基于人工蜂群算法的边坡最危险滑动面搜索

将用于连续数值优化问题的人工蜂群算法引入边坡稳定分析临界滑动面搜索领域.该方法模拟了蜂群的群体协作采蜜过程,具有自适应收敛的特点,克服了传统方法容易陷入局部最优的缺点,是一种全局优化算法.为进一步改善其在复杂边坡搜索中的效果,将Hooke-Jeeves模式搜索操作引入人工蜂群算法,提出一种用于边坡临界滑动面搜索的模式搜...     

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。     

基于三角条块法的土体主、被动临界滑动场及土压力的计算

提出基于三角条块法的土体主、被动临界滑动场的数值模拟方法,并得到相应的土压力分布。首先,将土体划分为若干三角条块,引入带参数的条间力函数,建立土体极限平衡方程;然后,由最优控制理论得到一系列互不相交的临界滑动面,选定通过墙脚的临界滑动面,根据平衡方程求解格式,不断调整条间力函数中的参数,使土体满足力与力矩的平衡;最后,利用有限差分法,由墙面上各离散点的临界推力计算墙面上的土压力分布。数值计算结果表明,此方法适应性强,可计算任意倾斜角度的填土和墙体,且精度高、与现有解析解一致,可用于工程计算。     

考虑竖向地震效应土质边坡临界滑动面识别解析方法与应用

众多震害调查与研究表明,竖向地震动对土质边坡稳定性的影响不容忽视。本文依据极限平衡理论,借助数学解析手段,保证地震中边坡满足土体应力和运动学容许准则,结合边坡变形的几何相容条件,考虑竖向地震动效应的作用,推导了土质边坡临界滑动面数学表达式,建立了土质边坡临界滑动面识别解析方法,并进行了可操作的界面化数值实现。随后,采用基于Open Sees独立开发的边坡地震反应分析三维有限元软件Slope SAR的计算结果验证了该解析方法的可靠性。最后,针对均质边坡、非均质边坡及考虑孔压效应的均质边坡3种情况,探讨了竖向地震动对土质边坡临界滑动面的影响。研究结果表明,竖向地震能够明显增大边坡临界滑动带的范围和深度。本文建立的方法可为同类土质边坡地震滑动面确定提供一种新思路与参考。     

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。     

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。     

改进的粒子群算法及其在土坡临界滑动面搜索中的应用

首先,提出了一种新型的模拟任意滑动面的方法,该法能自动产生运动许可的滑动面。同时,针对基本粒子群优化算法存在计算量大的缺点,提出了一种改进的,即不连续飞行粒子群优化算法。利用Spencer法计算滑动面的安全系数,对几个复杂土坡的最小安全系数及其对应的滑动面进行了分析,并与国内外已有结果进行了比较,证明了改进粒子群优化算法和模拟滑动面的新方法是合理、有效的,可用于复杂优化问题的研究。     

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。     

基于单纯形-混沌优化算法的边坡稳定性分析

利用混沌现象固有的内在结构进行寻优搜索,为土质边坡的稳定性分析提供了一个新思路。将混沌优化算法的全局搜索能力和单纯形法的局部搜索能力结合起来形成单纯形-混沌优化算法,结合简化Bishop法对边坡进行稳定性分析。单纯形-混沌优化算法搜索到的是全局最优解。通过与遗传算法、改进的模拟退火算法的计算结果对比,表明在保证安全系数一定精度的情况下,单纯形-混沌优化算法搜索到的是最危险滑动面。可见,单纯形-混沌优化算法具有较强的全局搜索能力,结果更可靠。     

用监测资料确定滑坡滑动面的新方法

研究表明，滑坡位移斜率与滑坡滑动面形状有密切关系。在本文，笔者根据位移斜率提出了一种确定滑坡滑动面的新方法。     

多滑动面滑坡变形破坏机理的振动台试验研究

以玉树机场路0#滑坡群第七块堆积滑坡为试验原型,采用4·14玉树地震时收集的地震波为试验的基本动荷载,通过大型振动台试验,研究不同方向分别先后加载时,多滑动面滑坡的渐进性破坏特征。结果表明:多滑动面坡体对地震波峰值加速度的放大效应基本上沿高程的增大,放大效应越明显;地震作用下,多滑动面滑坡的变形破坏发育于坡体浅层滑面,逐渐向坡体深层滑面发展,最终破坏变形是沿坡面浅层部位的滑动破坏;与单滑动面滑坡在地震破坏效应不同的是:多滑动面滑坡在坡体局部出现滑移变形时,不一定引起整体滑移,坡体的变形主要体现出了以浅层滑动面为依附面的坡面变形,并向坡体深层滑面不断牵引的破坏特征。该试验成果较好地揭示了多滑动面堆积滑坡的变形破坏机理,可为多滑动面堆积滑坡的治理提供设计参考。     

滑坡体实时稳定性评价方法研究

基于现场监测系统所确定的滑坡体滑动面信息,来寻求滑坡体滑动面与室内直剪试验试样剪切面之间的力学变形对应关系。定义滑动面土体总的抗剪力峰值与剪力实时发挥值之比为滑坡体的稳定系数,从而实现了基于监测数据的滑坡体稳定性实时评价。所提方法建立了现场监测数据与滑坡体内部稳定机制间的联系,克服了以往从数理统计角度进行滑坡体稳定性预测评价的不足,又避免了对众多外在不确定复杂因素的考虑。经与4种传统滑坡体稳定性评价方法对某边坡数值模型进行的计算对比分析表明:所提基于滑动面位移监测的滑坡体实时稳定系数计算方法不仅在结果上能和传统方法取得一致,而且还克服了传统方法只能做静态评价的不足,并具有实时性。     

三峡岩体边坡稳定的块体力学分形研究

本文应用能量法建立了三峡永久船闸边坡岩体稳定的块体力学分形分析模型。该模型可用以分析任意形状分形块体的稳定性，而传统的平面和楔形体以及沿圆弧面滑动失稳等则仅为该模型的特例。本文结合三峡船闸高边坡岩体的工程实际，指出：若三个或三个以上分形结构面构成滑动界面时，分形块体的稳定性将明显减小，易于形成范围较大的局部失稳     

斜坡失稳的动力学分析

本文从岩土破坏的本构律出发建议了斜坡失稳的滑动—弱化模式,然后对平面倾斜面、幂函数型滑动面、园弧型滑动面等简单的情形进行了斜坡失稳的动力学分析,得到了滑坡速度分布的表示式:讨论了坡底速度、滑坡止滑位置等问题。     

基于水文模型与统计方法的中小河流致洪临界雨量分析

以东津河为例,基于典型洪水过程的气象水文逐时观测资料,采用统计方法和水文模型建立了中小河流致洪临界雨量的分析方法流程,并进行了指标对比和效果检验。结果表明,东津河水位随雨量的变化与雨量累计时效明显相关,根据滑动累计相关分析结果确定16小时为临界雨量时效。通过回归分析建立了水位与累计面雨量的二次曲线关系,结合各等级洪水水位反算了对应不同前期水位的致洪临界雨量指标。与此同时,对TOPMODEL进行了模型率定和验证,经过率定后的TOPMODEL在东津河具备良好的适用性。基于水文模型和洪水水位-流量关系,采用试算法得到了另一套临界雨量指标。两种指标中,水文模型法相对而言更为敏感;实况检验表明,两种指标对洪水过程均有较好的指示意义,但预警等级与实况存在一定差异,统计方法倾向于低估,而水文模型指标则可能高估,综合两种指标在实际使用中应具有更好的预警效果。     

基于粒子群优化算法的边坡临界滑动面搜索方法

采用数值计算结果进行极限平衡分析是边坡稳定性分析的重要方法,最危险滑移面位置的确定是边坡稳定性分析的关键。采用粒子群优化理论控制位于滑移面后缘范围的滑入点和前缘剪出区域的滑出点,以均分逼近法控制滑面半径,实现了边坡内潜在滑移面位置的搜索及安全系数的计算,进而确定了边坡的最小安全系数及最危险潜在滑移面位置,搜索出的滑面不依赖于网格节点。以昆明某公路滑坡为例,将搜索出的最危险滑面与现场勘察成果进行对比,结果表明,采用本文方法计算所得的结果与工程实际较为吻合,证明了该方法的有效性。     

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。     

黄土边坡坡面冲刷的临界坡度

边坡坡面冲刷存在一个临界坡度,边坡坡度接近临界坡度,冲刷量最大。通过能量守恒原理,建立了临界坡度的计算公式,它与边坡坡长以及降雨强度和坡面的粗造程度存在一定的函数关系。通过实例分析了临界坡度和单级坡高的确定,理论分析与工程实践基本一致,说明理论分析是合理可行的。     

田湾核电5-8号机组第一阶段取水明渠工程北导流堤抗震稳定分析北大核心CSCD

以田湾核电5-8号机组第一阶段取水明渠工程北导流堤实际工程为背景,详细阐述了核电规范规定的3种稳定性分析方法,即滑动面法、静力有限元法和动力有限元法。运用Geo-slope软件分析导流堤抗震稳定性,计算出在不同地震动SL1和SL2条件下滑动面位置和最小安全系数。SL1条件下安全系数大于1;对SL2条件下安全系数小于1,导流堤发生瞬时失稳的情况,进行了Newmark滑移量分析,但由于非线性地基土液化区的存在,需进一步应用有效应力动力分析方法进行补充分析,结果表明:SL1地震动作用下,导流堤稳定性良好;SL2地震动作用下虽发生瞬时失稳,但变形量很小,仍然具有安全性。计算方法和分析成果对类似核电导流堤抗震稳定分析具有一定的指导和借鉴作用。     

降雨条件下坡面细沟侵蚀模型及临界坡度研究

分析了坡面侵蚀影响因素,采用水力学计算公式,建立降雨条件下,坡面细沟侵蚀模型。对坡面松散颗粒启动和土块启动进行分析,得出了坡面侵蚀临界水深条件。并对侵蚀速率及其影响因素进行探讨,得出当侵蚀速率大于零时,坡面侵蚀能力随着坡度的增大而增大,当侵蚀速率小于零时,坡面抗侵蚀能力随着坡度的增大先增大后减小,存在一个临界坡度θ_m,临界坡度一般在7°~24°之间,受内摩擦角的影响显著,随着内摩擦角的增大而增大。同时,基于侵蚀速率、侵蚀方式和临界坡度,将坡面划分为强烈侵蚀区、稳定侵蚀区和弱侵蚀区三个阶段,从力学的角度,揭示了坡面演化过程中的一些现象。