基于有限元强度折减理论的边坡稳定分析方法探讨与改进

随着计算机技术的发展,强度折减法在边坡稳定分析中的应用越来越广泛。首先介绍其原理,推出DP1和DP3准则的转化公式;然后分析强度折减法的缺陷：c和φ在边坡发生滑动渐进过程中折减速度不同,强度折减法采用同一折减系数不能反映各自的实际安全储备。由此提出双折减法,对c、φ采用不同折减系数,分析边坡坡比及坡高变化对双折减系数的影响,同极限平衡法、强度折减法进行对比,得出一个更加可靠、合理的边坡稳定性分析评价体系。     

通用强度折减点安全系数的定义及在边坡稳定分析中的应用

针对传统强度折减点安全系数取值的局限性以及对多参数准则无法普遍适用的缺陷,引入应力点极半径以及临界极半径的概念,给出了通用强度折减点安全系数的定义及其计算方法。以某堤防工程为例,计算传统的刚体极限平衡法和有限元弹塑性极限分析法下的土坡整体安全系数进行比较,考察该方法在土坡稳定分析中的适用性。     

强度折减有限元法分析边坡失稳判据讨论

对同一算例边坡,分别采用有限元计算不收敛判据、等效塑性应变或塑性区贯通判据、及特征部位位移(或位移增量)与折减系数关系曲线发生突变判据来确定边坡的整体稳定安全系数,提出在对土体抗剪强度指标进行折减的同时,若同步调整其弹性模量和泊松比,就可以使上述几种失稳判据计算的安全系数基本相一致.将算例边坡在外接圆屈服准则下的安全系数转换成莫尔-库伦等面积圆屈服准则下的安全系数,并与Spencer极限平衡法的安全系数和滑动面相比较,证明了文章提出方法的正确性.最后分析了泊松比和弹性模量对上述3种失稳判据给出安全系数的影响.     

基于有限元强度折减法的土坡稳定分析

针对边坡稳定验算中极限平衡法和有限元法各自优缺点,采用有限元强度折减法对边坡进行稳定验算并结合Mohr-Coulomb准则通过自定义指标S反映土坡潜在的滑裂面。计算结果与实际情况吻合较好。     

土坡稳定分析有限元强度折减法的失稳判据探讨

基于土坡的变形破坏特点,并结合一算例,研究了强度折减过程中最大等效剪应变ε qmax等三个变量随折减系数F sr的变化规律,提出以F sr～ε qmax曲线发生突变作为土坡失稳的判据,并通过与极限平衡法计算结果的比较验证了判据的可靠性.     

强度折减有限元法在抗滑桩加固土坡中的应用

将ABQAQUS软件与强度折减有限元法相结合,对抗滑桩加固的土坡的抗滑桩—边坡系统进行稳定性分析。实例分析表明该法可较准确形象地预测抗滑桩加固土坡前后潜在滑裂面的位置及评价土坡的稳定性,在实际工程中是简便实用的。     

强度折减有限元法边坡稳定分析研究综述

强度折减有限元法的优势在于不需要假定滑动面的形状与位置,近年来成为边坡稳定分析研究中的热点.本文概述了强度折减有限元法的发展历史,从失稳判据、本构模型与折减方式三方面,系统地论述了该方法的研究现状.失稳判据的确定是强度折减法的核心问题,深入分析了三种主要判据,指出了各自的局限性.总结与评述了有限元计算中强度折减法本构模型与折减方式选择的合理性.     

基于强度折减的边坡稳定安全系数有限元迭代解法

讨论有限元强度折减法的失稳判据,结果表明:失稳判据对安全系数影响较大,对临界滑动面形状和位置的确定影响不大。在此基础上,提出基于强度折减的边坡稳定安全系数有限元迭代解法,先用强度折减法搜索滑动面,再按滑动面已知边坡用迭代解法求解稳定安全系数。该方法充分结合了强度折减法和迭代解法的优点,求解边坡稳定安全系数时效率快、精度高,可为实际工程参考应用。     

考虑残余强度的动态强度双折减系数法研究

由于岩体材料具有非均质、各向异性和不连续性等特性,导致岩质边坡稳定性分析存在诸多待完善的地方.本文通过对岩体的强度折减系数—SRFi和SRFj间的关系进行理论研究,以实现将双折减系数法转换为由其中某一个折减系数控制的单折减系数法,极大的简化了数值模拟的操作过程.为了分析岩质边坡的稳定性,本文提出了考虑残余强度的动态强度双折减系数法来动态观察边坡潜在滑带的拓展过程.本文的研究成果可解决边坡稳定性预测问题、为岩质边坡工程的设计提供基础和依据.     

强度折减法在节理岩质边坡稳定分析中的精度研究

采用有限元强度折减法分析节理岩质边坡的稳定性时,计算精度会受到许多因素(如屈服准则、岩体力学参数、计算网格等)的影响。本文结合算例分析这些因素对强度折减法计算精度的影响。分析结果表明:采用强度折减法分析贯通节理岩质边坡的稳定性时,在关联流动法则下,宜选用Mohr-Coulomb内切圆准则;在非关联流动法则下,宜选用Mohr-Coulomb匹配DP圆准则。此外,当采用Mohr-Coulomb内切圆准则时,可不考虑弹性模量和泊松比对计算结果的影响,并且在单元较少时,就可以得到较为理想的结果。     

关于强度折减法分析崩坡积体失稳判据的探讨

某水电工程崩坡积体规模大,距坝址近,地质条件复杂,其稳定性对枢纽建筑物至关重要。采用有限元强度折减法对崩坡积体稳定性进行评价,计算不同安全判据下崩坡积体的安全系数,并与刚体极限平衡法计算结果进行对比,最终建议采用多种安全判据同时判断崩坡积体稳定性。分析结果对崩坡积体安全性做出了定量评价,对崩坡积体的支护处理具有一定的指导意义。     

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。     

整体与局部强度折减法在边坡稳定分析中的对比研究

基于FLAC3D建立边坡数值模型,分别开展整体强度折减法和局部强度折减法两种方法对边坡稳定性的对比分析,研究两者在不同本构基础、边坡体是否含软弱结构层等因素对边坡的稳定安全系数和极限位移值的影响.研究结果表明:局部强度折减法相对于整体强度折减法更适应于边坡稳定性研究,本构模型的选择对研究边坡稳定性也有着一定影响;软弱结...     

有限元塑性极限分析在高边坡稳定计算上的应用

本文通过分析比较计算边坡稳定的方法,然后利用有限元强度折减法,对该边坡稳定进行了计算分析,有限元强度折减法是基于真实应力场的计算方法,能够自动寻找最小安全系数以及相应的滑动面。     

降雨条件下边坡渗流及稳定有限元分析

简要分析了多孔介质饱和-非饱和渗流数学模型,探讨了非稳定时间插分格式、计算参数和降雨入渗边界处理等相关问题;基于非饱和土抗剪强度理论和延展的Mohr-Coulomb屈服准则,将有限元强度折减法推广到非饱和土边坡稳定分析中。以某边坡为例,模拟了降雨入渗引起的边坡体内暂态渗流场,并采用推广的有限元强度折减法进行了降雨条件下边坡的稳定性分析。     

考虑渗流和膨胀变形的强度折减三维有限元法

在探索多场耦合理论基础上,研制出了一个考虑渗流场和膨胀变形对应力场作用的三维强度折减有限元程序。通过与传统极限平衡法分析结果进行对比研究,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渗流场和膨胀变形的边坡稳定性安全系数是可行的结论。     

基于流固耦合理论的饱和-非饱和土开挖边坡稳定性分析

现有开挖边坡稳定分析的研究中,综合考虑开挖效应与应力-渗流耦合作用对边坡稳定性影响的分析很少。为此,根据饱和-非饱和土渗流及抗剪强度特性,推导了饱和-非饱和土在应力-渗流耦合作用下的有限元求解方程,介绍了计算饱和-非饱和土开挖边坡稳定性的有限元强度折减技术。建立了一开挖边坡算例进行应力-渗流耦合分析,结果表明,相对于非开挖模式下的计算,开挖卸荷效应对开挖边坡稳定性有一定提高作用,但这一作用随着时间的延长会逐渐减弱直至消失。对影响开挖边坡稳定的各种因素进行了计算分析,开挖速度、初始水位高度、渗透系数以及弹性模量、泊松比等影响因素对应力-渗流耦合作用下的开挖边坡稳定性影响较大,影响规律和以往的研究结论有所不同。     

植被根系作用下边坡稳定安全系数上限解及应用研究

以植被作用下开挖边坡为工程背景,采用塑性极限分析及强度折减法,结合植物根形态特征函数,推导了植被作用下开挖边坡的稳定安全系数的上限显式解。定量研究了植被作用下边坡开挖参数及植被形态参数对开挖边坡稳定性的影响以及同等条件下的无植被作用开挖边坡安全稳定系数。研究结果表明:(1)增加开挖距离,开挖边坡周围植被对边坡的稳定影响逐渐减弱,但增加开挖角,其影响却基本不变;(2)增加植被根径延伸长度与抗拉强度,边坡稳定性均有明显增加,但增加植物自重,边坡稳定系数变化不明显。