不同类型软粘土土坡在实际工程中破坏的比较

本文通过对发生在天津新港和深圳妈湾港的两个不同类型的实际破坏的软粘土土坡的计算和分析，发现这两个土坡在破坏形式和破坏原因上都存在着差异，且破坏后的地形、地貌也有很大的差别。有限元计算表明这两类土坡的应力场和位移场的分布各自具有不同的特点，进行土坡稳定验算也应采用不同的方法，这些都说明这两个土坡的破坏存在着不同的机制。此结果不仅对工程实践具有指导作用，而且对研究土坡的破坏机理，探索计算土坡稳定的适用计算方法都有现实意义。     

有限元强度折减法进行土坡稳定分析的精度研究

有限元强度折减法分析土坡稳定性的结果受到有限元单元类型、网格密度和土坡边界范围的影响。为了得到上述因素合理的确定方法以提高计算精度,借助ABAQUS结合强度折减法进行了分析,结果表明采用二阶四边形单元,对土坡滑动区域的边界进行网格加密可以获得很好的精度,土坡边界范围建议取稍大于坡体破坏区即可,同时评价了三种失稳判据的优劣。更多还原     

岩土参数空间变异性对滑坡滑动深度的影响

在边坡相关的研究中考虑岩土参数的随机性和不确定性,可充分了解岩土参数空间变异性带来的影响。为此,通过随机有限元方法建立二维土性参数随机场,基于Monte Carlo方法构建随机有限元计算程序,进行了8 400组数值模拟实验,运用概率分析方法,通过对比确定性情况下得到的均质边坡滑动面的深度来研究岩土体参数空间变异性对边坡滑动深度的影响。结果表明:(1)考虑各向异性非均质的土坡分析比均质土坡分析得到的滑动深度更符合实际结果;(2)在考虑岩土参数空间变异性时,无论其各向异性如何变化,滑坡最大概率发生滑动的深度范围总是一致的;(3)不同的各向异性值实际体现为土体的分层,土体分层将影响滑坡的滑动深度,其他条件不变的情况下,边坡的各向异性值越大(土体分层越明显),深层破坏的概率越小。研究成果有利于引导进一步研究更接近"自然"状态的边坡,对于工程项目的预警和防治有参考价值。     

土坡稳定性的计算(提供讨论)

当渗流逸出坡面时,引起土坡局部稳定破坏的现象,其结果大家知道的很清楚,但对于这个现象的本质迄今为止研究的非常不够。局部稳定破坏与一般整个土坡或整个土坡连同基础部份一起的稳定破坏有所不同,当其破坏的初期,仅在坡面发生土粒的流出或在其上形成分离的小沟。局部稳定性的破坏,在基坑的开挖,土壩的冲积,路堑的开挖及其他的情况下,才偶然被我们所发现。     

土坡稳定分析的应力投影法

采用应力投影法计算土坡假定滑动面的稳定系数，从而将传统的边坡稳定问题与有限元应力分析直接联系起来，进行最危险滑动面的搜索。通过大量的计算分析，探讨了坡顶堆载位置、裂缝位置和裂缝深度影响土坡稳定的一些规律。     

饱和-非饱和渗流下膨胀土坡稳定性评估的有限元法

总结了膨胀土坡饱和-非饱和渗流场中影响边坡稳定性的一些因素,建议了饱和-非饱和渗流下考虑强度降低、密度变化等稳定性影响因素的膨胀土坡稳定性评估三维强度折减有限元方法,研制相应的强度折减有限元程序。通过与传统极限平衡法分析结果对比研究,对抗剪强度折减有限元法分析边坡稳定问题的适用性进行了评价,得出采用三维强度折减有限元法确定考虑饱和-非饱和渗流场的膨胀土边坡稳定性安全系数是可行的结论。     

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。     

水位变动条件下土坡变形累积致损特性

水位变动易引起边坡破坏,造成巨大损失。合理评价水位变动条件下边坡安全性需要阐明其破坏机理,为此进行了水位变动条件下土坡离心模型试验。试验结果表明,水位变动首先在坡体中下部引起局部破坏,该局部滑裂面向上发展至坡顶形成了完整滑裂面。土坡破坏不是瞬时发生的,水位变动过程引起的变形局部化累积是土坡发生破坏的本质原因。水位变动导致土坡变形局部化程度单调增加,此外局部破坏在其附近引起新的变形局部化并在坡体内扩展。水位变动条件下土坡表现出变形局部化累积与破坏过程的显著耦合特性,这是土坡破坏分析方法需要合理反映的。     

动态规划法在搜索加筋土坡最危险滑动面的应用

本文采用非线性有限元法计算加筋土坡的应力场和位移场，依据剪应力法定义的安全系数，应用动态规划法搜索土坡的最危险滑动面。根据计算结果，对比了加筋前后土坡应力场和位移场的变化，分析了加筋对土坡侧向位移和最危险滑动面的影响。指出因加筋材料承担了部分剪应力，约束了土体的侧向位移，从而减小了土中的水平应力，扩散了剪应力，增大了土坡的安全系数。同时，计算分析了加筋材料摆放位置不同时，对土坡抗滑能力的影响效果。提出当将加筋材料贯穿于土中塑性区时，加筋效果最明显。对于较弱地基的土坡，筋材放置在坡底，有利于坡身荷载在地基土中的应力扩散，对限制地基土的侧向位移，提高土坡的安全系数有明显的效果。     

拱座稳定的三维极限分析

本文介绍了一个建立在塑性力学上限定理基础上的边坡稳定三维极限分析方法，该法将滑动体划分成一系列具有倾斜侧面的条柱，引入Mohr-Coulumb相关联法则后可求得这些条柱的塑性速度场，通过功能平衡方程可算得安全系数，采用最优化方法计算临界滑动模式，并使用这一方法计算了小湾拱座的稳定安全系数。     

陶家沟尾矿坝三维静力和动力稳定性分析

尾矿坝是金属矿山和非金属矿山重要的生产设施,同时又是重大的危险源,为了保证尾矿库的生产安全,需对尾矿库进行系统稳定性评价。采用邓肯-张模型对陶家沟尾矿坝进行了三维静力和动力有限元分析。得到坝坡的静力稳定最小安全系数为1.26,地震反应结束时的动力边坡稳定安全系数为1.16。分析结果表明,陶家沟尾矿坝在静力状态下是稳定的,在动力作用下尾矿坝的边坡仍然是稳定的,此研究可为尾矿坝施工设计提供参考。     

立洲水电站调压井不同施工方案三维非线性有限元分析

就调压井而言,其施工期的围岩稳定、结构受力特性是设计中须深入研究的关键技术问题之一。以立洲水电站调压井工程为研究对象,应用三维非线性有限元法对其不同方案的开挖支护效应、应力变形规律、围岩稳定及衬砌结构内力分布等开展了较为深入系统的研究,揭示该工程调压井不同施工方案井壁围岩、边坡的应力变形、塑性区分布规律及其稳定性,提出了推荐施工方案、建议优化措施等。上述研究成果为该工程优化设计提供了重要的参考依据。     

预应力锚索外锚固十字梁传力格构三维应力分析

本文采用有限元法对预应力锚索外锚固十字梁传力格构进行了三维应力分析。预应力锚索加固方法在防止边坡滑塌、倾倒、剥落等方面发挥重要作用,作为其主要构造之一的传力结构具有集中荷载传递到坡面（岩面）和调整坡面（岩面）受力方向的作用。本文分析了该“十字梁格构”传力结构的应力状态,总结了其在边坡锚固中的受力特点。     

太浦河泵站底板空间和平面有限元分析及其比较

太浦河泵站底板是典型的大型软土地基基础板.应用有限单元法对底板进行了空间三维和简化的平面二维结构分析,分析中考虑了底板、基础、墩墙和顶板的共同作用.计算结果表明:垂直流向的应力和内力,平面解和空间解的数值和分布都存在很大差异.廊道部位底板平面解是上压下拉的正弯矩,而空间解是上拉下压的负弯矩;在底板流道跨中部位,平面解结果偏于安全,但在墩墙部位,平面解结果可能偏小.     

粉质砂土的土-水特征及一维应力变形试验研究

浅层非饱和土的力学特性与其土-水特征密切相关,研究自重应力作用下土体的土-水特征曲线及一维应力变形对于边坡、基坑等工程的稳定性分析具有重要意义。采用应力相关的压力板仪对西南某地区的粉质砂土进行了干燥试验及k₀固结试验。结果表明:在较低的竖向应力状态下,应力大小变化对粉质砂土的土-水特征曲线影响不大;在一定的净竖向应力状态下,粉质砂土的体积应变随吸力的增加呈线性增大;在一定的吸力状态下,粉质砂土的k₀固结变形是非线弹性的,净竖向应力越大,土体的体积应变越大,孔隙比越小。     

三维激光扫描技术的高边坡开挖质量评价方法研究

本文将三维激光扫描技术引入到高边坡开挖质量整体评价中,通过数字化仿真试验对基于点云数据的4种评价方法进行了对比和评价,验算了三维激光扫描技术与全站仪配套工作数据配准的精度。通过工程实例,采用点云比较与断面法对边坡开挖质量进行全面的分析。研究表明:三维激光扫描技术可以提高开挖边坡质量评价的精度,增强了对开挖面形态的了解,为下一工序的施工提供理论支撑。     

一种新型结构性土三维本构模型

在NAKAI等基于应力张量t_(ij)和修正剑桥模型建立的能够描述中主应力影响且适用于描述正常固结土强度和变形规律的三维本构模型的基础上,通过引入能够描述土体密实度的状态变量ρ和土体黏结效应的状态变量ω,提出了适用于描述结构性土强度和变形规律的新型结构性三维本构模型。这一模型具有以下特点:结构性土三维本构模型在正常固结土的三维本构模型的基础上仅增加一个材料参数的情况下能够较好地描述三维应力状态下试样排水与不排水剪切特性、固结特性、围压对应力路径和应力应变曲线的影响及平均应力、偏应力增大时出现的应力路径可逆性等特点。应用新型结构性土三维本构模型对粉质黏土的固结试验和三轴剪切试验进行模拟计算,验证了其在模拟结构性土特征方面的可行性。     

不同坡降影响下弯道式引水渠首水流三维数值模拟研究

采用基于VOF法的RNGkε-紊流模型,对不同横向坡降下的弯道式引水渠首水流进行三维数值模拟,分析了弯道段渠底坡降对水流速度场的影响。计算结果表明:存在一定横向坡降的弯道较平坡相比,在凹岸处增加了一个与主环流同向的小环流,且其纵向主流速最大值向凹岸偏移程度大于平坡。由此得出,存在一定横向坡降时的弯道式引水渠首的水流流速结构更有利于引水渠首引水排沙的需求,能更好的满足实际工程需要。     

边坡及挡土墙变形局部化分析

本文将局部和非局部软化损伤线性结合在一起表示非局部软化损伤内变量，给出变形体边界上积分点非局部内变量的复合映射方式。用非局部连续莫尔-库仑模型和次塑性模型(Hypoplasticity)，分别对边坡和挡土墙的变形局部化破坏过程进行了模拟分析。二维、三维有限元计算结果表明，本文采用的软化损伤内变量非局部方式和非局部边界的处理是行之有效的，反映材料微观性态的特征尺度以统计平均的方式表达，在材料本构关系中加以体现，所得计算结果对有限元网格的划分具有不敏感性，因而用非局部连续模型模拟土工建筑物的变形破坏过程具有可行性。