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。     

边坡稳定的离散元强度折减法分析

分析边坡稳定性的传统方法主要有极限平衡法和有限元法,传统的极限平衡法无法获得节理岩质边坡的滑动面与稳定安全系数,有限元法对节理岩质边坡的稳定分析需要设置节理单元,而离散单元法能真实地表达节理岩体的几何特征,便于处理非线性变形和破坏都集中在节理面上的岩体破坏问题,因此可以更好地模拟边坡的稳定状况。将离散元法与强度折减法结合,分别对土质边坡和含结构面的岩质边坡的稳定性进行了算例分析,结果表明离散元强度折减法在岩土体边坡稳定分析方面具有潜在的优越性,是节理岩质边坡稳定性分析的可行、有效的方法。     

计算边坡安全系数的坡角增大法及其应用研究

边坡稳定分析方法很多,经典的极限平衡法并不能给出唯一的安全系数值而且复杂抽象;强度折减法虽然简捷实用,但无法反映出边坡失稳的机理。基于土工离心原理和极限平衡原理,提出了既简单直观又反映边坡失稳机理的坡角增大法,即通过不断施加增大的边坡坡角,增大下滑力,减小抗滑力,直至边坡失稳达到极限状态破坏为止,最终建立坡角与安全系数的关系。通过算例并与传统极限平衡法和有限元强度折减法相比,结果表明,坡角增大法在低地下水位边坡工程稳定分析中的应用是切实可行的,为边坡稳定分析提供一种新的研究思路。     

基于数值仿真的全强风化岩质边坡失稳机制研究

利用数值分析方法来分析边坡的稳定性正逐渐被人们所重视。以某公路边坡工程为例采用考虑地形变化的极限平衡法和考虑变形发展过程的有限元强度折减法相结合的方法对全强风化岩质边坡的失稳机制进行了研究。研究结果表明:边坡的失稳破坏机制表现为典型的牵引破坏,全强风化岩体遇水容易软化,边坡中前部抗滑段饱和时会导致岩体强度极大下降,对于边坡的稳定十分不利,中前部边坡失稳导致滑坡逐渐向上发展,牵引逐级发育,前一级潜在破坏为后一级的发展提供了临空空间。针对这种失稳机制,建议工程措施应重视阻滑段的疏排水,通过工程加固手段阻止第一级破坏发生。     

考虑参数空间变异的高风化岩质边坡可靠性分析

为探讨高风化岩质边坡参数的内在变异性,结合一阶可靠性理论(FORM)、改进拉丁超重要立方采样法(LHIS)的数值分析方法,对实际工程中的高风化岩质边坡进行概率稳定性分析。充分考虑高风化岩质边坡的岩石参数的空间变异性对边坡稳定性的影响,利用LHIS模拟计算得到安全系数的概率分布,同时利用FORM确定临界失稳破坏面的概率进行初步的敏感性分析,从而确定模型输入参数对边坡稳定性的影响;利用Spencer极限平衡法求出失稳破坏面的F_s来评价功能函数G(X)的值,并计算可靠性指标。结果表明:考虑岩石参数的空间变异性比传统单一变量更能真实反映高风化岩质边坡的特征;利用LHIS能比传统的抽样方法明显减少模拟次数,提高效率;可靠性理论及概率稳定性分析方法比传统的极限平衡法更适用于评价岩土参数空间变异的高风化岩质边坡的安全性。     

有软弱夹层的岩基上混凝土坝抗滑稳定的刚塑性极限平衡分析

原文用刚塑性极限平衡理论,分析了夹层坝基临界破坏的极限平衡状态,提出了有软弱夹层的岩基上的混凝土重力坝抗滑稳定公式(被动抗力法),用来改进和完善剛体极限平衡法,这种尝试是可取的,并且已取得了一定的成果,有一定的应用价值。现就下列几点,提供讨论: (一)原文中对坝基临界失稳时,将坝体滑动面上的岩体分为两个区域:弹性区域(刚性区域)和塑性区域.刚性区与塑性区的边界线为滑动线,刚性区域的抗滑稳定问题可用刚体极限平衡法来分析,塑性区的稳定问题由塑性极限分析方法来计算。     

深圳西海堤稳定性分析

简要介绍了有限元塑性极限分析下限法、刚体极限平衡法的原理。用下限法构造了深圳西海堤的静力容许应力场 ,由此求出了海堤稳定安全系数的下限解和对应的应力场 ;同时由刚体极限平衡法得到了海堤的抗滑稳定安全系数和对应的临界滑裂面。计算结果说明了深圳西海堤的稳定性是满足要求的。     

块体单元法安全系数取值标准研究

边坡稳定性问题涉及矿山工程、水利工程等诸多工程领域，对边坡稳定性进行分析的方法主要有极限平衡法（LEM）、有限单元法（FEM）、块体单元法（BEM）、离散单元法（DEM）、边界单元法（BEM）、界面元法（ISEM）、不连续变形分析方法（DDA）等等。选取刚体极限平衡法、有限单元法和块体单元法，对单面滑动、双面滑动的算例进行了安全系数计算和对比分析，进而建议在滑动破坏模式一致的情况下，块体单元法的安全系数取值可参照刚体极限平衡法或有限单元法的标准选取，结果偏于安全。     

考虑降雨入渗条件的植被边坡稳定性评价

为了研究降雨对植被边坡稳定性的影响,利用改进的Green-Ampt模型,在考虑植被水力作用和饱和区径流基础上,推导出了降雨入渗条件下植被边坡的湿润锋深度计算公式,并采用极限平衡法计算出了植被边坡不同潜在滑动面上的抗滑稳定安全系数,对多层非饱和土植被边坡稳定性进行分析评价。结果表明:考虑植被水力影响和饱和区径流的多层非饱和土植被边坡的入渗模型,更加实用,可更加准确地对降雨作用下植被边坡进行稳定性评价;湿润锋深度随着降雨的持续时间增加而增大,浸润锋经过土层交界处时出现突变现象,根系粉质砂土层的湿润锋深度增幅小于粉质砂土层的湿润锋深度增幅的1.5%~11.8%;4个潜在滑动面处的抗滑稳定安全系数在降雨早期随着降雨持续时间的增加而逐渐减小;粉质砂根土复合层的抗滑稳定安全系数比粉质砂土层的抗滑稳定安全系数提高了12.3%~35.5%;根土层与土层交界面处不易发生失稳破坏,而土层与土层交界面处的抗滑稳定安全系数会出现急剧变化,易发生失稳破坏。     

基于Geo-Slope软件的土质边坡稳定性分析

结合Geo-Slope软件中的有限元计算模块Sigma/W和刚体极限平衡计算模块Slope/W,将Sigma/W模块中计算所得到的结果导入Slope/W模块,考虑土体的应力-应变关系,利用极限平衡法的概念计算边坡的稳定安全系数并确定最危险滑动面;通过经典算例分析,在极限平衡法中引入有限元计算得应力结果计算边坡的安全系数的方法是可行的,且对均质和非均质的土坡均适用。     

小南海水电站左岸溢流坝抗滑稳定分析

小南海水电站左岸溢流坝坝基内发育有层间剪切带、地层挠曲、顺河向的长大裂隙等,使其存在抗滑稳定问题。经分析该坝段的工程地质条件,确定坝基中可能出现的深层滑动破坏模式后,分别运用刚体极限平衡法和基于FLAC 3D的强度折减法计算坝基抗滑稳定安全系数,对比分析两种方法的计算成果。由强度折减法计算所得的安全系数均高于混凝土重力坝设计规范中规定的安全系数1.10,表明坝基的可能破坏模式不会发生,而刚体极限平衡法所得安全系数较强度折减法偏小,表明坝基的双斜滑动失稳模式可能发生,需要引起注意。但是对于不同的下游反向缓倾角裂隙倾角,两种方法所得安全系数的关系曲线变化趋势是一样的,倾角为40°时安全系数最小。     

重力坝坝基抗滑稳定计算方法

为研究重力坝坝基抗滑稳定性,以含软弱夹层复杂地质条件的重力坝为研究对象进行分析。从刚体极限平衡法出发,对各参数的敏感性进行分析评价,用刚体极限平衡法和ANSYS分析软件分别进行抗滑稳定计算,并进行结果对比。有限单元法与刚体极限平衡法得出的坝基深层抗滑稳定安全系数较为接近。有限单元法能分析各种复杂形状,比刚体极限平衡法更接近于真实状态。     

基于双滑面模型的混凝土重力坝深层抗滑动力稳定分析方法

地震作用下混凝土重力坝的深层抗滑稳定是设计关心的问题。应用刚体极限平衡方法,并与有限元相结合进行重力坝深层抗滑稳定动力分析,制定了相关的计算流程:①通过黏弹性地基模型考虑地基岩体的辐射阻尼效应;②通过不同岩体中地震波速的分段处理确定入射波在不同岩体中的传播时间,从而考虑岩层的不均匀性;③应用直接计算截面内力的方法提取有限元结果中的滑动力和阻滑力,并采用规范给出的抗滑模型进行深层抗滑稳定分析;④通过敏感性分析确定了双滑面模型的2个关键参数,并比较了地基均匀性对结构变形和稳定的影响。基于上述计算流程,结合小南海重力坝工程实例,计算了地震作用下重力坝深层抗滑稳定安全系数,计算结果验证了方法的有效性,并与常规方法作了对比,其一致性较好。     

IBE-PFE方法在某水电站泄洪洞出口边坡稳定分析中的应用

鉴于传统方法在含复杂结构面岩质边坡稳定分析中的局限性,引进分区有限元与块体界面元混合算法,验算边坡的稳定性。针对某水电站泄洪洞出口边坡地形地质条件和结构面分布特点,建立数值模型。采用分区有限元与块体界面元混合算法,并结合强度折减法,逐步降低不连续面抗剪强度,计算得出块体刚体位移和接触点对接触状态。根据块体刚体位移发生突变并结合滑动通道失效点对完全连通,确定了边坡的安全系数和破坏方式。结果表明:边坡稳定安全系数为1.80;边坡最可能以坡顶预设缝、坡脚预设缝以及f_(555)结构面为滑动通道发生失稳破坏。该方法具有准确确定边坡危险滑动面和安全系数的优点。     

重力坝抗滑稳定性分析

安全是水坝的头等大事。重力坝失事往往是由于滑动导致的,因此抗滑稳定问题是大坝稳定的主要问题,本论文主要运用刚体极限平衡法和有限元法对某重力坝进行安全稳定性校核。刚体平衡法是一种传统的稳定分析方法,这一方法是经过工程实践检验的,所得的安全系数一直以来被作为判断大坝安全度的主要依据。有限元法是近年来随计算机科学的迅速发展和岩土力学的基本理论水平不断提高和发展起来的一种新方法,本文分析比较了两种方法的优缺点,进一步证明了有限元法更符合重力坝的实际情况。     

重力坝特殊双滑面深层抗滑稳定分析

深层抗滑稳定性是重力坝设计的重要问题。基于重力坝设计规范给出的标准双滑面刚体极限平衡法,介绍了计算特殊双滑面抗滑稳定性安全系数的刚体极限平衡法,并结合工程实例对特殊双滑面抗滑稳定性进行分析。对规范给出的双滑面抗滑稳定极限状态设计表达式进行了探讨,推荐了特殊双滑面极限状态设计的新表达式,并结合工程实例论证了新表达式的计算结果偏于安全。     

混凝土重力坝深层抗震抗滑稳定分析研究

凝土重力坝沿坝基深层缓倾角软弱结构面的抗滑稳定是工程设计的一个关键技术问题,深层抗滑稳定分析主要采用刚体极限平衡的等安全系数法。在深层抗滑稳定分析中发现,抗力角的合理选取及抗力体底滑面角的确定对计算成果的可靠性至关重要。通过对亭子口重力坝深层抗震抗滑稳定性的分析研究,提出了抗力角的取值原则,即其最大值不能超过坝趾基岩竖直面上主应力方向与水平面的夹角,以及以抗力最小为原则确定抗力体底滑面与水平面的夹角;并依此原则用刚体极限平衡等安全系数法分析论证了该重力坝表孔坝段初步设计方案深层抗震抗滑的稳定性。     

长江江源高寒地区气候变化对水文环境的影响研究综述

建基面呈复杂折面阶梯状的重力坝抗滑稳定分析,目前尚没有统一和完善的方法。基于三维刚体极限平衡理论以及条分法,将坝体看作由若干刚性滑动体组成的重力坝,提出了一种抗滑稳定分析方法——三维抗滑稳定条块法,并设计编制了相应的计算程序。采用ANSYS前处理模块的荷载计算方法,以某重力坝7号岸坡坝段为例进行了分析计算,结果表明:不同工况下该重力坝7号岸坡坝段抗滑稳定安全系数均能满足规范要求。该法计算理论较严谨,且与现行规范匹配性好,可供类似工程参考。     

边坡稳定性分析方法及工程应用研究进展

边坡稳定性分析是岩土工程领域的重要研究课题,近年来边坡事故多发边坡稳定性问题受到高度重视。刚体极限平衡法和有限元强度折减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研究成果。文中对以简化Bishop法、M-P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,同时结合算例对有限元强度折减法等计算机数值计算方法的基本原理、主要特点和功能优势进行了分析并对比。通过列举前人的研究进展和工程实际应用,总结各种方法的适用范围和局限性。最后指出,随着边坡技术的进步,应发展多种分析方法相结合的复合分析法和随机方法与模糊方法相结合的可靠度分析法等新型边坡分析方法。