基于区域的边坡稳定性分析地层建模方法

目前大部分边坡稳定性分析软件的地层建模采用基于线条的建模方法,这种建模方法手算工作量大,建模繁琐且不直观。本文基于拓扑理论和多边形图的性质,提出了基于区域的二维边坡地层建模方法。在确定边坡计算域多边形后,用户可以任意绘制地层折线,程序自动进行折线求交运算并截除边坡计算域外的部分,然后运用左转搜索算法将计算域分割成一个个地层多边形区域,可以包含复杂内岛等情况,以模拟工程地质剖面中的透镜体及人工处理的区域等。本文的地层建模方法具有多边形区域自动识别功能,减少手工计算量,可以明显地提高边坡稳定性分析软件的建模效率和可视化程度。     

强度折减法在建筑边坡稳定性分析中的应用

以安化县某边坡为例,通过对边坡的勘察资料的分析及实地工况的选择,建立了边坡三维模型,采用Mohr-Coulomb准则同时基于强度折减法的思想对此边坡进行了稳定性分析,得出计算结果,并且将计算结果与极限平衡法计算结果比较,表明采用强度折减法思想的FLAC3D软件建模的稳定性计算简单可行,为滑坡病灾防治提供可靠依据。     

高陡边坡稳定性评价与优化设计集成技术研究

为提高复杂地质条件下高陡边坡建模、稳定性评价与优化设计的准确性和效率,依托城门山铜矿高陡边坡,提出了一套融合地形信息、地质信息与力学信息的集成技术。充分利用已有地质数据,应用Dimine数字采矿软件系统平台,提出基于勘探线地质剖面建立高陡边坡三维地质模型的方法,实现复杂岩体的三维可视化。对三维地质模型进行剖切运算获得计算剖面,转换为AutoCAD绘图交换文件,导入Slide边坡稳定分析软件,实现数据文件在地质建模和力学分析软件之间的无缝传递。自动搜索求解计算模型的最小安全系数和临界滑动面,实现复杂地质条件下高陡边坡稳定性评价。最后,提出了一种基于二分法的边坡结构参数严格优化方法。     

基于自适应神经元模糊推理系统的岩质边坡稳定性评价方法

模糊理论在岩质边坡稳定性评价中存在的知识获取和自适应能力较低等方面不足,而神经网络在模糊推理方面欠缺,因此,提出基于自适应神经元模糊推理系统的边坡稳定性评价方法。通过模型结构的建立、模型训练和测试,得到可用于边坡稳定性评价的基于自适应神经元模糊推理系统模型。测试结果表明,该模型计算结果与边坡实际稳定系数十分接近,对边坡稳定性的预测结果也与实际相符。与基于神经网络方法的计算结果比较,该方法在建模简便程度及计算精度等方面明显具有优势。     

复杂地形边坡的FLAC3D建模及分析

依托四川仁沐新高速公路大梗上隧道出口边坡工程,阐述了建立复杂边坡地形下有限差分计算模型的关键步骤,解决了FLAC3D软件建立复杂模型困难的问题。最后对FLAC3D分析边坡稳定性的主要计算过程和计算结果展示也进行了简要介绍,相关建模和求解分析过程可为相关工程的类似分析提供借鉴和参考。     

边坡稳定性计算方法的分析与探讨

研究分析了工程实践中常用的基于极限平衡理论和数值分析的两种边坡稳定性计算方法,并对这些方法的主要特征和思路进行了简要的探讨。为建立边坡临界失稳状态的统一判断依据,运用ABAQUS建立有限元计算模型,对3种边坡稳定评价标准的可靠性和差异性进行讨论。同时验证了运用ABAQUS有限元软件对边坡稳定分析的可行性,并提出了合理分析边坡稳定性的建议,对于边坡工程设计与施工具有一定的指导意义。     

基于ANSYS的边坡开挖模拟

基于ANSYS软件对边坡的开挖进行了模拟分析,并对该过程中涉及到的生死单元、有限元强度折减法做了介绍,提出了用生死单元在建模过程中的优点,最后以工程算例做计算分析,计算了开挖边坡的稳定系数。     

页岩路堑边坡稳定性的有限元强度折减法分析

采用理想弹塑性本构模型和 Drucker-Prager 准则,建立了页岩路堑边坡的有限元法数值计算模型;利用有限元分析结果,提出了采用强度折减法原理计算边坡的稳定安全系数的方法。通过对岩石进行强度折减,当边坡达到不稳定状态时,有限元计算将不收敛,此时的折减系数就是边坡的安全系数。该法不仅可以较简便地分析出岩石边坡的稳定性安全系数,同时可以较直观地得到边坡破坏时的滑动面位置及形状。文中还针对某山区高速公路的典型页岩路堑高边坡进行稳定性分析和计算,为边坡的开挖和防护方案提出了参考性建议。     

基于MATLAB优化工具箱的边坡稳定分析

建立边坡稳定分析的优化模型,并基于MATLAB软件提供的优化工具箱编制相应程序,指出该优化模型能准确、快速求出边坡稳定的最小安全系数及与之相对应的滑裂面,计算结果与实际更吻合。     

软基路堤稳定安全系数影响因素敏感性数值分析

为研究软土地基边坡稳定安全系数的影响因素,选择哈尔滨某高速路段边坡进行实地考察,利用有限元软件及控制变量法,通过改变计算模型的几何尺寸和材料等参数探究影响稳定安全系数的影响因子的敏感性,计算结果表明:土的重度γ对一般边坡稳定安全系数的敏感性较大,内摩擦角φ对软基路堤稳定安全系数的敏感性较大。     

顺层岩质边坡预支护开挖及锚索优化设计研究

针对顺层岩质边坡开挖可能失稳或者不确定其稳定性时,提出预留开挖区内先进行预支护,再进行逐层开挖的方法,在此基础上,进一步研究岩层走向与坡面走向不同夹角下锚索预支护的最佳水平角,建立考虑走向夹角的支护计算模型,推导得到相应的关系式。利用数值计算对比边坡开挖方法对边坡的整体稳定性以及锚索的加固效果,结果表明:此开挖方法结合考虑锚索最佳方向角的支护能够更有效地限制边坡的应力与变形,对提高边坡的稳定性有一定的贡献。方法是可行的,在实际边坡加固设计及工程施工能提供相应的参考。     

工程地质三维建模及分析系统设计研究

 采用边界表示(BRep)结构和TIN模型的混合数据结构，借助GIS技术，开发集基础数据管理和三维地质建模为一体的工程地质三维建模及分析系统。采用TIN模型来拟合构造复杂的地质曲面，提出包括直接由离散点生成TIN模型、或由地形等高线生成TIN模型，以及由规则格网数据生成TIN模型的多种构造方法，并实现地质层面TIN模型的求交、裁剪，以及缝合等关键技术；引入颜色、纹理等“渲染”技术，实现地质信息的逼真表达；此外，探讨基于三维地质模型的任意地质剖面分析、岩土体分布面积和体积计算等基本分析技术，最后将系统应用于滑坡、高边坡、水利水电以及公路边坡开挖等工程地质三维建模和分析中，验证该理论及系统的可靠性和通用性。     

砂雨法试样制备平行试验研究

在中国各类基础设施大规模、高速度建设的历史背景下,岩土工程学科也面临空前的机遇和挑战,以岩土离机为代表的大型试验装备也得到迅速发展,为理论研究、实践指导提供了十分重要的研究手段。为推动我国离心模拟技术标准化及在实际工程中的应用,扩大离心模拟技术在工程界的影响力,开展了全国岩土工程离心模拟的平行试验,试验内容包括砂土模型地层的制备、桩基础承载力以及边坡稳定共3大类试验。介绍的是采用砂雨法制备砂土地层的相关试验成果,共有8家单位参与了此项研究工作。试验材料采用福建标准砂,出砂头采用圆筒网眼式或者线型鸭嘴式,落砂装置各单位自备。试验结果分析得到落距-相对密实度标定曲线,并设定土体目标相对密实度（55%和75%）,验证曲线的可靠性;同时考察制备模型地基的相对密实度在空间上的均质性,并对出砂头的类型及孔径大小、流量、出砂头水平移动速度对相对密实度的影响做了初步探讨。     

基于BIM技术的岩溶发育区岩质高陡边坡稳定性分析

为解决岩溶发育区岩质高陡边坡研究中特殊地质情况无法可视化表达,以及在复杂地质情况下边坡稳定性分析的数值模拟模型与实际情况不匹配、分析结果不够精确等问题,提出了利用BIM技术对岩溶发育区岩质高陡边坡进行建模并通过多种有限元方法进行对比验证及分析的解决方案。以桂林市兴安至阳朔公路延长线工程K5+420～K5+740段为工程背景,通过地质勘察、钻孔电视、赤平投影和取样试验得到岩土体强度参数等数据,采用钻孔建模与剖面建模相结合的混合建模方法,创建该段边坡BIM三维数字地质模型,将精细化的BIM模型通过布尔运算剖切最不利剖面,无损导入有限元分析软件,并通过有限元分析方法以及摩根斯坦-普拉斯法对该段边坡工程从自然工况到支护加固工况的稳定性及失稳过程进行分析,提高了计算效率和精度。分析了边坡在各种工况下的安全系数、位移及应变云图,查明了边坡在自然工况下易失稳破坏的原因,并进行了支护后再验算。结果表明:在复杂地质情况下构建三维地质模型并结合有限元分析方法进行边坡稳定性分析,其安全系数达到稳定标准; 该研究提高了边坡工程效率,并为边坡工程的设计及施工提供了技术支持和科学依据。     

Slope stability assessment of an open pit using lattice-spring-based synthetic rock mass (LS-SRM) modeling approach

Discontinuity waviness is one of the most important properties that influence shear strength of jointed rock masses, and it should be incorporated into numerical models for slope stability assessment. However, in most existing numerical modeling tools, discontinuities are often simplified into planar surfaces. Discrete fracture network modeling tools such as MoFrac allow the simulation of non-planar discontinuities which can be incorporated into lattice-spring-based geomechanical software such as Slope Model for slope stability assessment. In this study, the slope failure of the south wall at Cadia Hill open pit mine is simulated using the lattice-spring-based synthetic rock mass (LS-SRM) modeling approach. First, the slope model is calibrated using field displacement monitoring data, and then the influence of different discontinuity configurations on the stability of the slope is investigated. The modeling results show that the slope with non-planar discontinuities is comparatively more stable than the ones with planar discontinuities. In addition, the slope becomes increasingly unstable with the increases of discontinuity intensity and size. At greater pit depth with higher in situ stress, both the slope models with planar and non-planar discontinuities experience localized failures due to very high stress concentrations, and the slope model with planar discontinuities is more deformable and less stable than that with non-planar discontinuities.     

A coupled thermal-hydraulic-mechanical application for assessment of slope stability

The stability of a slope is subjected to thermal (T), hydraulic (H), and mechanical (M) loadings and their coupling effects. Modeling the coupled THM processes that occur in the slope is important for reliably assessing and predicting the slope performance and stability. Therefore, a numerical model, which can consider the full coupling among the thermal (temperature variation), hydraulic (pore water pressure), and mechanical (stress and displacement) processes, is developed in this study. The developed model is employed to analyze slope stability, and the simulated results are seen to coincide well with the results obtained by traditional limit equilibrium calculation. A comparison of the results verifies the validity of the developed model for slope stability analyses under THM coupled effects. Furthermore, the capability of the developed THM model for predicting the slope performance is validated through comparisons of three case studies in terms of both laboratory experiments and numerical simulations. A favorable agreement between the modeling results and the compared data confirms the capability of the developed model to accurately describe the behavior of a slope affected by THM coupled processes. The modeling results can also contribute to a better understanding of slope failure induced by the THM couplings.     

基于滑移线场理论的边坡滑裂面确定方法

发展了一套基于滑移线场理论,并根据有限单元法的计算结果来确定边坡滑裂面的数值模拟方法,在此基础上研究了流动法则对边坡稳定分析的影响。该方法可以考虑弹性区与塑性区的区别,并可以考虑不同的流动法则。给出了滑移线方向场数值模拟的具体方法和由滑移线方向场追踪滑移线的方法,提出安全系数最小的滑移线即为边坡的滑裂面。算例证明了方法的有效性。研究结果表明,对于无约束的天然边坡,自重作用下其安全系数受流动法则的影响较小,而滑裂面的位置随流动法则的不同而不同;当坡顶有荷载作用时,尤其是边坡的稳定性主要由坡顶荷载决定时,无论是安全系数还是滑裂面,流动法则的影响均很大,采用相关联流动法则可能会高估边坡的稳定性。     

边坡失稳突变模型的非线性混沌分析

针对边坡失稳的突变问题,运用混沌理论,建立系统的尖点突变模型,并运用庞加莱映射法、李亚普诺夫指数法、分形维数法等多种方法来预测系统是否处于混沌。分析发现：外部环境因素的变化、滑坡面上软弱夹层介质的弹性区段与应变弱化区段的本构曲线拐点处的刚度比的变化、降雨量等因素的变化作为边坡系统的非线性扰动因素与边坡稳定性的响应会表现出复杂的非线性混沌关系。这种突变和混沌的非线性现象出现的条件分别是边坡发生突变性滑坡的突发因素和积累演化因素的表像。它对认识边坡突发性滑坡突变机理和突变累积性演化机理,并进一步预测、防治并控制滑坡有重要的意义。     

基于AHP的模糊评判法在边坡稳定性评价中的应用

在对常用边坡稳定性评价方法广泛研究的基础上,分析常用边坡稳定性分析方法存在的一些缺陷,针对其复杂性和局限性,建立边坡稳定性评价的模糊层次分析模型。该模型在建立评价指标体系的基础上,将层次分析法和模糊数学理论结合起来,运用层次分析法确定评价指标的权重,采用模糊数学方法对边坡的稳定性进行综合评价,得出评价结论。同时,应用该评价模型对清江隔河岩水电站厂房高边坡的稳定性进行分析评价,验证模型的正确性。结果表明,使用该模型可以使边坡稳定性评价更全面、更科学、更符合实际,该方法简便可行,结论可靠,具有一定的优越性,为决策者提供有力的参考和支持。