基于强度折减有限元法的边坡失稳判据研究

强度折减有限元稳定分析方法是目前应用及研究较多的一种分析方法。如何根据有限元计算结果来判别边坡稳定性，是强度折减有限元稳定分析方法的一个关键性问题。强度折减有限元法的失稳判据主要有3种：第一种以有限元解的收敛性判定失稳状态；第二种根据计算域内最大节点位移与折减系数之间关系曲线变化特征判定失稳状态；第3种通过计算域内塑性区是否贯通判定失稳状态。利用ADINA有限元通用软件，对二个不同的边坡算例进行强度折减计算，分别采用3种失稳判据进行稳定性分析，对3种失稳判据的适用性、3者之间的一致性、各自的适用范围进行了研究。研究表明，对于均质边坡，3种失稳判据存在较好的一致性，但是对于非均质边坡，塑性区贯通判据在应用范围上存在局限性。     

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。     

基于可滑性分析的土质边坡局部稳定性研究

传统的局部安全系数计算方法通常是基于某种屈服准则,通过判断坡体内部是否发生塑性屈服来评价边坡局部稳定性。实际上,发生塑性屈服的区域通常远大于滑动面的范围,仅以是否发生塑性屈服作为局部稳定性评价指标偏于保守,为此进行坡体可滑性分析,即考虑坡体内各点具有的形成滑动面的可能性,并定义该指标为滑动因子。同时,将坡体内各点的塑性屈服程度用剪切塑性屈服系数来表示。将两者结合起来共同评价坡体的局部稳定性。研究表明,边坡局部稳定性不仅与坡体内各点沿潜在滑动面的屈服程度有关,还取决于该点形成滑动面的可能性,可表达为剪切塑性屈服系数与滑动因子的乘积。用ACADS边坡考题验证了本文方法的正确性,为边坡稳定性分析提供了思路。     

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。     

基于非线性破坏准则的边坡稳定性分析

Baker提出的非线性破坏准则是一种广义的岩土体强度准则,常规的M-C强度准则、格里菲斯强度准则以及Hoek-Brown强度准则均为其特例。该准则通过大量的三轴试验引入无量纲强度参数A,n和T,其中A为尺度参数用于控制剪切强度的大小;n为准则曲线的次数用于控制曲率;T为转换参数用于控制准则曲线与σ轴的位置,并反映其无量纲拉伸强度。以Baker非线性强度准则为基础,以极限分析上限法为工具,采用"切线法"思想研究了静、动荷载下边坡的稳定性,将边坡的稳定性问题转化为含多变量的数学优化问题,并给出其最优解。通过算例分析,研究了非线性强度参数对边坡稳定系数与屈服加速度系数的影响。结果表明:边坡稳定系数随无量纲参数A,T的增大而增大;边坡屈服加速度系数随坡高、坡角的增加而降低。     

边坡稳定性分析专家系统研制

在系统总结边坡工程知识和经验基础上，以专家系统开发工具GURU为开发环境，建立了边坡稳定性评估专家系统。文中详细介绍了该专家系统的结构、知识内容及其表达方式。最后，以一实例对该系统进行了验证，验证结果说明该系统可用于边坡稳定性评估。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

某加筋土边坡稳定性系数影响因素的敏感性分析

加筋土边坡的稳定性不仅与地震影响系数和填土的粘聚力、内摩擦角、重度有关,而且与筋条铺设的间距、筋条的长度等因素有关。本文通过对某加筋土边坡工程的稳定性计算,分析了各因素对边坡稳定状态的影响程度,得到地震影响系数的敏感性为-1.47,填土粘聚力的敏感性为0.014,填土内摩擦角的敏感性为0.039,填土重度的敏感性为-0.01,筋条水平间距的敏感性为-0.02,加筋筋条长度的敏感性为0.033。这一研究结果为边坡设计提供了依据,具有一定的实用价值。     

爆破对深路堑开挖边坡稳定性的影响分析

依据工程地质勘察结果,论述了爆破地震波对岩石边坡失稳的影响程度和作用机制.     

基于正交设计的填土高边坡稳定性因素分析

填土高边坡作为一种特殊类型的土质边坡,其力学参数的离散度与施工密切相关。找出各参数对边坡稳定性的依次影响程度,以及在超载和地震作用下它们对稳定性的影响程度所发生的变化,对此类边坡设计和施工控制起着重要的作用。本文以湖北大畈某填土高边坡为依托,采用正交设计法分析了各力学参数对边坡稳定性的影响程度以及超载和地震对稳定因素产生的影响,可为此类边坡的进一步研究提供参考。     

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。     

基于均匀设计的边坡敏感性灰色关联分析

边坡工程是一个非线性的复杂系统,常用的线性分析模型不能够真实地反映边坡的客观规律。基于均匀设计的边坡稳定性影响因素灰色关联分析不仅考虑了各因素间的交互作用,而且用非线性的数据评价模型来分析试验结果,较真实地反映了边坡的破坏规律。以一均质土坡为例,选取容重、内摩擦角、黏聚力、坡角、地震加速度等5个因素为子序列,稳定性系数为母序列设计数值试验和灰色关联分析。结果表明在抗震设防烈度为7度以下的一般岩土体地区的常见均质土坡或松散堆积体岩土质边坡中,各因素对稳定性的关联度大小依次为:黏聚力>内摩擦角>地震加速度>重度>坡角,该结论对边坡工程治理具有一定的指导意义。