基于强度折减法的边坡稳定性分析

将有限元强度折减法应用于边坡稳定分析中,探讨了该方法的基本原理、安全系数的定义、屈服准则和失稳判据等。采用强度折减法对某边坡进行稳定性分析,并与传统极限平衡法求得的安全系数进行对比。计算结果表明,采用塑性区贯通或特征点位移突变为失稳判据确定的安全系数与传统极限平衡法的计算结果很接近,表明有限元强度折减法能够满足工程应用。建议在有限元强度折减法中联合采用塑性区贯通和特征点位移突变作为边坡的失稳判据。     

开挖过程中边坡稳定性研究及两种安全系数之间的转化

为了研究边坡在开挖过程中的安全状况,以及有限元强度折减法和极限平衡法所求得的安全系数之间的关系,分别采用有限元软件ANSYS和极限平衡软件Slope／W对开挖过程各个阶段边坡的稳定性进行了计算分析．通过研究两种方法所采用的屈服准则的内在联系,找到了这两种方法所求得安全系数的转化方法,并对利用两种方法求出的边坡安全系数进行了对比分析．研究结果表明,在开挖过程中,边坡的安全系数会出现先增大后减小的现象;在平面应变条件下,采用平面应变莫尔一库仑匹配DP5准则求出的边坡安全系数,与传统极限平衡法求出的边坡安全系数最接近,误差小于8％．     

基于MPGA的边坡三维稳定性分析

目前三维极限平衡法在边坡稳定分析中处于主导地位,为了达到静定可解,各种三维极限平衡方法均引入大量的假定,削弱了该方法的理论基础的应用范围.为了解决以上问题,将多种群遗传算法(MPGA)引入三维边坡的稳定性分析,结合有限元计算建立一种基于MPGA边坡三维稳定性分析的新方法.通过边坡的数值应力场求解安全系数,并为多种群遗传算法构建适应度函数,再利用多种群遗传算法为安全系数的计算提供滑移面.根据滑移面的发展趋势动态产生滑移面,增加滑移面的约束条件以保证分析的高效性.最后通过三维边坡经典算例分析验证该方法以及程序的合理性.该方法摈弃了三维极限平衡法所做的种种假定,仅需要1次有限元计算结果,而且计算结果可靠且易于编程.     

基于矢量和法安全系数的边坡稳定性分析

针对极限平衡法和有限元强度折减法在计算边坡安全系数中存在的问题,结合某工程实际采用矢量和法安全系数对边坡稳定性进行分析,并将其计算结果与传统分析法计算结果进行比较。结果表明,采用边坡矢量和法得到的计算结果与极限平衡法和有限元强度折减法之间的计算结果最大相对误差为9.7%,误差范围为4.2%～9.7%,而与有限元强度折减法计算结果的相对误差仅为5.9%。由此表明采用矢量和法安全系数用于求解边坡的稳定性是可行的。     

地震效应下三维高边坡稳定性失效的图表描述

自然界中的土坡滑动失稳常具有三维体型特征,提出基于极限分析上限定理的边坡三维稳定性分析方法.引入刚塑性体的三维旋转破坏机制,并对原有旋转机制进行优化处理,采用强度储备安全系数,通过虚功率平衡方程求得边坡临界高度或临界稳定系数.将分析计算结果用稳定系数表表示,根据边坡的强度参数和坡比查稳定系数表可以方便的求出某一边坡的安全系数,避免了求解安全系数的迭代计算过程.对于地震荷载下边坡的稳定性,将地震荷载拟化为不变的惯性力,采用传统的条分法与极限分析(上限)法进行了分析对比,求解的安全系数在合理的范围之内.     

平面应变条件下两类有限元边坡稳定分析方法比较研究

对有限元边坡稳定分析方法中滑面应力分析法和强度折减法的安全系数定义进行了探讨,指出这两类方法的安全系数定义都是从强度折减的概念出发,与极限平衡方法中的安全系数定义概念上是一致的.在算例对比分析中,基于非关联流动法则,采用与经典摩尔-库仑准则相匹配的等效D-P准则,在平面应变条件下,对天然边坡(均质边坡、有下卧软弱层、有软弱夹层带)的稳定性进行了对比研究,并同传统极限平衡方法进行了比较.研究表明,两类有限元方法得到的安全系数大小以及相应滑动面形状和位置均十分接近,滑面应力分析法不适于计算失稳边坡的安全系数.     

莫尔-库仑等面积圆屈服准则的简化形式及应用

在三维应力空间 ,采用解析几何的方法 ,导出了莫尔 -库仑等面积圆屈服准则的简化形式 .介绍了可直接利用现有大型有限元程序在德鲁克 -普拉格屈服准则下 ,按强度折减原理求解边坡安全系数的方法 .算例表明 ,采用简化屈服准则无须修改现有程序 ,且对简单边坡 ,据此求得的安全系数与传统的极限平衡法所得结果极为相近 ;对于复合边坡 ,二者求得的安全系数相对较差可能稍大些 .     

含多弱层的边坡稳定性分析

为了寻求含多弱层的边坡稳定性控制因素,将有限元和极限平衡法相结合,对边坡稳定性问题进行数值模拟,分析边坡内部应力场和位移场的分布,然后根据有限元分析的计算结果,利用极限平衡法得到边坡的安全系数,由安全系数评估边坡的稳定性。通过对含有多个软弱结构面边坡的模拟计算分析,得出弱层和断层等软弱结构面的存在是边坡失稳的主要因素。     

有限元离心加载法分析边坡稳定性

从边坡安全系数的基本定义出发,通过边坡"虚拟工况"概念,提出有限元离心加载分析边坡稳定性的方法.在K倍重力场作用下,对边坡岩土内摩擦角进行相应的折减,用有限元计算至极限平衡状态(即边坡综合下滑力增大至K倍,综合抗滑力不变而达到极限平衡状态),从而得到边坡的安全系数K.此法弥补了以往离心加载方法计算边坡稳定性的不足.其计算结果与强度折减法相互认证,表明有限元离心加载法是另一种利用有限元计算边坡稳定性的可靠方法.     

基于有限元极限平衡法的建筑荷载对土质边坡稳定性影响分析

边坡坡顶建房可能会导致边坡失稳从而威胁人员生命财产安全。为分析建筑荷载及建筑物至坡顶距离对边坡稳定性的影响,以一均质土质边坡为例,将有限元极限平衡法与九种极限平衡法对天然状态边坡稳定性的分析结果进行了比较。将有限元法和极限平衡法相结合,计算不同建筑荷载与建筑物至坡顶距离组合下的边坡稳定系数,并对相关计算结果进行了相关性分析,确定了安全建筑距离范围。结果表明:有限元极限平衡法可以反映边坡土体真实的应力分布,计算的边坡稳定系数比九种极限平衡法更符合实际;建筑荷载与边坡稳定系数为负相关;在一定范围内,建筑物至坡顶距离与边坡稳定系数为正相关。本文分析结果为安全建筑距离设计提供参考。     

有限单元法在边坡稳定安全分析中的应用

本文通过建立某边坡的模型,分别采用基于有限单元法的强度折减法与刚体极限平衡法,对该边坡的原始状态以及三种不同开挖方案下边坡的稳定性进行了分析,得到了相应的边坡最危险界面及其稳定系数。计算结果表明：两种方法计算结果接近,刚体极限平衡法计算边坡的稳定系数均大于有限单元法结果;边坡坡角的减小可以有效提高边坡的稳定系数。计算结果为边坡开挖方案设计提供了参考依据。     

邱家焉隧道进口滑坡稳定性分析

对邱家焉隧道进口的滑坡体通过工程地质勘察后表明,该滑坡处于极限平衡状态。采用Bishop法参数反演和直快剪试验结果,分别用二维、三维极限平衡法和二维、三维有限元法,对该滑坡进行稳定性计算。结果表明:用三维有限元法计算稳定系数,参数选用小值平均值较为合理。二维有限元法及二维、三维极限平衡法计算稳定系数参数选用反演值较为合理。其他方法及参数取值计算所得的稳定系数均小于1,说明该滑坡已产生滑动,结果不合理。最后根据三维有限元法的计算结果,考虑公路工程的安全系数,计算其剩余下滑推力,提出了采用抗滑桩支挡的处理措施。     

基于滑移线簇分析的边坡极限平衡有限差分法研究

将有限差分数值计算结果同刚体极限平衡分析方法相结合进行边坡稳定性评价,在工程实践中具有较好的理论及应用价值。基于该思想,将滑移线理论引入边坡滑弧的确定中,采用综合极限平衡方法计算其安全系数,建立安全系数与滑移线的函数关系,实现了最危险滑弧的搜索,并由算例验证了各力学参数对边坡滑面位置与安全系数的影响。结果表明,岩土介质的强度与变形参数对边坡稳定与滑面位置均有影响。该方法是现有边坡稳定计算体系的有效补充。     

土坡稳定分析最优控制法

结合有限元法、极限平衡理论、常微分方程的数值解法和最优控制理论等,提出用于土坡稳定的最优控制分析法.从分析土坡应力分布入手,确定抗滑能力最小的曲面,计算相应的安全系数.安全系数的最小值对应临界滑裂面的位置.     

基于ANSYS的膨胀土路堑边坡的稳定分析

路堑边坡滑坍破坏是膨胀土公路修建中的常见病害,其破坏机理复杂,传统极限平衡法无法对它进行分析并得出合理解释。而数值分析方法能较好地分析边坡的应力、应变和塑性区分布,获得边坡变形过程和潜在滑面,直接给出稳定性评价的安全系数。文章基于ANSYS有限元分析软件,采用土的非线性弹塑性本构模型,应用有限元强度折减法理论对“南友”路宁明膨胀土堑坡的滑坍规律进行了分析。     

弹塑性有限元和刚体极限平衡法混合分析土坡稳定

利用弹塑性有限元法分析成果，采用刚体极限平衡法分析土坡稳定，不仅考虑了土体应力-应变非线性关系。同时能很方便计算土坡稳定的安全系数。避免了刚体极限平衡法单独计算时需要反复试算的过程，因而能够发挥有限元和刚体极限平衡法各自的优点。