基于数值强度折减法的边坡失稳判定方法

利用有限元强度折减法进行边坡稳定分析时,对边坡稳定状态的判断影响到强度折减有限元法得到的折减系数,进而影响安全系数的计算结果。以Griffiths边坡为算例,在Abaqus软件中分别对采用数值迭代不收敛、特征部位位移突变、广义塑性应变或等效塑性应变贯通3类判据作为判断失稳的标准进行了计算。结果表明数值计算结果是否收敛与边坡是否失稳存在对应关系,计算因不收敛而终止时的强度折减系数变化不大,有限元收敛条件的设置对结果影响不大,建议利用有限元计算收敛作为失稳判定的依据。     

不同失稳判据下边坡稳定性的规律性

以塑性区贯通、位移增量突变、计算不收敛3种边坡失稳判据为依据,采用强度折减有限元法和重度增加有限元法对简单边坡进行了分析。结果表明:以边坡潜在滑动面上某点位移增量突变作为边坡失稳判据是准确的;对于不同土体强度参数下,以位移增量关系曲线突变为判据得到的边坡的安全系数较另外两种方法稳定;对应于塑性区贯通、位移增量曲线突变和计算不收敛的3种判据,边坡潜在滑动面依次向深层发展,边坡的安全系数依次增加。     

降雨条件下非饱和土高边坡预警与失稳判据

为解决强降雨条件下高边坡的安全预警问题,结合强度折减与渗流分析原理建立有限元模型,考虑孔隙水压力及渗透系数随饱和度的变化,基于坡顶位移曲线提出预警与失稳点选择判据。研究结果表明:强度折减系数改变对坡顶位移的影响曲线中,以水平和竖向位移发生突变点作为高边坡失稳破坏判据,边坡破坏值可以按水平位移变化率大于500%,竖向位移变化率大于150%考虑;边坡失稳破坏预警值可以按水平位移变化率大于40%,竖向位移大于10%考虑。     

应力迁移法及其在边坡稳定分析中的应用

假定在计算过程中单元竖向应力保持不变和折减前、后大及小主应力方向不变的前提下,给出了应力迁移法的计算式以及操作步骤,并应用ABAQUS软件进行数值模拟分析。然后将应力迁移法应用到边坡稳定性分析的工程实践中,探讨其在实际工程应用中的可行性。通过分析,得出应力迁移法中以特征点位移突变、广义剪应变贯通和等效塑性应变贯通作为失稳判据均具有较好的一致性,而以计算不收敛作为失稳判据得出的安全系数比前三个判据得出的安全系数略大一些的结论。     

基于强度折减法的地铁车站交叉段稳定性分析

基于有限元强度折减原理,分别以特征点位移突变、等效塑形应变贯通和计算收敛等方法作为地铁车站隧道交叉段整体稳定性分析的失稳破坏判据,进行整体安全系数计算,通过实例分析,提出适合地铁车站隧道交叉段整体稳定性分析的强度折减判据。研究结果表明:有限元强度折减法可以定量地得出地铁车站隧道交叉段的整体安全系数;收敛判据计算得出的安全系数明显大于其他两种判据的结果,单独使用任何一种判据都不能真实地确定安全系数;采用特征点位移突变与等效塑形应变贯通两者相结合的综合判据可以较好的得到地铁车站隧道交叉段的整体安全系数。     

边坡稳定性分析的物质点强度折减法

采用更新拉格朗日控制方程的物质点法模拟边坡失效过程。基于广义插值物质点法以及弹塑性土体模型,提出了物质点强度折减法,并用于边坡稳定性分析,具体步骤为:划分背景网格,确定物质点;分步加载重力以消除物质点的应力振荡,确定边坡初始应力场;折减强度参数,计算边坡塑性区分布及土体变形,确定安全系数。算例表明,物质点强度折减法与有限元强度折减法计算结果相近。同时,物质点强度折减法可采用坡顶点竖直方向的位移是否突变作为边坡失稳判据。此外,利用物质点强度折减法还发现,在某一折减系数下,即使塑性区贯通,边坡仍然具有一定的稳定性,不会立即发生位移突变,为边坡稳定性分析提供了新的思路。     

有限元强度折减法中边坡三种失效判据的适用性研究

采用有限元强度折减法进行边坡稳定性分析时,边坡的安全系数在很大程度上依赖选用的失稳判别标准。通常以特征部位位移的突变性、塑性区的贯通性、数值计算的收敛性作为边坡失稳判据。然而,对这三种判据的适用性学术界一直存在不同看法。以一般边坡和陡边坡作为算例模型,对比分析三种常用的判据判定安全系数的大小。结果表明:对一般边坡三种判据有较好的一致性,陡边坡三种判据存在较大的差异。研究发现:以往用于强度折减法的屈服准则没有考虑拉伸截断,即在强度折减过程中过高的估计了材料的抗拉强度是导致三种判据对应的计算结果存在广泛争议的重要原因,并通过计算钟乳石模型的安全系数对这一结论进行验证。因此,有限元强度折减法中应考虑抗拉强度指标与抗剪强度指标同等地减少,才能保证计算结果的正确性及三种判据的一致性。考虑张拉、剪切破坏的强度折减法在边坡稳定性计算中具有普遍的适用性,是对强度折减法的改进和推动。     

用有限元强度折减法评价海底斜坡稳定性

采用基于ABAQUS的有限元强度折减法从三个失稳判据方面对相同有限元模型的陆地斜坡和海底斜坡的塑性应变、等效塑性应变、塑性区发展情况进行了研究,得出了海底斜坡失稳机理和稳定性评价的定量研究依据,为海底斜坡失稳机理和海底地质灾害风险评价提供了研究思路。     

沉管海底隧道强度折减法分析探讨

将强度折减法用于静荷载作用下海底钢筋混凝土沉管隧道安全稳定性分析。首先,基于应变协调原理并按照沉管钢筋的分布形式和受力特征,推导出钢筋混凝土沉管等效模型抗剪强度指标、抗拉强度的计算公式;其次,利用FLAC^3D软件建立了沉管-土体-海水相互作用强度折减法非线性数值分析模型,探讨钢筋混凝土沉管的破坏分析方法。研究结果表明：不能用位移突变作为沉管破坏分析判据;通过综合分析沉管顶板下沉位移与折减系数的关系、塑性状态以及剪应变增量的分布规律,得到了沉管隧道的安全系数;强度折减法能直观地揭示沉管破坏机理,沉管段的破坏模式主要表现为沉管顶板中部及其与两侧墙壁交汇处的拉伸、剪切破坏。     

有限元强度折减法中边坡失稳判据讨论

针对目前广泛使用的三类边坡失稳判据,即收敛判据、位移突变性收敛和塑性区贯通判据,采用有限元强度折减法对某一边坡经典算例进行分析,得到不同判据下边坡稳定系数,并与文献中的结果进行对比分析。通过分析得出三种判据下边坡稳定系数相同,与文献得出的结果误差仅为1.3%,其中判据一得出的结论最为方便、直观;判据二在选择特征部位时建议可以在土体内部选择,越靠近塑性区,结果越可靠;判据三能直观反映潜在滑移面的位置,但存在一定的争议,还需进一步探讨。在工程应用中,建议以判据一和判据二作为边坡稳定性分析依据,判据三作为参考。     

有限元强度折减法分析边坡的失稳判据研究

针对目前强度折减法所使用的三个失稳判据的不足,提出了以塑性应变的突变性作为失稳判据的方法,分析结果表明,该方法合理可行,为边坡的稳定性分析提出了新的失稳准则,从而促进边坡的稳定性研究。     

基于塑性区开展的边坡失稳判据研究

边坡塑性区贯通后,不同的贯通程度会得出不同的安全系数。为了克服该判别标准存在的人为随意性,以某经典边坡稳定分析算例,采用ABAQUS有限元分析软件,计算出塑性区贯通判据下的安全系数,与计算不收敛判据和特征点位移发生拐点判据得出的安全系数对比,归纳出边坡失稳时等效塑性应变达到的数量级。计算结果表明:当计算过快的发生不收敛,塑性区尚未贯通,计算不收敛判据下安全系数偏小;本文提出根据等效塑性应变量级指标来判决贯通时刻:最大塑性应变为2×10~(-4)~5×10~(-4),最小塑性应变为5×10~(-5)~10×10~(-5),当塑性应变达到量级,表征塑性区贯通,得出的安全系数较其他失稳判据更合理。     

强度折减有限元法分析边坡稳定性的精度探讨

对强度折减有限元法分析边坡稳定性中的精度进行了探讨.对比分析表明:边坡安全系数随着剪胀角ψ的增大略有增大,但总体上可以忽略不计,有限元计算中,可取ψ=0°进行边坡稳定性分析;弹性模量E和泊松比ν对安全系数基本上没有影响;采用位移是否突变和塑性区是否贯通作为边坡的失稳判据,对比前后计算步骤中的位移和塑性区特性,可以减少或消除非确定性因素对安全系数的影响;计算模型的边界范围大小,需根据具体边坡的变形需要来确定,其大小应足以让边坡的破坏滑动面自由发展.通过算例分析表明,在采用合理的失稳判据条件下,用有限元强度折减法得到的边坡安全系数与极限平衡法的结果相当,说明采用强度折减有限元法分析边坡稳定性是合理可行的.     

利用有限元强度折减法分析岩质边坡的稳定性

基于有限元强度折减法,利用ANSYS有限元软件,对岩质边坡在地应力作用下进行了稳定性分析。选用D-P屈服准则,以边坡的位移计算不收敛及塑性区贯通作为边坡失稳判据,得到边坡的安全系数及破坏滑动面。通过与成熟的极限平衡法做比较,证明边坡稳定性安全系数是合理的,从而也说明强度折减法在岩质边坡稳定性分析中的优越性。     

关于“基于突变理论的高拱坝失稳判据研究”的讨论

原文将位移和塑性应变能作为系统失稳考察量,并在 1.2 节第 8 行以下述及：为了考察拱坝安全状态变化过程中失稳考察量的变化,用强度折减法进行有限元分析。随着强度的逐级折减可得到多级强度条件下的失稳考察量,即获得安全储备系数…     

边坡稳定性分析的弹塑性有限元强度折减法

将弹塑性有限元分析方法结合强度折减技术应用到边坡稳定分析中，提出以“出现某一幅值的总等效塑性应变区，并且从坡脚到坡顶贯通”作为边坡破坏的标准。并借助非线性有限元分析软件和计算机实时显示技术，将弹塑性有限元数值分析及结果显示出来，不但物理意义明确，而且可以根据边坡临界破坏时的等效塑性应变区确定滑动而位置和边坡的安全系数。对算例数值分析结果表明：该方法是可行合理的，与传统方法相比，具有明显的优越性，为边坡的稳定性分析与评价提供了新的思路，具有重要的理论意义与工程实用价值。     

条形荷载作用下加筋土边坡稳定性分析

建立了用于模拟和分析3个大型室内足尺加筋与不加筋边坡稳定性的数值计算模型。数值计算采用基于强度折减技术的连续介质快速拉格朗日分析方法,分别对条形荷载下的位移响应、节点位移速度向量、塑性区和剪应变速率分布进行计算,获得3个边坡在条形荷载下的极限承载力和双楔体破坏机制,计算结果与试验结果吻合较好,验证了模型的可行性。在此基础上,对影响边坡稳定性的各主要因素进行分析。研究结果表明,经过格栅加固的边坡承载能力和稳定性明显提高,且随加筋层数、格栅刚度和强度的增加而增大;条形荷载越大或荷载位置离坡顶越近,边坡的稳定性越低;土体强度增大,边坡的稳定性明显增加,但土体摩擦角对安全系数的影响比黏聚力更为敏感;此外,顶层筋材埋深与条基荷载宽度比值大小与边坡的安全性密切相关,其最佳比值随加筋层数不同而改变。     

有限元强度折减法分析边坡稳定性的判据研究

利用有限元理论知识及ANSYS有限元分析软件建立二维均质高边坡和二维共结点含有两种岩土体材料边坡模型,运用ANSYS有限元程序中弹塑性大变形的分析功能,结合强度折减法,模拟边坡的塑性应变区从坡脚向坡顶贯通的过程。通过传统的边坡失稳三大判据判断何时边坡发生失稳,以此来求得模型边坡的安全系数,进而研究边坡失稳判据的可靠性。     

基于SPH的边坡稳定性计算中失稳判据研究

在用强度折减法进行边坡稳定性分析时,失稳判据的选择对安全系数有着直接的关系。光滑粒子流体动力学法(SPH)是一种新型的无网格法,由于其在大变形等领域的优势而逐渐发展起来,并扩展至边坡稳定性分析领域。然而,目前对于该方法在边坡稳定性分析中失稳判据的研究尚未见报道。首先通过Fortan语言编写了基于SPH强度折减法的边坡稳定性分析程序,然后通过一个经典边坡案例,讨论了不同失稳判据对安全系数的影响,并提出了一种新的位移变化失稳判定方法。结果表明,在基于SPH的边坡稳定性分析中,以塑性区贯通或以位移变化为判定准则时各有优劣,但得到的安全系数均与极限平衡法及有限元法得到的安全系数十分接近,均可作为失稳判据。而当采用位移变化准则进行分析时,采用"两步走"的方法即可以减小计算量,又可以得到较准确的安全系数,是一种值得推荐的方法。     

强度折减有限元法在路基边坡稳定性分析中的应用

文章阐述了强度折减有限元法的基本原理,应用有限元软件对路基边坡进行了弹塑性分析,动态显示土体不同强度折减系数下,路基广义塑性应变和塑性区的开展情况,表明该法可以有效地预测边坡潜在滑裂面的位置和评价边坡的稳定性。