有限元强度折减法在土石坝边坡稳定分析中的应用

在指出传统边坡稳定分析方法的缺点和不足的同时,重点研究了有限元强度折减法的理论背景、突出优势、计算结果的影响因素、边坡失稳判据方法,探讨了该方法应用于土石坝边坡稳定分析中的可行性。采用摩尔-库仑屈服准则、非关联流动法则,在已知渗流场的前提下,基于有效应力原理逐步进行强度折减,直至满足力和位移不收敛的失稳判据,从而得到相应强度折减法的土石坝坝坡稳定安全系数。结果表明,无论是关键滑裂面位置还是最小安全系数,有限元强度折减法的计算结果与刚体极限平衡法的计算结果都相当接近,从而表明此法在土石坝边坡稳定分析中的可行性,拓宽了该法的应用范围。     

基于强度折减的岩质边坡失稳判据的探讨

以锦屏水电站左岸某标段边坡为例,基于有限元强度折减法的基本原理和破坏准则,提出了综合特征点位移增量与折减系数增量的比值关系曲线与迭代次数突变准则编制有限元程序计算边坡的安全系数。计算结果表明,两种失稳判据较吻合,误差仅为1.3%,位移突变与收敛合理,该判据正确、适用。     

接触面状态判据在重力坝深层稳定性分析中的应用

有限元强度折减法是分析重力坝抗滑稳定的常用方法之一,其计算所得安全系数与所选择的失稳判据密切相关。基于有限元强度折减法,提出一种以接触面状态作为失稳判据的方法,即将有限元模型中的滑动接触面全部处于滑动或脱开状态时的折减系数作为抗滑稳定安全系数。以某重力坝的两种深层滑动模式为例,分别建立三维有限元模型,采用接触面状态判别法进行稳定计算,并与剪力比例法、计算收敛性判据、关键点位移突变性和塑性区贯通性判据进行对比分析,证明所提的以接触面状态作为失稳判据的合理性和有效性,为重力坝抗滑稳定分析提供了一种新思路。     

有限元极限平衡法在边坡稳定性分析中的应用

比较分析了极限平衡法和有限元极限平衡法的特点,基于Geo-studio软件分析了两个典型边坡的稳定性,并比较了极限平衡法和有限元极限平衡法的分析计算结果.结果表明.不同计算方法可影响边坡的稳定性分析,为探讨工程中选择合适的计算方法奠定了基础.     

强度折减法与重度增加法对边坡稳定安全系数的影响

针对重度增加法计算结果相对强度折减法偏大的问题,以某均质土坡为分析模型,分别采用强度折减法、修正泊松比的改进强度折减法、重度增加法及改进重度增加法对边坡进行稳定性分析,并研究了土体强度参数对安全系数的敏感性。结果表明,保持内摩擦角为定值时,四种算法的安全系数均随粘聚力变化拟合为线性函数;保持粘聚力为定值时,除重度增加法外其他三种算法计算结果仍可拟合为线性函数;改进后的强度折减法与重度增加法计算结果与传统强度折减法十分接近,但数值相对保守。研究结果为边坡稳定分析提供了参考。     

强度折减法在三维有限元边坡稳定分析中的应用

为研究强度折减法在边坡三维稳定分析中的适用性,选择已知滑裂面和未知滑裂面共4个经典算例,运用强度折减法求解其安全系数,并与既有的极限平衡法结果进行对比。计算结果表明,数值解与既有的极限平衡法解析解非常接近,模拟的滑动方向与理论假定亦基本一致。由此证明了强度折减法在三维有限元边坡稳定性分析中的适用价值,为解决工程计算问题提供了参考。     

基于分区有限元与块体界面元混合法的强度折减边坡稳定分析法

考虑到岩质边坡失稳的连续—非连续特征,采用基于分区有限元与块体界面元混合法的强度折减法,对索风营Dr2危岩体进行稳定性分析。先应用有限元强度折减法搜索最危险滑动面,再利用分区有限元与块体界面元混合法在滑动面上生成接触点对,模拟滑动面破坏情况,然后结合强度折减法,定义接触点对全部失效时边坡失稳,计算安全系数值。结果表明,基于分区有限元与块体界面元混合法的强度折减法能够解决岩质边坡局部位移非连续问题,有效避免了目前强度折减法失稳判据的人为性,且只在滑动面上进行非线性迭代,计算效率明显提高。     

单滑动面岩质边坡数值计算影响因素分析

介绍了确定边坡稳定安全系数和判别边坡临界稳定状态的方法.为便于强度折减法与刚体极限平衡法进行比较,以典型单滑动面边坡数值计算为例,比较分析了滑动面材料屈服准则、自重应力场施加方法、计算模型单元网格尺寸和边界范围对边坡稳定安全系数的影响规律,提出了数值模拟建议,以提高已知滑动面岩质边坡数值计算的精度.结果表明,强度折减法较为合理,超载法在特殊情况下可能无法得到安全系数.     

边坡稳定性分析方法简述

对边坡稳定性的极限平衡法与有限元方法进行了对比分析,并将这两种方法相结合考察边坡的稳定性,这是边坡稳定性分析的一个重要发展方向.根据有限元计算得到的近似真实应力场,利用数学手段(如动态规划法)计算得到边坡的最小安全系数及其相应的临界滑裂面的确切位置,还有待推出较成熟的商业计算软件.     

基于强度折减动力分析法的岩体边坡稳定性分析

针对在强度折减动力分析法中折减系数与关键点位移关系曲线拐点不易判断的问题,采用强度折减法将边坡岩土体的内聚力、内摩擦角、抗拉强度折减后,利用数值分析软件进行静动力计算,以边坡潜在滑动体关键点位移时程曲线和折减系数与关键点位移关系曲线判断出折减系数的范围,通过分析绘制在同一坐标系下不同折减系数时潜在滑动体关键点位移时程曲线的变化趋势,较为准确地确定拐点及其相应的稳定安全系数,并以浩口水电站厂房后缘边坡为例,通过对其进行动力稳定性分析,验证了所提方法的可行性和合理性。     

有限元法分析边坡稳定及工程实例

用有限元法分析边坡稳定性,能够对坡体内的应力分布、应变及变形分布、塑性区分布等规律较为准确的量化表征,还可以得出滑动面的大致位置和安全系数。本文对强度折减法的失稳判据进行评价,得出以弹塑性解是否收敛为标准更有说服力。对某水库近坝库岸边坡进行分析,并将其与传统方法所得的边坡安全系数相比,证实其工程应用的可靠性,能够在实际工程中加以应用。     

饱和-非饱和非稳定渗流作用下岩质边坡稳定性分析

对岩质边坡在水位下降时坡体内的饱和—非饱和非稳定渗流和坡体稳定性进行了分析,渗流分析采用有限元法,坡体稳定分析采用有限元强度折减法。以塑性区位移突变作为边坡失稳判据,此时折减系数值即为坡体安全系数。以十里铺水库为例,对库岸岩体边坡进行了分析,并得出在水库水位降落影响下边坡的稳定安全系数随降落时间的增长而增大的结论。     

潘口水电站面板堆石坝施工度汛断面坝坡稳定性分析

在对潘口水电站面板堆石坝施工期洪水作用下坝体与坝基渗流场进行有限元模拟的基础上,采用线性和非线性强度参数分析了施工度汛断面坝坡稳定性。结果表明,潘口面板堆石坝临时度汛断面在施工度汛期内渗流稳定性及上下游坝坡稳定性均满足现行规范要求,汛期安全性有保障;度汛期内临时断面采用挤压边墙和垫层料联合防渗的方案是可行的;与线性强度参数相比,非线性强度参数更符合堆石料的抗剪强度特性,其稳定性计算结果更合理,从而为潘口水电站面板堆石坝施工度汛断面的设计方案提供了技术支持,也为混凝土面板堆石坝施工期临时度汛坝体的坝坡稳定安全问题提供了一种有效的分析方法。     

某水电站雾化区边坡降雨入渗及稳定性分析

基于某水电站右岸高边坡基本地质条件和雾化雨资料,采用饱和-非饱和渗流有限元分析方法,研究了边坡在雾化雨条件下的渗流场变化规律,并借鉴非饱和强度理论,运用强度折减法分析了雾化雨对边坡稳定性的影响。分析结果表明,雾化雨条件下地表水入渗将导致非饱和区范围缩小、压力水头升高并出现局部暂态饱和区;考虑非饱和区强度变化及饱和区渗透力影响,降雨入渗时边坡稳定性将明显下降。     

基于双折减系数法的边坡动力稳定分析

鉴于传统强度折减法对岩土体强度参数(粘聚力和内摩擦角)进行等系数折减,难以真实反映岩土体稳定性的缺点,以某库岸复杂岩质边坡为例,运用大型有限元软件ADINA,建立边坡有限元模型进行动力分析,采用双折减系数法计算地震荷载作用下边坡的地震响应,研究粘聚力和内摩擦角的折减关系,得出了边坡的动力稳定安全系数,并与传统的强度折减动力分析法进行对比。结果表明,传统的强度折减动力分析法可能稍有夸大边坡的安全裕度;采用双折减系数法进行动力稳定分析可行且更合理。研究成果可为边坡动力稳定分析提供参考。     

白鹤滩水电站左岸边坡动力稳定数值计算分析

针对白鹤滩水电站左岸边坡存在多个潜在滑动块体的问题,建立了左岸边坡的三维有限元计算模型,采用拟静力法、动力时程安全系数分析法和动力降强法研究了左岸边坡的主要块体和整体的动力稳定性。结果表明,以C3-1为底滑面的潜在滑动块体的动力稳定性能满足设计规范要求,而以LS337为底滑面的块体#1-1、#2和#3的动力稳定安全系数偏小,整体稳定安全系数亦偏低,需采取必要的加固措施。     

岩体边坡形态对安全系数的影响

以双折线滑动面边坡为例,将FLAC3D软件作为数值计算工具,采用基于强度折减法的数值计算方法计算了不同滑动面几何形态下的边坡稳定安全系数,并与刚体极限平衡法的计算结果进行了比较。结果表明,滑动面上折线倾角和下折线倾角的变化对安全系数影响较大,而滑动面上折线高度的变化对安全系数的影响不太明显。     

双安全系数动态局部强度折减法在边坡稳定分析中的应用

针对传统的强度折减法未考虑到边坡破坏过程中粘聚力和内摩擦角衰减速度的差异及边坡所有单元的强度参数均折减的问题,对边坡材料强度参数粘聚力和内摩擦角分别采用不同的折减系数,并根据屈服接近度判别标准,逐步调整折减区域,提出了边坡稳定分析的双安全系数动态局部强度折减法。实例应用结果表明,该方法能够较好地反映边坡破坏过程中粘聚力和内摩擦角衰减速度的差别,可模拟边坡失稳演变过程,得到的安全系数一般小于传统强度折减法和动态局部强度折减法。