AutoCAD VBA在堤防边坡的抗滑稳定计算中的应用

AutoCAD VBA是AutoCAD的一个二次开发工具,可以用来完成土层的处理、滑弧的绘制和土条重力、β角、孔隙水压力的计算以及土条应使用的粘聚力和内摩擦角的确定等堤防边坡抗滑稳定计算的内容.     

强度参数对边坡稳定性影响分析

在研究材料强度对边坡稳定影响机理的基础上,结合简单的均质边坡、非均质边坡算例,分别采用基于强度折减法的Plaxis软件及基于极限平衡法理论的Geo-Studio软件进行计算,采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型,分析各材料参数对安全系数及边坡滑裂面的影响。结果表明:(1)当λcr为定值时,改变黏聚力c及内摩擦角对滑裂面位置没有影响;当λcr由小变大时,滑裂面由浅变深,进出口逐渐远离边坡坡顶和坡底;当λcr由大变小时,滑裂面由深变浅,进出口逐渐靠近边坡坡顶和坡底;(2)安全系数与黏聚力c近似呈线性增大关系,与内摩擦角呈非线性增大关系;(3)安全系数随着坡角或坡高的增大不断减小,但其对滑裂面的影响同结论(1)。     

地基土抗剪强度设计值取值

通过大量工程岸坡稳定分析，认为影响土坡稳定的主要变量为地基土抗剪强度，且经常是一个土层起主导作用，提出在规范中应参照荷载组合的经验，挑选主要土层，对其抗剪强度设计值取85％或93％的保证率。这种作法使得用分项安全系数寻出的危险滑弧更接近最危险滑弧（指按可靠度法分析求得的最危险滑弧）。     

关于强度参数及计算方法对坝坡安全稳定性影响的研究

简述了2种基于极限平衡理论分析土坡稳定性的方法,利用SLOPE/W软件对某水库土坝边坡进行了稳定性分析,建立了坝坡稳定性的分析模型,研究了在各种库水位情况下坝坡的安全系数随土的强度参数的变化规律,以及强度参数对坝坡最危险滑弧形状和圆心位置的影响。并对Bishop法和太沙基法两种计算方法在土坡稳定分析中存在的差异进行了讨论。     

变形参数对土坡稳定安全系数的影响

利用有限元极限平衡法对土坡在不同变形条件下稳定性的变化规律进行研究。对3种不同填筑情况、不同土质的土坡进行稳定性计算分析,土体本构模型分别采用线弹性模型和邓肯-张E-ν非线性弹性模型。计算中,分别变化了土体的弹性模量(或参数K)、泊松比(或参数G)以及内摩擦角。结果表明:变形参数对土坡稳定安全系数有一定影响,弹性模量对土坡稳定安全系数几乎没有影响,而泊松比对土坡稳定安全系数影响较大;考虑变形影响的有限元法用于土坡稳定性分析具有一定优势。     

基于水—气二相流模型的土坡稳定性分析

为了研究孔隙气压力和负孔隙水压力在土坡稳定分析中所起的作用,基于多相流理论建立水-气二相流模型,利用此模型对稳定渗流情况和降雨情况下的土体边坡内水相和气相的渗流状态进行模拟,根据模拟得到的孔隙气压力和孔隙水压力值求出土坡安全系数。计算结果表明,土坡非饱和区负孔隙水压力的存在较大地提高了土坡稳定性,在稳定渗流情况下,孔隙气压力对土坡稳定的影响可忽略,在降雨情况下,非饱和区产生的孔隙气压力使得安全系数减小,滑动面与地下水位的距离越大,非饱和区的孔压对土坡稳定的影响越大。     

四边形块元法和沉抗土坝的稳定分析——兼论复合土坡的最危险滑弧位置

用基于极限平衡理论的圆弧滑面法分析土坡和土石坝稳定时,一般采用“条分法”计算.该法的数学理论基础是“有限差分”,其计算精度取决于分条宽度和条数.本文提出的四边形块元法,采用积分法导出计算公式.这种方法既可提高计算精度,又能加快计算速度.对沉抗土坝进行稳定分析的资料对比,论证了本方法的优越性.笔者还根据对复合土坡稳定系数函数性质和计算资料的分析,探讨了复合土坡最危险滑弧位置的规律.     

粒子群优化算法在搜索渗流作用下土坡临界滑裂面中的应用

为了准确找出渗流作用下土坡危险滑裂面位置并计算其安全系数,提高滑裂面搜索的速度和精度,本文将粒子群优化算法与有限单元法相结合,进行土坡稳定性分析。结果表明,粒子群算法能有效搜索出危险滑裂面的位置,在渗流情况下用有限单元法计算出的安全系数比传统条分法更趋近于精确解。这表明粒子群算法作为一种新型的优化算法,在土坡稳定分析中具有良好的应用前景。     

挡土墙背摩擦角为负的被动土压力研究

目前大多数被动土压力问题研究的是挡土墙背摩擦角为正的情况(墙身相对土体向下移动)，而挡土墙背摩擦角为负(墙身相对土体向上移动)的被动土压力问题则研究的较少。在平面滑裂面假设的基础上，利用散粒体Kötter方程通过极限平衡分析得到了挡土墙背摩擦角为负时的被动土压力系数、被动土压力合力和被动土压力合力作用点高度的理论公式。分析了挡土墙倾角、填土内摩擦角、填土坡角和墙背摩擦角对被动土压力系数、土压力合力作用点高度的影响。与挡土墙背摩擦角为正不同的是，墙背摩擦角为负时随摩擦角的增加，被动土压力系数减小。用图形和表格的形式给出了相应的结果，可为锚、输电线路基础受上拔荷载时设计所采用。     

挡土墙背摩擦角为负的被动土压力研究

在平面滑裂面假设的基础上,利用散粒体Ktter方程通过极限平衡分析得到了挡土墙背摩擦角为负时的被动土压力系数、被动土压力合力和被动土压力合力作用点高度的理论公式。分析了挡土墙倾角、填土内摩擦角、填土坡角和墙背摩擦角对被动土压力系数、土压力合力作用点高度的影响。与挡土墙背摩擦角为正时不同,墙背摩擦角为负时随摩擦角的增加,被动土压力系数减小。用图形和表格的形式给出了相应的结果,可为锚、输电线路基础受上拔荷载时设计所采用。     

关于改进圆弧法在复合地基稳定性评价中的研究和应用

针对圆弧条分法在复合地基的稳定性计算中计算繁琐且不确定性过多的问题,利用积分公式对圆弧法进行改进,从而推导出求解稳定系数的积分公式。结合实例对圆弧法和改进方法进行比较,结果证明,改进方法接近实际,且减少了计算的次数,又使得搜索的过程有系统性,易被工程人员掌握。     

Rosenblueth法在边坡可靠度分析中的应用

针对在确定具有最小可靠度指标的滑动面时蒙特卡罗法耗时长的问题,通过两个典型土坡,采用简化Bishop法计算滑动面的抗滑稳定安全系数从而构建了边坡可靠度分析的功能函数,利用圆弧构建潜在滑动面,利用Rosenblueth法计算每个潜在滑动面的可靠度指标,采用和声搜索算法搜索潜在滑动面的变化以寻求最小可靠度指标滑动面,并与常规极限平衡方法得到的最小安全系数对应的滑动面进行了比较。结果表明:简单均质土坡临界滑动面与最小可靠度指标滑动面基本重合,非均质土坡最小可靠度指标滑动面与临界滑动面相差较大,可靠度指标相差也较大,在具体应用时建议采用Rosenblueth法进行最小可靠度指标滑动面的确定。     

三维有限差分强度折减法分析边坡稳定性研究

强度折减法已经成为边坡稳定分析的重要方法之一。基于FLAC3D程序的三维有限差分强度折减法可以自动计算三维复杂边坡的安全系数,可以考虑节理、断层等构造对边坡稳定性的影响,而且很容易通过临界状态的剪应变和节点速度判断出滑动面的位置和形状。利用FLAC3D三维有限差分强度折减法对某厂房枢纽区后边坡的三维稳定性进行了分析,结果表明该边坡的稳定性主要受F1断层的控制,计算结果合理,表明本文采用的方法可应用于三维边坡的稳定性分析。     

锦屏一级水电站码头营地危岩体的稳定性分析

锦屏一级水电站左岸码头营地边坡是由多组不规则的卸荷裂隙围限出的一较大规模的危岩体,由于滑动面并非规则平面,因此破坏面复杂。本文采用点安全系数方法评价块体的稳定性。在地质勘测的基础上建立块体的数值计算模型,计算滑动面的应力值(含正应力和剪应力),由库伦准则定义出沿可能滑移方向的点安全系数。通过点安全系数的分布评价块体的失稳机理,通过点安全系数对破坏面的加权平均值评价块体的整体稳定性。计算结果表明,危岩体点安全系数分布符合宏观变形特征,整体安全系数不满足设计要求,经施加4 800t支护力加固后,整个围岩体的稳定性满足设计要求。     

基于FLAC~(3D)的强度折减法和点安全系数法对比

编制了强度折减fish命令流,推导了基于快速拉格朗日有限差分法的三种点安全系数计算公式,采用安全系数为1.0的ACADS边坡考题比较了强度折减法和点安全系数法在边坡失稳破坏判识及安全系数计算中的精度和可靠性,计算表明:Flac3D的solve fos强度折减模块计算的安全系数为0.99,编制的强度折减法fish命令流得到的安全系数精确到0.994,对应边坡表层控制监测点合位移增量与强度折减系数增量之比的急剧变化点、边坡剪应变增量贯通区、塑性区连通状态及迭代求解的不收敛性。强度储备法、最小距离法和线弹性公式计算的点安全系数分布规律一致,不仅能较好地揭示出边坡的失稳状态及滑面位置,同时可以反映边坡不同位置的安全系数。强度储备法公式和线弹性公式计算的连通性滑面安全系数为1.002,最小距离法公式计算的连通性滑面安全系数为1.0018。最小距离法公式更接近边坡考题的安全系数裁判值1.0。     

边坡稳定有限元强度折减法与极限平衡法对比

通过算例对有限元强度折减法和极限平衡法在边坡稳定性分析中的性能进行了比较,结果表明:有限元计算网格尺寸可选取最大计算长度的3%～5%;极限平衡法较有限元强度折减法计算耗时少;极限平衡法计算结果均落在有限元强度折减法所得贯通塑性区之内,简布法所得滑动面较之Spencer法的结果偏下。     

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。     

降雨入渗对边坡浅层稳定性的影响

为研究降雨入渗对边坡浅层滑动面稳定性的影响,基于非饱和渗流理论,分析浅层滑动面在降雨期和停雨期的渗透系数和孔隙水压力,得出了边坡浅层滑动面稳定性的变化规律。结果表明:降雨期间,坡脚处孔隙水压力增大至饱和,坡顶处孔隙水压力持续增大接近饱和,停雨后坡顶处孔隙水压力降幅大于坡脚处;降雨前期各滑动面稳定性均持续减小,降雨后期坡顶滑动面安全系数趋于收敛,但坡脚滑动面安全系数仍持续减小;停雨后浅层滑动面安全系数均增大,深层滑动面则呈波动状态。     

底部含圆弧的梯形断面防渗渠道的水力计算

笔者介绍了U形及弧底梯形的通用水力计算公式及简便水力计算法,以供同类工程参考使用。