μ方法,结论验证了提出的改进方法的合理性和有效性。     

基于上限分析的渣土边坡抗滑桩桩位优化研究

针对加固城市渣土堆填边坡的抗滑桩桩位优化问题,基于强度折减技术和极限分析上限法,采用遗传算法结合非线性规划SQP算法,提出了渣土边坡抗滑桩桩位优化方法。深圳市某渣土堆填边坡抗滑桩桩位优化分析结果表明:给定安全系数下,抗滑桩桩位对抗滑桩需提供的抗滑力、滑裂面以上桩长和最可能滑裂面都有显著影响;暴雨工况下的抗滑力、滑裂面以上桩长和最可能滑裂面范围均大于自然工况下的。考虑局部失稳问题,综合确定天然工况和暴雨工况下加固案例边坡抗滑桩最优桩位分别位于为桩位系数ε=0.3和ε=0.6附近。研究结果可为渣土边坡抗滑桩桩位优化设计提供技术指导和理论支撑。