基于局部安全系数的边坡滑面搜索

边坡的破坏过程可以理解为潜在滑面上局部区域应力首先超出应力峰值并破坏,而后扩展成面逐步破坏,最终导致整个滑面贯穿的渐进破坏过程,该潜在滑面应与整体安全系数最小的滑面相对应。根据控制论中的最优性原理,当滑面上各处的安全系数均达到最小时,边坡的整体安全系数能达到最小值。基于上述认识,探究了一种基于局部安全系数由点及面确定边坡滑面的方法,并推导了基于局部安全系数的边坡整体安全系数表达式。通过算例分析,验证了所提方法的可靠性,并指出布点的合理间距应小于0. 04倍坡长。     

确定概率临界滑面的简化方法

在对边坡进行可靠度分析时,通常选择强度参数均值对应的确定性临界滑面或最小可靠度指标对应的概率临界滑面作为计算滑面,前者为确定性滑面上的可靠度指标,并非最小可靠度指标,后者作为边坡体系可靠度的近似,更接近于边坡的实际破坏概率。Hassan和Wolff提出的概率临界滑面计算方法,基于强度参数的特定组合,进行几次稳定性计算确定最小可靠度指标对应滑面,简便易行,无需专用的可靠度分析软件。为证明该方法的有效性,将其运用到简单均质土坡与非均质土坡算例中,并将工程中常用的正交设计运用到可靠度计算中,进行对比分析。结果显示:2个算例均表明最小可靠度指标对应的滑面与参数组合中最小安全系数对应的滑面相一致。因此,在工程应用中,可以采用该方法确定最小可靠度指标对应滑面。     

改进最小势能法与Bishop法边坡稳定计算对比分析

最小势能法是边坡稳定性分析的新方法，而滑面上储存的剪切势能是滑体系统总势能不可或缺的一部分，因此针对任意形状滑面，提出一种考虑滑裂面上剪切势能的最小势能法。为验证改进后最小势能法的合理性，将其与Bishop法从理论以及算例方面进行了对比分析。结果表明：改进后的最小势能法是合理且可行的，可以用于边坡稳定性的评价；最小势能法无需划分条块及迭代，分析计算过程简洁，相比Bishop法有一定的优势，便于在工程中推广应用。     

关于坝基深层抗滑稳定刚体极限平衡法的改进

针对常见的坝基深层抗滑稳定刚体极限平衡分析方法存在的问题（第三滑面假定为铅直面、该面上反力方向角计算时需作假定）作了改进,提出了三K法,其使第三滑面可为倾斜面,并在该面上也建立力的平衡方程式,对三个滑面建立三个方程式,用迭代法解算可求得安全系数最小的K值及其滑移模式（第二、三滑面的方向角）。通过多个算例计算分析,本文方法与FLAC法、有限元法的计算结果十分接近。因此,在进行坝基刚体极限平衡分析时,可以本文提出的三K法取代等K法,使坝基深层抗滑稳定设计计算更为安全、合理。     

基于有限元法的混凝土重力坝抗滑稳定分析方法

混凝土重力坝抗滑稳定分析方法较常用的方法是抗剪断安全系数法,该方法忽视了坝体与基岩的应力应变关系,使接触面上的阻滑力与滑动力的计算结果存在一定的误差,导致抗滑稳定安全系数存在较大误差。利用有限单元法,在充分考虑坝体所受到的各种荷载及复杂的地质条件下,计算重力坝与基岩接触面上的阻滑力和滑动力,再利用抗剪断安全系数法对重力坝的抗滑稳定进行计算。得到了更为准确的能反应重力坝抗滑稳定的安全系数。分析结果表明,利用有限元法能够准确计算重力坝与基岩接触面上的阻滑力和滑动力,为重力坝抗滑稳定分析及评价提供了可靠依据。     

缓折坡建基面上的重力坝抗滑稳定计算方法研究

基于“沿整个缓折坡建基面同时滑动”假定，提出了缓倾角折坡建基面上的重力坝抗滑稳定分析计算可简化为“比合力法”，即该抗滑稳定安全系数等于缓折坡建基面上抗滑力代数和与滑动力代数和之比。论述了对缓折坡建基面上不同方向的力作数值相加不再是不合逻辑问题，而是具有工程物理意义。讨论了“瞬心法”的主要不足之处。     

基于临界滑动场理论的抗滑桩加固边坡稳定分析

临界滑动场理论已在边坡稳定、土压力理论、地基承载力等方面得到了应用和发展,但少见在抗滑桩加固边坡方面的应用研究。基于余推力法边坡滑动场理论,从理论基础、计算方法、算例验证3方面对抗滑桩加固边坡的临界滑动场方法进行了系统的分析研究,包括边坡土体的离散方法、复合土体抗剪参数的确定、临界滑动场的搜索、状态点危险滑动方向、最大剩余推力的确定以及最小安全系数的计算。采用经典算例对所提出的方法进行了验证,结果表明,基于临界滑动场理论的抗滑桩加固边坡计算方法是合理的。     

非均质边坡光滑化处理及临界滑动面搜索

实际公路边坡工程绝大多数属于非均质边坡,使得边坡内部应力场的间断,无法使用经典的带梯度信息的优化算法进行滑动面搜索。在基于整体分析法的均质边坡滑动面搜索的理论基础上,提出了一种边坡材料参数光滑化处理方法,并成功将其扩展到非均质边坡。该方法将安全系数和潜在滑面上离散点的纵坐标均视为独立变量,安全系数的大小作为目标函数,约束条件是3个力矩平衡方程和其它一些必要性条件,相对于传统的极限平衡结合智能优化算法,该方法有着更高的收敛效率。2个典型非均质边坡算例结果表明:该方法与其他极限平衡法搜得的滑动面较为一致,说明了方法的可靠性。     

极限平衡理论下边坡稳定性抗滑强度参数反演分析

抗滑强度参数的取值对正确评估边坡稳定性有着重要影响,而参数反演是快速准确获取边坡抗滑强度参数的一种有效方法。基于边坡稳定性分析结果和滑动面抗滑强度参数与临界滑动面一一对应的关系,建立抗滑强度参数与边坡安全系数之间2个特定关系式;由此,在给定临界滑动面的安全系数或某一强度参数时,即可求解反演结果。为了便于计算,考虑多种因素影响,采用极限平衡瑞典法进行稳定性分析,并基于临界圆弧滑动面的判别,推导出参数反演的显示表达式。经算例对比分析,验证了该方法的可行性,且简单适用。同时,参数影响研究分析表明,临界滑动面上的监测点位间距越大,其点位位置误差对反演强度参数的影响越小。最后,将方法应用于工程实例当中,说明了该方法的实用性。     

已知滑动面边坡稳定安全系数的有限元迭代解法

本文提出了在滑动面已知条件下的边坡抗滑稳定安全系数的弹塑性有限元迭代解法。这种方法比常规的刚体极限平衡解法更能反映实际情况,可适用于解决二维或三维问题,同时可给出滑面上的应力场和位移场。文中给出了具有闭合解的二维和三维算例,结果表明本文提出的计算方法是有效、合理和可靠的。     

边坡局部稳定性变化规律的研究

现有边坡稳定性分析方法大多假定边坡滑面各部位的安全系数相等,既不能反映边坡潜在滑面上稳定系数的分布规律,也不符合工程实际情况。分别基于超载储备安全系数定义和强度储备安全系数定义研究了边坡局部稳定性变化规律,并分析了滑体条块数目以及滑面形状对边坡局部稳定性分布规律的影响。此外,还提出了由局部稳定系数求解整体稳定系数的加权方法。研究结果表明：滑体条块的划分数量对边坡局部稳定性的分布规律几乎没有影响,而滑面形状对其影响较大;取微段下滑力占各微段下滑力代数和的比值作为权重,是由边坡局部安全系数加权计算整体安全系数的最优加权方法。     

基于矢量和分析法的大型边坡稳定性分析研究

目前基于矢量和分析法的边坡稳定性研究还未在大型工程中得到验证 ,解决问题的系统性体系还未能形成.为此以金沙江大桥建设工程丽江岸边坡为研究对象 ,验证矢量和分析法的正确性、可靠性及分析优势.分析时考虑自然状态工况和两种不同烈度的地震工况 ,利用矢量和分析法初步分析确定最可能滑动模式和潜在滑移面 ,并计算边坡稳定性安全系数.对比分析极限平衡法、二维矢量和分析法和三维矢量和分析法的计算结果.结果表明 ,用二维矢量和分析法潜在滑移面的思想是可行的 ,且其计算结果与极限平衡法相对误差较小 ,而三维矢量和分析法计算精度较二维更高 ,对边坡滑动分析要求更高的工程中推荐应用三维矢量和分析法分析其稳定性问题.     

三维矢量和方法在桥址岸坡稳定性分析中的应用

矢量和安全系数法物理意义明晰,是评价边坡稳定性的一种重要工具。以某顺层桥址岸坡为例,考虑凝灰岩软弱夹层和卸荷裂隙的不利组合,通过极限平衡方法得到了岸坡的最危险滑面。建立了考虑主要地层分布三维地质力学模型,通过三维矢量和分析方法对不利滑面进行分析,运用潘家铮最大最小原理确定三维矢量和安全系数的计算方向,对桥址岸坡在自重、桥基荷载、地震作用、桥基荷载和地震联合作用这４种工况下的稳定性进行了分析,结果表明岸坡的安全系数均满足稳定性要求。三维矢量和安全系数法与二维极限平衡法评价岸坡稳定性的结果一致性较好,为大型边坡工程的三维计算提供了参考。     

滑移线积分变换在土坡稳定性中的应用

根据边坡变形潜在滑体势能变换的特点,用 Bishop 法、耗散能法和有限单元法分别对双层和 3 层土质边坡进行了稳定性分析。首先通过对边坡滑移线积分公式的转化和推导,建立了以势能耗散能量表示的改进极限平衡法求解安全系数的计算式。结合平面应变两类型边坡算例分析,并利用 VC ＋＋程序语言编制简易的安全系数和滑移线方程的求解程序,对双层和 3 层土质边坡稳定性进行计算分析。计算结果显示：耗散能法得到的潜在滑移线解析式满足指数方程,且在层面附近间断; Bishop 法得到的潜在滑移线经过坡脚,其解析式满足圆方程;耗散能法所得安全系数介于 Bishop 法和有限元法之间,为研究边坡稳定性和工程加固的合理范围提供了借鉴,这对极限平衡法求解边坡稳定性也是一种有益的补充。     

基于安全性和经济性多目标优化的岩质边坡锚固计算方法

以节理岩质边坡为研究对象,基于塑性力学的极值理论,将滑动面的安全系数和锚固造价共同作为目标函数,将锚固力方向、锚杆长度、结构面的剪力和法向力作为决策变量,结合岩块的平衡方程约束条件、结构面的屈服条件和锚杆的附加约束条件,建立安全性和经济性多目标的岩质边坡锚固非线性数学规划模型,最后采用线性加权和法求解多目标规划模型得到安全系数、锚固造价的最优值以及最优锚固角,该方法具有概念明确、计算精度高等特点。     

坡顶局部荷载作用下非均质边坡稳定性上限法分析

当坡顶作用局部荷载时,潜在滑裂面可能不通过坡趾,而是在坡面上发生局部失稳破坏。针对黏聚力随深度线性变化的非均质边坡,引入黏聚力比例因子,推导了坡顶局部荷载作用下非均质边坡极限分析上限法相关计算公式,建立了安全系数与滑裂面起始角、终止角以及临界高度的关联函数,将理论公式转换为多元函数的极小值问题,并给出最优解。主要分析了比例因子和局部荷载对边坡稳定性的影响,结果表明:比例因子对安全系数和滑裂面临界高度影响显著;坡顶局部荷载主要控制着边坡的破坏范围,对边坡的安全系数同样有着一定的影响。     

基于极限平衡法的折线形滑坡体 稳定性分析

应用极限平衡法推导出当无粘性土坡部分浸水时，其滑动面为两直线组成的折线形滑动面稳定安全系数的计算模型，并提出确定最小安全系数以及相应滑动面的方法。通过实例分析表明，其计算结果符合工程实际。     

基于整体分析法的抗滑桩加固边坡稳定性分析

为了分析抗滑桩加固边坡的稳定性,将整体分析法应用于抗滑桩加固边坡的稳定性计算中,重新推导了加固边坡安全系数的计算公式。该方法以整个滑坡体代替传统的条块为分析对象,通过建立三力矩平衡方程而非传统的水平力平衡、竖直力平衡以及对一点的力矩平衡,实现了滑体的整体极限平衡稳定性分析。所得到的方程是刻度良好的,存在唯一的、安全系数为正的实数解,收敛范围大且迅速,具有良好的数值特性,并且适用于各种形式的滑动破裂面,可以方便地从二维向三维进行推广。最后通过算例验证了所提方法的有效性。     

基于非线性规划的重力坝深层抗滑稳定优化算法研究

本文以坝基缓倾软弱结构面为露头的重力坝为研究对象,针对该种坝体可能发生部分下游基岩的剪断而产生滑动的问题,提出了一种重力坝坝基双斜滑动临界破坏滑面的计算方法。本方将下游基岩发生剪断破坏滑面的位置作为优化变量,以重力坝深层抗滑稳定安全系数作为目标函数,同时以等安全系数法方程为约束条件,建立重力坝深层抗滑稳定性分析的非线性数学规划模型,并使用数学规划优化算法求解下游岩体剪断破坏的最不利临界滑面以及其对应的安全系数的最小值。本文的计算方法,具有概念明确、计算精度高等特点,可将其应用于重力坝深层抗滑稳定性的分析。