有限元法在边坡工程中的应用

边坡稳定性分析主要有工程地质分析法、刚体极限平衡法和数值模拟等等,工程地质分析法和刚体极限平衡法是工程上使用最多和最成熟的方法,其中传递系数法来求解边坡稳定性在我国的工程上应用较广泛,从工程应用上来讲可以取得较为精确的结论,强度折减法所具有的独特优点使其逐渐在国内外受到关注,在边坡稳定分析中已逐渐得到认可.在传统极限平衡法的基础上,利用ANSYS有限元软件对边坡进行了研究,得出了一些很有意义的结论.     

极限平衡和数值方法在边坡工程中的应用

刚体极限平衡法和强度折减数值方法在边坡工程稳定分析中发挥重要作用，已经取得了许多重要的研究成果。文中对以简化 Bishop 法、Morgenstern-Price 法和通用条分法为代表的刚体极限平衡法的理论基础和计算过程进行了阐释，并将其与瑞典圆弧法、简化 Janbu 法及 Spencer 法等其他刚体极限平衡法的计算原理进行了对比分析，接着从计算方法、失稳判据和折减改进等方面对强度折减数值方法进行了分析，阐述了这 2 种方法在工程应用中的研究进展。边坡工程分析方法的进步，必将推动边坡工程治理向着精细化水平迈进。     

基于强度折减技术的边坡稳定性及其影响因素分析

为修正边坡稳定性分析中极限平衡法的缺点,引入基于强度折减技术的有限单元法.分别介绍了有限单元理论与强度折减法技术.失稳判据是分析边坡稳定性的关键问题,目前强度折减有限元法中主要有三种判据,同时得到边坡安全系数.通过算例,与传统极限平衡法计算结果相比较,结果表明基于强度折减技术的有限元法分析边坡稳定性及其影响因素敏感性是町行的,计算精度满足工程要求,为边坡的支护治理设计提供重要依据.     

甲基卡锂辉石矿露天边坡稳定性研究

针对康定甲基卡锂辉石矿东南西北4个方位形成的高度不等的露天边坡的安全稳定问题，在开展现场工程地质调查、对边坡工程地质进行岩组划分、分区和对各个分区的破坏模式进行总结的基础上，采用极限平衡分析方法、二维有限元数值模拟分析以及强度折减法对设计情况下露天边坡稳定性进行分析。通过对2个分析剖面、3个边坡稳定性分区在3种工况下边坡稳定性的极限平衡分析得出，边坡整体安全系数均大于许用安全系数1.20、1.15和1.10，并运用二维有限元数值模拟分析得出，强度折减法计算的安全系数与极限平衡分析法的结果相近，边坡的滑动模式与极限平衡分析采用的边坡滑动模式一致，证明极限平衡分析的结果具有可靠性。最后得出在现有设计情况下甲基卡锂辉石矿露天采场最终境界边坡整体是稳定的，现有台阶坡角较为合理。     

极限平衡法与强度折减法分析尾矿坝稳定性比较

传统的刚体极限平衡法是尾矿坝稳定性分析中普遍使用的方法。然而,近年来,有限元法逐渐成为一种强有力的尾矿坝边坡稳定性分析工具,其中以强度折减法为典型代表。尽管强度折减有限元法有很多优势,但是它并没有被广泛应用于坝体日常稳定性分析中。为了探索出较为合理的分析途径,深入剖析两种理论的异同点,结合某尾矿坝实际工程,比较分析正常、洪水运行下有限元强度折减法与极限平衡法在安全系数大小及滑动面形状和位置上的差异,分析产生差异的原因,并在安全系数的选用上提出建议,以期为尾矿坝的安全设计施工提供可靠依据和技术支撑。     

强度折减法在高填方土质边坡稳定分析中的应用

在高填方土质边坡稳定性分析中,基于强度折减法的有限元模拟克服了传统极限平衡法的诸多不足,不仅能得到比较可靠的边坡安全系数,还能得到边坡坡体的应力、塑性区分布及变形趋势等信息。以实际高填方土质工程为研究背景,采用分施工阶段的强度折减法有限元模拟,计算边坡安全系数,分析得到各个阶段的位移变化情况。并采用极限平衡法对边坡进行对比分析,验证了强度折减法应用在该高填方土质工程边坡稳定性分析中的可靠性。     

含缓倾软弱夹层矿山高边坡滑动面位置与空间形态反演

滑动面确定是边坡治理中的关键问题,传统的勘探技术在滑动面勘测识别确定过程中往往存在耗时、耗力、对坡体造成损伤、具有安全隐患等问题。为克服传统滑动面确定方法的局限性,以四川黄山含缓 倾软弱夹层石灰石矿山高边坡为例,在边坡应急治理条件下,基于工程地质分析法、空间解析几何法、极限平衡法及强度折减法的综合应用,提出了一种以工程地质分析法为前提判断,空间解析几何法与极限平衡法 为计算分析手段,强度折减法为检验保证的滑动面反演方法。首先根据工程地质分析判断出边坡整体及局部的破坏模式,其次利用空间解析几何法确定了滑坡体前后缘位置滑动面的空间形态,最后采用极限平衡法对 边坡稳定性系数反复试算,进而反演出滑动面的具体位置,并基于有限元强度折减法对滑动面反演结果进行了分析验证。结果表明：边坡整体沿软弱夹层滑动,前后缘位置为圆弧滑动破坏,滑动面位于775 m平台到软 弱夹层垂直距离为26 m的位置;有限元强度折减法计算的边坡稳定性系数为1.00,与滑动面反演结果基本一致,验证了该方法的可行性和准确性。研究结果为边坡滑动面的确定提供了一种新思路,对于类似边坡滑动 面快速识别与确定及危岩体的应急治理具有一定的借鉴意义。     

德兴铜矿富家坞矿区东南帮边坡现状稳定性分析

为了查明德兴铜矿富家坞矿区东南帮的工程地质特征,分析区内边坡稳定性情况,采用现场勘察、室内实验及滑坡反分析等方法,确定了边坡的滑坡模式,获取了边坡岩体力学参数,并通过极限平衡法对现状边坡以及削坡后边坡进行稳定性分析。     

花江北盘江大桥六枝岸高陡边坡稳定性评价

基于六枝岸边坡工程地质特征及可能出现的边坡变形破坏形式, 利用工程类比和经验方法初步确定边坡岩土体物理力学参数;采用极限平衡分析和三维有限差分方法分别分析了花江北盘江大桥六枝岸边坡的稳定性。结果表明, 各工况条件下, 二维、三维稳定性分析结果规律一致, 均满足边坡稳定性设计要求, 且有一定安全裕度;边坡各剖面的失稳模式基本以近似圆弧型整体失稳;相较于二维极限平衡法, 三维有限差分强度折减法计算得到的安全系数略大。     

金正泰露天煤矿内排土场边坡稳定性研究

利用刚体极限平衡分析法(毕肖普法和剩余推力法)结合工坡稳定性分析软件以分析金正泰露天煤矿内排土场边坡稳定性,揭示其潜在滑坡机理,为该矿排土场稳定性研究提供了依据,也为其他矿排土场稳定性分析及研究提供参考。     

基于有限元极限平衡法的岩土结构稳定分析

边坡失稳是一种严重的地质灾害,土压力与地基承载力问题也可采用边坡稳定分析思想进行分析,因此边坡的稳定分析研究至关重要。目前,针对边坡稳定性的分析方法大都存在一些不足,刚体极限平衡法需要引入一定假定条件才能求解;有限元强度折减法在某些情况下可能会存在违背材料自身性质;有限元极限平衡法则可以避免上述问题,该方法理论上可用于任何工况下土体结构的稳定性分析。基于此,本文对传统极限平衡理论进行了扩展,并对土体内某一点的极限平衡状态与土体沿整个滑动面的极限平衡状态之间的关系进行了探讨,进而定义了土体沿滑动面的安全系数,以此作为土体整体与局部稳定性评价标准。将有限元极限平衡法用于土力学三大经典问题的分析,结果表明有限元极限平衡法具有可行性。     

三峡库区滑坡稳定性计算中的常用方法

稳定性计算问题是滑坡及边坡研究中的重要问题之一。对目前在三峡库区滑坡治理过程中常用的计算方法极限平衡法从其原理、应用场合、应用局限等方面进行了总结，结合重庆市巫山县川东淀粉厂滑坡这一具体算例，用常用条分法方法对其在组合工况下的稳定性作了具体的分析。     

极限平衡法与有限元强度折减法在露天矿边坡稳定性分析中的应用对比

阐述了极限平衡法和有限元强度折减法两种边坡稳定性分析方法的基本原理,采用Slide 6.0和Phase2 8.0两款软件对某露天矿西部边坡的稳定性进行分析,对比极限平衡法与有限元法计算出的安全系数。计算结果显示,两款软件计算出的安全系数接近,有限元法为1.0,极限平衡法为1.04~1.06,安全系数均达不到该边坡所要求的最低安全系数1.25,必须对边坡加固。根据软件数值分析出的滑移面用长锚索进行加固,加固后边坡安全系数为1.25~1.41,达到西部边坡的安全要求。经过对边坡稳定性的分析发现,极限平衡法和有限元法计算的安全系数均符合实际工程情况,适用于相似边坡的稳定性分析。     

结构面影响下的岩质边坡稳定性计算方法探讨

岩质边坡的稳定性主要受岩体内结构面的控制,研究含节理岩质边坡的稳定性分析方法具有重要的理论意义和工程价值。以工程实例为背景,首先,基于现场测试和室内试验,给出了岩石和结构面计算参数的取值过程和方法;其次,基于强度折减理论,运用FISH语言编写了强度折减程序,并把其推广应用到Ubiquitous-Joint模型中;再次,提出了用薄层材料来模拟结构面,进而运用极限平衡计算出结构面作用下边坡安全系数的方法。最后,分别运用有限差分法、离散单元法和极限平衡法计算了含1组优势结构面的岩质边坡的稳定性,计算结果显示3种方法计算的边坡安全系数以及潜在破坏模式具有一致性。研究成果为类似工程边坡的稳定性评价提供了有效的方法。     

基于反演法的牵引式滑坡治理设计及施工

国道213线K193+060~190滑坡系由公路路堑开挖引起的牵引式滑坡。由于滑坡已经滑动,用勘探提供的滑动面力学参数计算的滑坡推力与实际滑坡状态不符。为此,设计滑动面力学参数时应由滑动后清方减载前的坡体极限平衡法确定,即反算法。同时介绍了主要工程治理措施及施工技术。     

某露天矿边坡岩体力学参数反演及稳定性分析

在边坡稳定分析中,岩体力学参数的选取直接影响着计算分析的结果。为了提高数值计算的准确性,根据滑坡现场实测数据,如滑移面半径、滑移面中心坐标和安全系数,结合正交试验、BP 神经网络和极限平衡理论对断层、白云岩和云母岩的抗剪强度参数进行了反演。对比分析实测数据和计算结果,可以看出滑坡位置和范围比较接近,表明了该反演方法的可行性和准确性。最后采用反演结果对露天矿的深部开采进行了数值仿真分析,并以此对其稳定性做出评价。     

滑坡稳定性分析的高密度电阻率法

滑坡属于一类发生率较高的自然灾害，每年都要给人民生命财产和工程建设造成严重损失和影响。由于高密度电法在滑坡勘察中具有效率高、成本低、地质效果明显等特点，多年来应用广泛。为探讨高密度电法的滑坡稳定性分析，通过高密度电阻率法在树坪乡后山斜坡勘察中的应用和钻孔验证，查明了滑体的性质、厚度以及滑动面，然后通过极限平衡分析法讨论各预设工况条件下此斜坡的稳定性。从而得到树坪乡后山斜坡的稳定性评价结果，为其后的危险性预测和滑坡治理提供有利依据。