基于非连续变形分析的水库岩体边坡稳定分析方法

非连续变形分析(DiscontinuousDeformationAnalysis,DDA)是基于运动学理论的块体系统分析方法,它严格遵循经典力学规则,以位移为未知函数,可在没有块体相互嵌入的加载条件下获得块体系统的大变形结果。本文基于这一方法,分析了岩体边坡的变形规律,提出了岩体边坡破坏时极限摩擦角的确定方法。利用安全系数的概念,考虑库水位骤降时的地下水渗透压力的作用,对水库边坡进行稳定分析,得到了多种水位变化条件下,岩体边坡的稳定安全系数。     

非连续变形计算力学模型及其在有缝重力坝静力分析中的应用

对于有缝重力坝的静力分析，基于连续介质力学的界面单元-有限元方法难于比较精确地模拟缝间的接触应力，从而无法合理地估算坝体应力与变形。本文简述了作者近年来对于多体系统所发展的非连续变形计算力学模型的基本原理，它能够根据接触界面的本构特性及其力学和运动学两方面约束条件精确地再现受力过程中界面相互作用力的传递与非连续变形状态。进而将这种方法应用于有缝重力坝的静态应力与变形分析。实例数值分析表明该模型的计算结果从定性上讲是合理的，为判断坝体缝隙的工作状态与界面应力提供了可能的途径，从而说明该模型可以作为评价多体相互作用系统的变形和界面接触应力的有力工具。     

三峡永久船闸高边坡岩体长期变形与稳定研究

三峡工程永久船闸高边坡岩体开挖后的长期变形与持续稳定控制是工程的关键技术之一,为此,进行的研究工作包括一些非常规岩石力学试验以及对边坡岩体外露表面和浅部岩帮进行变形监测,进而采用DEM、DDA等多种方法,按三期空间问题进行计算分析。一些重要的结论和建议对设计与施工都是很有帮助的。     

基于非连续变形分析方法的爆破荷载下不同类别岩体的动力响应

鉴于工程岩体的不连续性,将爆破荷载进行简单等效之后,将非连续变形分析方法引入研究爆破荷载下不同类别岩体的动力响应问题。分析结果表明,不同坚硬程度和不同完整程度的岩体中爆破荷载的动力响应区别明显,坚硬程度愈高,完整程度愈好,则同样距离情况下岩石的起始振动时间愈早,振速峰值愈高。     

用DDA 方法验证倾倒边坡变形的制动机制

倾倒边坡通常发育一组反倾坡向的结构面,其破坏形式主要表现为倾倒岩柱旋转弯曲折断破坏。一旦岩柱产生旋转,岩柱倾角随之变化,阻止其进一步翻转的摩擦力也将增加,随着倾角的变化,逐步使岩柱侧面的棱与面接触转换为连续的面接触,倾倒变形会随之停止,由失稳状态重新回到稳态。本文用非连续性变形分析方法DDA对Hoek经典倾倒例题进行验证,模拟了倾倒变形使岩柱产生旋转和张开裂缝,从初始岩柱间面与面接触转化为棱与面接触,再回到面与面接触,最终重归稳定的全过程,初步讨论了倾倒变形的制动机制。     

华丽高速公路华坪岸边坡稳定性的DDA 模拟研究

为了对华丽金安金沙江大桥华坪岸的边坡稳定性进行评价,并能够直观了解边坡变形及可能的破坏过程,采用非连续变形分析方法（DDA）结合强度折减法对华坪岸 z1剖面进行模拟。在计算模型中利用真实节理和虚拟节理的概念充分考虑了已有的断层、软弱结构面的表征。研究结果表明：在自然状态下华坪岸边坡是稳定的;在强度参数降低的情形下,华坪岸边坡可能的破坏形式为牵引式破坏,即沿着 t3凝灰岩夹层和坡体前缘卸荷带陡倾结构面滑动。     

DDA模拟岩体张拉破坏的精确性研究

准确分析岩体结构面张拉破坏状态,对于正确处理岩质工程问题极为重要。DDA已经广泛应用于岩土工程领域,然而针对准确分析岩体结构面张拉破坏状态研究较少,为此开展DDA分析张拉破坏状态准确性研究。以经典倾斜台上块体张拉破坏以及倾倒破坏离心机物理模型试验为模拟对象,对原DDA(O-DDA)以及引入二相接触本构关系的DDA(T-DDA)分析张拉破坏状态准确性比对校核。结果表明:DDA计算张力时会出现震荡现象,即初始会出现偏离理论值的峰值计算张力,随后慢慢收敛至理论值,这一现象主要受DDA控制参数中罚弹簧和时间步长影响。为降低计算张力震荡程度,提出了两种参数的优化选择方案。然而,即便在合理选择两种参数情况下,O-DDA分析结构面张拉破坏状态准确性严重依赖于峰值计算张力,误差较大;相比之下,T-DDA克服了依赖峰值张力判断张拉破坏缺陷,在一定程度上降低震荡现象导致的误差,并且软化系数的合理选择也有助于改进DDA模拟张拉破坏的精度。研究成果对改进DDA分析岩土工程中倾倒破坏类问题具有重要意义。     

青川县东山斜坡地震动力响应数值验证

岩质边坡地震动力响应分析对于防灾减灾极为重要,但是以往研究大多仅考虑地形因素影响,鲜有成功定量分析边坡动力响应分析的报道。为此,在充分考虑地形效应的基础上,试图探索以数值方法在考虑结构面因素的情况下,定量分析岩质边坡动力响应的可行性。选取一种离散方法——非连续变形分析(DDA)作为数值分析方法,结构面效应通过改变结构面处DDA罚弹簧值实现,将水平向和竖直向地震荷载同时输入至模型中。计算结果表明,在阻尼选择合理的情况下,DDA能够准确反应水平向放大系数,而竖向只能定性吻合;广泛分布的结构面会由于降低岩层的等效阻抗,增加与周围岩层的阻抗差进而影响边坡动力响应结果,影响程度在40%～70%。另外,结构面产状会使边坡动力响应出现较强的各向异性,而这也是传统基于连续介质力学的数值方法难以反映的现象。本研究结果验证了结构面效应,同时证实了DDA能够准确地反映和验证边坡水平向地震动力响应关系,对岩质边坡抗震设计具有重要意义。     

强震区堆石坝应力变形的DDA法分析

基于非连续变形分析方法(DDA),针对堆石坝中堆积颗粒的应变特性,对各部分程序建立或改进了接口,实现了堆石料的随机分布,并且能够满足级配要求;同时也实现了堆积颗粒在筑坝中逐层堆积、逐层加载的过程。探索了DDA中弹簧刚度和步位移比的最佳取值范围。在此基础上,分析了堆石坝施工、蓄水及地震作用下的应力变形特征。结果表明:施工过程中坝体的沉降量最大;蓄水后,坝体两侧水平位移变化明显,出现向下游偏移的趋势;在地震波作用下,坝体水平向和竖向加速度峰值随高程增加而增大,符合一般堆石坝规律,表明改进后的DDA程序具有较好适用性。     

具有复杂变形特征的倾倒变形岩体分带及稳定性

倾倒变形是河谷地区层状岩质边坡一种典型的变形破坏方式。星光三组倾倒变形岩体位于溪洛渡水电站库区,变形体范围内地层从寒武系筇竹寺组至志留系连续分布,碎屑岩与碳酸盐岩表现出复杂的倾倒变形特征。为全面评价变形体的稳定性,借鉴《水力发电工程地质勘察规范》,建立倾倒变形分带标准并确定各带的岩体质量级别;在此基础上,综合各类岩体的岩石室内试验成果和坝基岩体力学参数经验值,采用工程类比方法确定出各变形带不同岩性的物理力学参数;选取岸坡强变形区,运用极限平衡方法进行稳定性计算,其结果与蓄水后岸坡表现出的变形迹象吻合。研究结果对倾倒变形岩体的稳定性评价有一定的借鉴意义。     

高拱坝抗震理论分析进展

从高拱坝的抗震设防标准及动力稳定安全判定准则出发，对现有的高拱坝计算方法，如刚体极限平衡方法、刚体极限平衡与有限元结合方法、非连续变形分析（DDA）法、数值流形方法、界面元法、有限元-边界元-无限边界元耦合方法、随机有限元、人工透射边界和显式有限元法、并行算法，以及模型试验等进行了归纳．同时，还介绍了各种方法的优缺点．     

水对岩质边坡倾倒变形影响的DDA模拟

大量工程实例表明,水位变动与水库库岸岩质边坡的变形失稳有紧密联系。本文基于非连续介质力学的DDA(Discontinous Deformation Analysis)方法,采用经典的 Goodman 倾倒模型,对边坡进行倾倒变形及失稳过程模拟,分析了岩质边坡倾倒变形的机理、影响因素,变形稳定和整体失稳的控制条件。在此基础上,考虑水的浮托力和渗透力的作用,模拟了水对岩质边坡倾倒变形的触发作用以及水位变动对变形的影响,分析了水对岩质边坡安全系数的影响。模拟结果显示,发生倾倒变形的安全系数远小于整体稳定安全系数;坡脚的稳定性对边坡的整体稳定起控制作用,坡脚的滑移是边坡发生倾倒变形的必要条件;水的作用降低了坡脚的稳定性,一定条件下是边坡进一步发生倾倒变形的触发因素。     

拱坝沿建基面抗滑稳定的体安全系数及其工程应用

对于坝基岩体发育有顺坡向结构面等复杂地质条件的拱坝,通常需要核算大坝沿建基面单滑面或多个平面组成的复合滑裂面的抗滑稳定性,但目前尚无为工程界公认的计算方法,现行拱坝设计规范也未作出明确规定。本文采用非线性有限元与传统的刚体极限平衡法相结合的分析方法,将滑裂面、坝基面、临空面与结构面相互切割、组合形成的潜在滑体作为研究对象,以坝基岩体内部发育的陡倾角结构面为分界面,将滑体离散为多个按串联或并联方式排列的块体,利用各块体的静力平衡条件与相邻块体间的变形协调条件,分析滑体在拱推力等外力作用下的抗滑稳定安全系数,即体安全系数。结合小湾拱坝工程,开展大坝沿坝基岩体发育的浅层卸荷裂隙抗滑稳定性的分析计算,通过实例分析表明本文方法的合理性与工程实用性。     

山岭隧道软弱围岩变形机理分析与处治对策

对国高网乐雅高速公路槽渔滩隧道左线软弱围岩地段产生大变形的机理进行了详细分析,以现场地质情况为依据,结合检测手段,发现产生变形既有地质情况的原因,也有施工质量缺陷的原因。根据变形机理,结合实际变形情况,针对性的提出合理、有效的处治方案,解决了工程实际问题。     

岩质边坡倾倒破坏的非连续变形分析

岩质边坡倾倒破坏存在块体的滑移、转动,及块体本身的折断。常规的离散元、非连续变形分析方法(DDA)虽然擅长处理块体的滑移和转动,但不能模拟连续体本身的破坏。然而通过在DDA方法中引入虚拟节理和真实节理的概念(即DDARF方法),用真实节理表征岩体中已经存在的天然节理、层面等,用起粘结作用的虚拟节理表征连续体。该方法可模拟连续体的变形及连续体的破坏。为此,首先对DDARF方法中的虚拟节理模型进行了着重的介绍。然后利用DDARF方法对龙滩边坡倾倒破坏的离心模型试验进行研究。研究结果表明,反倾块体的下部几乎没有明显的位移,而位于破坏面以上的部分产生明显的倾倒位移,导致在反倾块体的中部发生弯折破坏,形成贯通整个坡体的破坏面。数值模拟结果与离心模拟试验结果吻合得很好,验证了DDARF方法的有效性。     

基于动接触力法的拱坝坝肩抗震稳定有限元分析

本文提出了应用基于动接触力方法的显式有限元技术进行拱坝坝肩抗震稳定分析的新思路，给出了相关公式。新的分析方法，将坝肩岩体、地基、坝体和库水作为一个统一体系进行动力分析计算，能有效地考虑坝肩可能滑动块体与坝体的动力相互作用，较真实地反映拱坝和坝肩受到地震作用的实际状态，并对小湾拱坝坝肩震稳定进行了分析研究。结果表明：在设计正常水位情况，小湾拱坝的地震作用超载安全系数约为1.3；在设计地震作用下，小湾拱坝的“降强安全系数”仅为2.58，而仅考虑静载作用时，即使以拱坝坝端应力不超过静态抗拉强度作为达到极限状态的工程判别定量标准，其坝肩的静态“降强安全系数”也高达4.0以上。因此，地震的作用使安全系数有较大降低。小湾拱坝坝肩抗震稳定是安全的，但安全裕度不高。     

糯扎渡电站右岸构造软弱岩带渗透变形试验研究

糯扎渡水电站工程地质条件复杂,尤其是坝址右岸存在的构造软弱岩带,对坝基的工程地质条件影响极大,该软弱岩带存在渗透变形问题。文章针对渗透变形稳定问题进行了专门的现场试验研究,并对试验过程、方法、要求和成果进行了系统的分析论述,为本工程水工建筑物布置和右岸坝基防渗处理提供了重要依据,同时也希望这一试验方法能为其它工程解决类似问题有所帮助。     

隧道围岩大变形评价的改进云模型及其应用

针对隧道围岩大变形评价的不确定性和随机性问题,基于改进的云模型理论,建立了隧道围岩大变形评价的改进云模型评价方法,该方法运用云理论中的云雾化条件将大变形指标权重进行融合,进而得到综合评价指标权重,并用正态云替代传统模型中的特征值,计算云相关度和评价指标权重,最后通过综合云计算获得隧道围岩大变形评价结果。将此方法应用于西藏米拉山隧道围岩大变形评价,其结果为Ⅳ级大变形,与实际结果一致,表明隧道围岩大变形评价的改进云模型评价方法合理可行,可应用于隧道围岩大变形的评价。     

粗粒料力学特性的DDA数值模

采用非连续变形分析方法（DDA）研究粗粒料的力学特性。研究了二维粗粒料颗粒的随机生成方法,按照粗粒料级配曲线随机生成松散分布的颗粒,应用DDA模拟重力作用下颗粒在承模筒内的下落过程并形成相互接触的堆积体,以此建立粗粒料数值模拟试验模型。参照粗粒料室内三轴试验的加载过程,应用DDA进行粗粒料力学特性的数值模拟试验,所得应力应变曲线与三轴试验曲线基本吻合,说明DDA数值模拟应用于粗粒料力学特性的研究是可行的。文中还给出了反映颗粒相互作用的若干组构要素的分布情况。     

块体滑落模型实验与三维数值分析

针对岩体边坡块体滑落过程,利用自行研制的变角度空间块体滑落模型平台,开展块体滑落系列实验,并与基于离散元法开发的3DEC程序对岩质边坡进行三维模拟分析,建立关键块体的非连续变形动态分析模型,模拟了块体滑落过程,得到动态位移图,最终得到楔形块体双面滑落与单面滑落的分界角度在40°～50°这个区间,对边坡工程的开挖支护有一定借鉴意义。更多还原