基于ABAQUS的强度折减有限元法边坡稳定性分析

将强度折减有限元法与ABAQU S软件相结合,充分利用ABAQU S软件强大的后处理功能,动态显示广义塑性应变和塑性区的开展情况,以此对边坡稳定性进行判定。在ABAQU S软件的模拟计算中,通过不断调整强度折减系数F的大小,改变土体的强度指标c、值,得到不同折减系数下边坡中广义塑性应变的发展情况;当塑性区趋于贯通,且广义塑性应变和位移发生突变时,则边坡处于破坏的临界状态,此时的折减系数就定义为边坡的最小稳定安全系数。通过天然直立边坡及开挖边坡的实例分析,表明该法可以较准确形象地预测边坡潜在滑裂面的位置及评价边坡的稳定性,在复杂条件下的基坑边坡稳定性分析中是简便实用的。     

强度折减有限元法中边坡失稳的塑性区判据及其应用

将抗剪强度折减法基本概念、弹塑性有限元分析原理与计算结果图形实时显示技术相结合,提出了以广义塑性应变及塑性开展区作为边坡失稳的评判依据,并与以非线性迭代收敛条件作为失稳评判指标的强度折减有限元方法进行了对比。对于天然垂直边坡的算例数值分析表明,采用广义塑性应变与塑性开展区作为失稳判据可以比较准确地预测边坡潜在破坏面的形状与位置及相应的稳定安全系数,验证了这种失稳判据的合理性。对开挖边坡和开挖支护边坡的实例计算结果表明本文方法对于复杂的边坡稳定性分析是实用的。     

基于突变特征的边坡工程失稳判据研究∗

边坡系统时刻与外界环境进行着物质、能量和信息的交换,导致其失稳演化过程具有典型的非线性、非连续性特征,这是边坡工程稳定性难以准确评估的重要原因之一。结合非线性突变理论,以势函数为响应变量,破裂区长度为控制变量,构建边坡突变失稳分析模型,对边坡力学机制及突变模型特征进行分析,获得边坡发生突变失稳时的破裂区临界长度,量化边坡稳定状态判定依据,为边坡的稳定性评估提供一种新的可选路径。实例分析结果表明,基于所述方法得到的结果与实际情况间误差在工程上是可以接受的,验证了方法的可行性。     

马三峰土质边坡稳定性分析与评价

基于马三峰边坡南段土质边坡的工程地质特征现场勘查,分别运用极限平衡法和快速拉格朗日法分析了马三峰土坡的稳定性,搜索出了潜在的滑动面并计算出相应的安全系数,结果认为土坡整体是不稳定的。通过2种计算结果的对比研究,对此土坡的破坏模式及其发展趋势做出评价,认为此土质边坡破坏的力学特征为牵引式滑坡,失稳不是一次性地全部滑塌,而是分阶段滑动,破坏模式为一系列动态的平面—圆弧滑面破坏。如不及时治理,该滑坡体将会继续向后缘发展。     

丹水撇洪渠右岸边坡的稳定性分析

长阳县丹水撇洪渠右岸边坡沿途多处有变形严重的现象,研究其稳定性对确保渠道安全有重要意义。综合应用刚体极限平衡法和有限单元法分析和评价了该边坡的稳定性。计算分析表明,局部边坡段在各种工况下整体稳定性均不能满足规范要求,并提出了有关治理措施的建议。     

基于局部强度阶梯折减法的边坡渐进破坏研究∗

通过强度折减法获取边坡的潜在滑裂带是目前数值计算广泛使用的方法,研究边坡滑裂带形成的渐进过程及坡体内部土体的应力状态具有重要的理论意义和工程价值。基于边坡破坏的渐进性思想,针对均质边坡提出了一种局部强度阶梯折减的方法。该方法以屈服接近度(YAI)作为判别土体是否存在破损区的评价标准,将局部破损区按不同破损次序分配予不同的折减系数,利用通用软件ABAQUS对局部坡体进行强度折减计算,研究边坡渐进变形过程,直至边坡发生整体破坏。计算结果表明,坡体内部初始破损区参与了潜在滑裂面的形成过程,对边坡后期渐进变形具有贡献;有效解决了传统强度折减法潜在滑裂面上折减区和非折减区边界处的塑性应变值的跳跃性问题,合理地演化了边坡的渐进失稳进程。     

抗滑桩施工中边坡稳定系数分析

采用连续介质快速拉格朗日差分分析方法,结合强度折减技术,设定解不收敛的破坏标准,来探讨抗滑桩施工过程中桩孔开挖对边坡稳定系数的影响这一三维问题.结合工程实例,模拟几种开挖顺序,结果表明合理的施工方案对边坡扰动甚微,而随意开挖桩孔可能使边坡失稳,且失稳时的位移不大,破坏征兆不明显,破坏更加突然,应特别注意.分析施工因素对边坡稳定系数的影响,特别是对处在极限状态下的边坡,十分必要.     

基于GIS的可视化土质边坡稳定性分析系统研究

结合GIS空间数据分析能力与极限平衡法开发了可视化的土质边坡稳定性分析系统GiSlope,介绍了边坡几何模型、外荷载与加筋结构模型、滑动面及地下水位线模型等分析模型的可视化建立过程,阐述了计算分析的设定、任意形状滑动面土条条分方法以及计算参数的确定方法。通过对几个典型实例的分析与国内外商业软件计算结果的对比,验证了系统计算的正确性和可靠性。     

略阳电厂后部山体边坡的稳定性评价与初步治理设计

在对略阳电厂后部山体地质条件分析的基础上,采用定性分析与定量数值计算相结合的方法评价了电厂后部山体在开挖前后的稳定性问题,并对开挖后的坡体提出了相应的工程治理措施.     

基于重力加载比例法的岩质边坡稳定性分析

根据岩质边坡的稳定性主要由边坡内部的结构面所控制的特点,采用有限元重力加载比例法对含有一组平行节理面和含两组节理面的岩质边坡进行数值模拟,分析表明:与强度折减法相比,采用有限元重力加载比例法能更加快速地计算出岩质边坡的安全系数,节省计算耗时和人工干预的工作量,并能通过塑性应变的发展分析其破坏过程,确定潜在的滑动面。     

基于徕卡测量机器人的山区边坡地质失稳监测研究

传统的边坡地质失稳监测方法,由于选取测量设备的适用性较差,导致得到的监测数据缺失、断层,因此基于徕卡测量机器人的功能特性,提出对山区边坡地质失稳的监测方法。根据极坐标与三角高程,自动定位监测位置;分析参数之间的相互作用关系,利用SLIDE模型获取边坡失稳数据;设置形变数据序列,剔除奇异值,根据序列均值与标准差,内插加密监测数据;利用曲线切角理论判别边坡地质形变速度,实现对山区边坡地质失稳状态的动态实时监测。     

基于赤平投影法的西源岭边坡稳定性分析

通过对西源岭320、350、380、410m4个台阶边坡的优势结构面进行赤平投影分析,得到410平台有5种组合情况、380平台有1种组合情况、350平台有3种组合情况、320平台有1种组合情况可能发生楔形体破坏,以及410平台1处、350平台1处、320平台1处可能发生单平面破坏。然后,运用刚体极限平衡方法对各种实际的潜在破坏面进行天然及暴雨2种工况下的稳定性分析,得到了380平台F380-01与F380-02所控制的楔形体破坏在天然状态和暴雨状态下小于安全系数、350平台F350-03与F350-04控制的楔形体破坏以及320平台F320-11所控制的单平面破坏在天然工况下大于安全性系数、暴雨工况下小于安全性系数的结论。对比分析可知,赤平投影法可以很快速地搜索到可能滑动的结构面组合方式,但是要判断实际结构面组合是否滑动还需要进行定量分析。     

加筋土边坡临界滑动场

在分析加筋土边坡稳定性时,将加筋材料的作用视为施加于滑面上的等效力,建立了满足力平衡的加筋土边坡安全系数的计算格式;将边坡临界滑动场数值模拟方法进行推广,提出了基于力平衡的加筋土边坡临界滑动场计算方法,可以得到形状任意的临界滑动面及边坡最小安全系数。通过算例,比较加筋前后临界滑动面和安全系数的变化,并探讨了加筋水平间距、强度、长度对加筋土边坡稳定性的影响。     

D-P准则的性能评估及其在强度折减分析中的适用性研究

将D-P准则对M-C准则的近似视为连续函数逼近问题,据此建立了最佳平方逼近的误差解析表达式,并提出了一个最佳D-P准则。同时,利用该误差表达式分析了各种常用D-P准则对于M-C准则的最佳平方逼近误差。分析结果表明,在所有的D-P准则中,采用大外接圆的D-P准则误差最大,等面积圆准则与本文所提出的最佳准则的误差相近,内切圆、小外接圆和中径圆的误差基本上处于同一水准。同时,通过利用强度折减分析方法对各准则的适用性作了进一步的研究,结果表明,在系统处于相对稳定状态时等面积准则和最佳准则与M-C准则具有较好的接近程度,但当系统将进入不稳定状态时M-C准则却与内切圆准则接近。     

降雨作用下考虑膨胀推力的膨胀土边坡稳定性分析

为研究膨胀力作用下膨胀土边坡的稳定性,通过合理假设,在传统剩余滑坡推力法中引入膨胀力项,得出了适用于膨胀土边坡的滑坡稳定性系数计算公式。基于该公式对某膨胀土坡的离心模型降雨试验进行了模拟和计算,通过计算结果和试验结果的对比验证了该法的可行性;同时分析了膨胀力施加与否、不同裂隙分布位置和深度、不同降雨历时和降雨强度下膨胀土边坡的稳定性,得出了安全系数的变化规律。结果表明,降雨条件下考虑膨胀力时膨胀土边坡的安全系数相对于未考虑膨胀力时大幅下降,符合膨胀土边坡降雨破坏的实际情况;裂隙位于坡中时膨胀土边坡较裂隙位于坡顶时更危险;降雨强度和降雨历时也对膨胀土边坡的稳定性造成了影响,但超过一定程度时这种影响会受到限制。该方法为工程中膨胀土边坡稳定性的计算提供了参考。     

基于局部软化阶梯双折减法的土坡稳定性研究∗

强度折减法是边坡稳定性分析中广泛使用的数值计算方法,传统整体强度折减法对黏聚力和内摩擦角采用同一系数进行折减。由于两强度参数发挥作用先后以及衰减程度的不同,传统整体强度折减法不能真实的反映土体渐进破坏过程,一些学者提出运用双折减法来探究边坡的破坏问题。基于土体应变软化特性,通过土体的峰值与残余强度建立起黏聚力和内摩擦角之间的关系,将得到的强度参数关系式作为双参数折减组合的依据。该方法以破坏接近度作为判别土体是否破坏的标准,引入局部阶梯折减的思想,对局部破损区域(FAI＞0.8)采用不同的折减组合,研究均质土坡的渐进破坏过程。计算结果表明,局部软化阶梯双折减法可以体现两强度参数发挥作用的先后顺序,整理出两参数间的关系式为一次函数,自变量对应的参数先发挥,因变量对应的参数后发挥;在算例中,黏聚力的折减系数大于内摩擦角的折减系数,黏聚力的强度储备比内摩擦角大,发挥得较为充分;模拟计算出的破损区面积以及边界处的塑性应变差值更加连续、平稳;阶梯双折减方法得到的综合安全系数小于整体折减法的安全系数,在工程应用上偏于安全,与其他学者得出的结论一致;受网格密度的影响,综合安全系数的范围为 1.207~1.229,该范围可为工程设计和施工提供参考。     

土体强度分区各向异性对边坡稳定性影响研究

土体强度各向异性的空间分布会随边坡受力状态变化出现一定程度的重新调整。文中以石人足成层土边坡工程为研究对象,首先,根据土体最大主应力方向角以及土层几何特征进行初始分区划分,并结合数值分析结果确立各向异性强度参数方程,计算各分区土体强度参数;其次,根据计算结果对初始分区进行即时调整,确定调整后的耦合分区并再次计算其土体强度参数;最后,考虑土体强度各向同性和分区各向异性,建立了流固耦合数值计算模型,研究了边坡体渗流、位移和应力的演化特点,确定了加固前后边坡稳定性系数,分析了该边坡工程采用挡土墙和抗滑桩联合加固的效果。结果表明：考虑分区各向异性计算所得边坡平均应力最大值大于各向同性,但其渗流域和流速均小于后者;考虑分区各向异性时,坡体位移理论计算结果与现场监测结果更吻合。     

基于Ubiquitous-Joint模型的层状岩坡稳定性分析

在应力的作用下,层状岩土体表现出来的力学行为比较复杂,目前广泛使用的各向同性模型不再适用,因此,有必要建立合理描述层状岩质边坡的力学模型。以某公路边坡为工程背景,首先,探讨了层状岩质边坡的失稳机制;然后,利用快速拉格朗日差分法(FLAC3D),建立该边坡的数值分析模型,探讨了强度折减技术在U-biquitous-Joint模型中的实施方法,即对岩体和层理面参数同时进行折减,采用计算不收敛作为边坡临界失稳判据;最后,通过数值计算,分析层状岩质边坡稳定性的影响因素,得到边坡整体安全系数F随节理倾角β先减小后增大,呈现两头高中间低的形态。     

滑移孤石稳定性分析及失稳过程研究——以四川省马边县某孤石为例∗

停留在高陡山坡且部分埋入土体的大体积独立崩积物——孤石,在降雨和地震等不良地质情况下会发生失稳破坏并威胁坡脚居民的生命财产安全,独立滑移破坏为孤石的一种主要破坏形式。为了探究独立滑移孤石的滑移力学原理,分析土体物理力学参数对孤石滑移失稳的影响。基于库伦土压力理论,建立上部楔形体土压力计算模型、下部楔形体模型和左右土体模型,使用Mathematics软件分析模型公式中的抗剪强度、黏聚力和滑裂角等对土压力的影响,并使用Flac3D有限差分法分析滑移孤石的失稳过程。结果显示,上部土体所提供的下滑推力随着抗剪强度和黏聚力值的增大而呈减小趋势,下部土体模型能承受的孤石最大推力约19 kN,当孤石推力大于19 kN时,孤石下部土体将以29.22°的滑裂角滑出;下部土体所提供的抗滑力随着抗剪强度和黏聚力的增大而增大,有限差分法模拟得到了孤石以推动表层土体向临空面滑移的方式失稳。孤石周围土体的抗剪强度和黏聚力对孤石稳定性具有控制作用,降雨使抗剪强度和黏聚力降低是孤石滑移失稳的主要原因。     

考虑侧壁阻力的顺层边坡失稳机制及稳定性评价∗

侧壁阻力作用下,顺层边坡主滑方向将偏离岩层倾向,其变形及失稳机制具有典型特征。以四川盆地马边河流域某顺层边坡为例,基于其工程地质条件,总结顺层边坡不同变形区域的特征,结合失稳边界条件研究了考虑侧壁阻力的顺层边坡失稳演化机制;最后,对比主滑方向偏离岩层倾向与否的受力差异,分析考虑侧壁阻力的顺层边坡三维稳定性,并研究了各影响因素的作用效应。结果表明：（1）考虑侧壁阻力的顺层边坡变形可划为失稳滑走区、滑坡区和稳定区,滑坡区包含滑动区和蠕滑变形区,滑动区岩体滑动后解体风化为碎、块石土,蠕滑变形区受侧壁阻力影响岩体仅变形拉裂;（2）顺层边坡经岩体劣化和前缘临空后,总体呈下部滑动、中部蠕滑拉裂的顺层临空-后退式破坏;滑动区边界受前缘及侧壁临空控制,长度与侧壁冲沟下切段长度相近;蠕滑变形区部分侧壁由节理面转化为挤压带,侧壁阻力增大,稳定性高于临界失稳状态;受侧壁阻力及滑体厚度控制,蠕滑变形区与稳定区界限处因滑体厚度削薄而拉裂;（3）建立了考虑侧壁阻力的顺层边坡稳定性系数计算式,以及岩层倾角δ、滑面倾角α、主滑方向偏离岩层倾向夹角β 三角度间的换算关系式,侧壁摩擦系数和β 越大,侧壁阻力越利于顺层边坡稳定。