正弦波作用下模型坝的有限元边坡稳定分析

采用有限元边坡稳定分析方法，计算了正弦波动力作用下模型坝坝体最危险滑裂面和相应的最小安全系数，得到最危险滑裂面和最小安全系数的时间过程。分析了静、动力作用下模型坝边坡最危险滑裂面与试验破坏面三者之间的关系。     

基于重力增加法的边坡失稳破坏全过程模拟

边坡失稳破坏是渐进积累的过程,采用基于重力增加法的连续-离散耦合分析方法弥补了传统边坡稳定分析方法无法反映边坡岩体启动-滑动-堆积的渐进破坏全过程的缺陷。以红石岩边坡工程为实例,在边坡模型的表层岩体中引入界面单元,建立连续-离散耦合的边坡计算模型,模拟边坡临界破坏状态,得到安全系数和滑裂面,并将计算结果与刚体极限平衡法的分析结果进行对比。通过增加重力加速度,获得边坡失稳破坏的渐进破坏全过程。结果表明:2种方法得到的安全系数一致,最危险滑裂面的位置和形状基本吻合,证明基于重力增加法的连续-离散耦合分析方法用于边坡失稳破坏具有可行性。极限平衡法仅用于分析临界失稳状态,不能预测后续滑块的形成,而连续-离散耦合分析方法能进一步模拟边坡临界失稳状态后的边坡破坏全过程,为边坡治理提供有效参考。     

有限元重度增加法与刚体极限平衡法在边坡稳定分析中的对比研究

在介绍边坡稳定分析的有限元重度增加法与极限平衡法基本原理及比较其优缺点的基础上,分别采用有限元重度增加法与极限平衡法,对某电站坝肩覆盖层边坡进行稳定分析,比较了其稳定安全系数和可能最危险滑裂面位置。计算结果表明:2种方法所得到可能最危险滑裂面的形状和稳定安全系数基本一致;同时,论证了采用有限元静力平衡计算不收敛作为边坡整体失稳的破坏准则是合适的,初步验证了有限元重度增加法对边坡稳定性分析具有一定的可行性。     

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。     

地震荷载作用下双面边坡稳定性数值模拟研究

采用二维有限元程序PLAXIS-2D,系统地研究了地震条件下双面边坡的地震响应规律,计算了地震前后边坡的滑裂面和安全系数。结果表明,地震后,双面边坡仍处于稳定状态;较陡侧(左侧)边坡有明显的滑动趋势,并带动较缓侧(右侧)边坡上部岩体共同剪切滑动;左侧边坡塑性点分布范围明显扩大,并贯穿到右侧较缓边坡4/5高处,造成右侧边坡局部岩体拉断破坏;地震后边坡安全系数仅有1.08,稳定性较差,远小于地震前的1.32;地震前后边坡滑裂面基本相同。     

基于瑞典法和毕肖普法对比的边坡稳定性

随着我国水利建设的推进,尤其在地形复杂的山区,边坡稳定性研究显得十分重要。传统边坡稳定性计算主要采用定量计算法,但是工程中存在较多的不确定因素,因此需要对边坡稳定性进行可靠性评价。常用的边坡稳定性方法有:瑞典法、毕肖普法、Janbu法、Spencer法、传递系数法等。基于黏性土坡模型,分别通过瑞典法和毕肖普法进行稳定性研究,得出两种算法的不同之处。希望为今后边坡稳定性计算提供理论指导。     

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)。     

二折线数值模型在岩质边坡稳定性分析中的应用

影响边坡稳定性的因素错综复杂,正确认识影响边坡稳定性的不利因素,一直是边坡稳定性分析的重点。基于边坡临界破坏状态判别方法及强度折减法和排中律思想,自编快速搜索边坡安全系数的计算程序,建立二折线边坡数值模型,分析了边坡几何形态及结构面物理力学参数对边坡稳定性的敏感性,并应用于某边坡稳定性分析中。研究结果表明:岩体内结构面的内摩擦角、凝聚力、边坡高度、坡角均对二折线边坡稳定性有着不同程度的影响,且即使同一边坡工程,在不同的施工阶段,影响因素也会不同。     

水位降落期堤防上游边坡抗滑稳定初步研究

本文通过建立抗滑稳定力学模型分析比较,首次提出堤防水位下降时堤防的最危险滑裂面不断向上游侧偏移。通过抗滑稳定成果对比,提出堤防临水侧边坡在水位降落初期抗滑稳定较弱。同时阐述了水位下降时最危险滑裂面的变化规律,为管理部门对堤防合理运用提供依据,也为进一步研究堤防临水面水位下降期边坡抗滑稳定提供依据。     

植物根系对浅层边坡稳定性的影响研究

为了解植物根系对浅层边坡稳定性的影响,通过室内剪切试验得到根土复合体的抗剪强度指标,采用无限边坡理论,考虑植物根系是否穿过滑裂面两种情况,分析含水率、含根量、边坡坡度对浅层边坡稳定性的影响。结果表明:根系没有穿过滑裂面时,对边坡稳定性影响很小,若考虑根系的加筋作用则会高估其对边坡稳定性的影响;根系穿过滑裂面时,可以提高土体的抗剪强度,从而增强边坡的稳定性、提高边坡稳定系数,当含水率为16%时其稳定系数增幅最大、含水率为18%时增幅最小,因此在植物护坡工程设计中应找到最优含水率,以满足稳定性要求和促进植物的生长。     

水位上升条件下陡坡破坏离心模型试验研究

基于变形与破坏过程耦合分析的研究思路,针对水位上升条件下黏性土陡坡变形破坏开展了离心模型试验,测定了试验过程中边坡的位移时程及其分布,并进行点对分析确定了边坡破坏过程,揭示了边坡的破坏机理。研究结果表明:水位上升引起的陡坡剪切破坏从坡脚开始,逐渐向上发展与坡顶张拉裂缝共同形成整体滑裂面;水位上升过程导致陡坡产生显著变形并在一定区域内集中,出现了明显的变形局部化,导致该处出现局部破坏,局部破坏逐渐发展并贯通形成滑裂面;滑裂面形成后边坡变形主要出现在滑动体内部,滑动体上不同点的位移特征受到所在位置的影响。     

极限平衡分析中加固力对岩质边坡稳定性的影响

分别对考虑加固力作用边坡稳定性分析的Morgenstern-Price法、严格Janbu法和Sarma法,推导了安全系数的计算过程。在不考虑力矩平衡的情况下,分析加固力对条块抗滑力和安全系数的影响,然后在考虑力矩平衡的情况下,分析Morgenstern-Price法中加固力对条块安全系数的影响。结果表明,边坡的安全系数随着加固力和内摩擦角的增大而增大。当滑裂面与水平面的夹角小于某一角度时,条块的安全系数随着加固力与水平面的夹角的增大首先呈现先增大的趋势,在达到极大值后呈现减小的趋势。当滑裂面与水平面的夹角大于某一角度时,条块的安全系数随着加固力与水平面的夹角的增大而减小。最后通过一个边坡稳定性分析的简单算例,说明本文理论分析是正确合理。且在同等条件下,加固力作用在边坡下部比作用在上部的效果要好。     

白鹤滩水电站左岸雾化区边坡稳定性分析

为深入研究雾化雨入渗引发的岩体边坡失稳机制,基于白鹤滩水电站高边坡基本地质条件和稳定性控制边界条件,采用饱和-非饱和渗流有限元分析方法,借鉴饱和-非饱和强度理论,研究了边坡在雾化雨条件下的渗流场变化规律。采用严格Janbu法、Sarma法、不平衡推力法对两岸边坡进行二维极限平衡分析,并且综合分析了雾化区边坡岩体及控制性结构面的强度及荷载变化规律,计算得到雾化区边坡在各种工况条件下稳定性变化规律。分析表明,降雨入渗将使边坡坡面浅部的压力水头抬升,坡脚局部饱和区最大水位升高;同时岩体的抗剪强度减小,边坡稳定性明显下降。     

基于改进蚁群算法的边坡稳定分析方法研究

为解决在考虑土体真实应力条件下,求解连续解空间内的临界滑裂面问题,通过在应力场的基础上定义安全系数,并引入改进蚁群算法,搜寻边坡的全局最小安全系数和相应的滑裂面。以圆弧滑裂面为对象,构建了基于应力场和改进蚁群算法进行边坡稳定分析的数学模型。研究表明:该方法用于边坡稳定分析评价,鲁棒性强,收敛速度快,计算精度高,计算程序可靠,为边坡工程的稳定分析提供了一种新的、有效的计算手段。     

某水库库岸边坡开挖加固弹塑性有限元分析

为进一步分析边坡开挖加固过程中位移、稳定性和危险滑裂面的变化情况,以弹塑性有限元法为计算工具,对某水库边坡的开挖加固过程进行数值模拟分析,计算考虑了开挖不加固和开挖并及时加固2种情况。计算结果表明:开挖不加固时,边坡整体发生很大位移,开挖完成后安全系数小于1,塑性破坏区贯通内部的软弱夹层,边坡不能保持自身稳定,将沿着软弱夹层发生滑动;开挖并及时加固后,边坡发生位移得到有效控制,安全系数提高141%,软弱夹层内部的塑性区分布范围也大大减少,且锚杆将软弱夹层两侧岩体连接起来,滑裂面往内部发展趋势明显。说明采用的加固措施能有效保证边坡开挖过程中的施工安全,成果对类似边坡工程有一定参考价值。     

基于分项系数的三滑裂面相等可靠余度重力坝深层抗滑稳定计算方法

依据文献滑裂面形态,考虑3个滑裂面同时满足承载力极限状态平衡方程,建立了包含分界滑裂面倾角和抗力方向等未知量在内的三滑裂面等可靠余度重力坝深层抗滑稳定计算模型,推导相应分项系数法的三滑裂面抗滑稳定计算公式,提出等可靠度极值条件方程组迭代求解方法步骤。通过计算对比分析,阐明本文给出的三滑裂面计算模型,在贴近实际工程、避免人为假定因素影响、满足力学平衡条件和最小可靠余度数值成果及求解过程等方面均比双斜面法更科学合理。     

成层土质边坡稳定性极限曲线法

滑移线场理论在非均质边坡稳定性分析中的单独应用还未见相关报道,提出了基于该理论以土坡变形情况评价成层土坡稳定性的极限曲线法。该法是求有重边坡极限荷载的逆过程,是强度折减法的对偶过程。以极限稳定状态下坡面曲线与原坡面线相交为变形破坏准则,定义了安全度(DOS)和破坏度(DOF)2个稳定性评价指标。将均质土体的特征线法方程组拓展为成层土体情形,原方程组为其特例;依据将土层分界面看成特殊应力间断面的观点,研究了滑移线在土层分界面发生折射的条件与公式。相对于传统方法,该法不必假定和搜索滑裂面。7个成层土坡实例计算结果证明了变形破坏准则的正确性,DOS,DOF与安全系数的评价结论一致,表明该法对成层土坡具有一定适用性。     

基于FLAC~(3D)和极限平衡法土质边坡稳定性分析与影响因素的探讨

基于FLAC3D的强度折减法与极限平衡法判断边坡稳定性时所用到的原理的不同,利用一个简单的均质边坡算例进行分析判断,将FLAC3D差分法计算的结果与极限平衡法中经典的瑞典条分法、简化Bishop法、Janbu法3种计算的结果进行对比分析,得出Janbu法满足整体力矩、土条力矩、垂直力、水平力4个平衡条件,所得的结果较为接近实际工程的值;而采用FLAC3D差分法计算比极限平衡法计算所得的结果是偏安全;通过对基于FLAC3D和Janbu法在取值不同的内摩擦角和粘聚力的计算边坡稳定性安全系数的值,对比分析得出内摩擦角影响边坡稳定性大于粘聚力。     

基于强度折减法的某蓄水池边坡稳定性分析

基于有限元强度折减理论,借助软件ANSYS,对内蒙古中西部某大型蓄水池的土质边坡进行了稳定性分析,得到边坡安全系数及边坡圆弧滑裂面。结果表明:应用有限元强度折减法对蓄水池复合土层边坡的稳定性分析十分必要。     

基于改进条分法的滑坡稳定性分析

为了研究边坡渐进破坏过程及稳定性演化规律,在传统条分法基础上引入两种土体本构模型,将变形与受力结合建立新型条分法,并提出一种新型边坡稳定性分析方法,从滑面点、滑面和滑体进行多维度描述,有效地展现滑坡渐进破坏过程。对卡子湾滑坡进行实例分析,结果表明：用传统稳定性方法计算的稳定系数为1.065 9,即滑坡为欠稳定状态,结合滑坡的点面体评价指标分析,滑坡在临界状态前移过程中,条分法计算的第29条块出现突变,证明滑坡在临界状态点移动至第29条块后可能会突然发生整体破坏,并且将理想弹塑性模型与剪应力模型的计算结果进行对比分析,得到基于剪应力本构模型的条分法更加接近滑坡受力情况,此类方法可以为滑坡的监测预警提供参考。