有限元应力积分等安全系数剩余推力法重力坝深层稳定分析研究

针对重力坝深层复杂滑裂面抗滑稳定计算存在的问题,探讨将有限元应力计算成果与搜索下游主抗滑面相结合,提出滑裂面应力积分等安全系数剩余推力深层抗滑稳定分析方法。即通过ANSYS弹塑性有限元计算确定坝基应力场,建立包括坝基组合滑裂面和下游第二滑裂面的深层抗滑稳定计算模型,给出滑裂面应力积分等安全系数剩余推力在主抗滑面方向的极限平衡方程,提出剩余推力在主抗滑面方向的平衡原理和极值条件下最危险滑裂面位置的计算机数值搜索方法,与刚体极限平衡法相比,考虑了变形协调和力矩平衡影响,更合理且适应性更广;与有限元超载法和强度折减法相比,避免了应力变形场失真,克服了人为判断模糊影响,更为科学合理。     

重力坝三滑裂面等安全系数深层抗滑稳定计算方法

重力坝三滑裂面等安全系数深层抗滑稳定计算模型是在3个滑裂面上分别建立刚体极限平衡方程,将分界滑裂面倾角、抗力作用方向、安全系数作为未知变量,通过迭代计算求解等安全系数极小值.双斜面与三滑裂面抗滑稳定计算结果对比分析表明:该三滑裂面模型不仅更贴近工程实际情况、分界滑裂面满足力学平衡,而且安全系数最小值与边界条件唯一对应、极值求解方法过程更合理可靠.     

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。     

基于水利水电工程岩质边坡抗滑稳定性分析

为解决传统的有限元应力代数和法计算结果存在较大偏差,未考虑安全系数受滑裂面方向影响等问题,在第三滑裂面上通过转换计算各滑裂面上的剩余力提出有限元剩余推力法,然后采用等安全系数法迭代计算第三滑裂面及总滑面的安全系数,为搜索出最危险滑裂面可采取改变水平方向与第三滑裂面夹角的方法。研究表明:较传统的应力代数合法求解的安全系数剩余推力算法与工程实际更加贴近,剩余推力分析法能够确定最小安全系数的滑裂面。     

基于修正模型数值计算结果的等K法改进

等K法是校核双滑面坝基深层抗滑稳定性问题的主要方法。实际操作中,不同的取值方法对安全系数结果影响很大。现有的取值方法或根据以往的工程经验,或直接参照有限元计算成果进行取值,缺乏严格的理论基础,其合理性、使用范围有待详细判定。研究发现:①对双滑面问题,直接对滑面进行模拟得到的应力结果不宜用于刚体极限平衡法,必须对滑动面进行修正;②刚体极限平衡法中滑动力代数之和,与采用修正滑面的有限元强度折减法极限状态滑动面上剪应力叠加之和相等,并应在此基础上对安全系数及抗力角进行求解。     

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。     

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。     

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。     

有限元稳定分析法在确定土体结构极限承载力中的应用

本文引入有限元稳定分析法来求解土体结构的极限承载力。在有限元应力应变分析的基础上，通过搜索临界滑动面并增大外荷载使临界滑动面安全系数为1.0来确定极限承载力，并指出由此得到的极限承载力是土体结构沿临界滑动面整体达到极限平衡时的真正承载力。算例表明此法可行，同时将该方法推广到求解边坡极限承载力和地基承载力。文中还研究了边坡极限承载力同自重和坡角的关系。与各传统地基承载力公式比较发现，在土体内摩擦角比较大时，经验公式均低估了地基承载力。最后分析了计算参数变化对地基承载力的影响。     

基于试验和有限元法获取滑面强度参数

在滑坡稳定性计算和工程设计中滑带土的内聚力(C)和内摩擦角(ψ)取值对工程至关重要.首先采用有限元法,对滑带土进行应力仿真分析,再结合滑带土室内试验的相关物性指标及强度特征,得到滑动面的强度参数,其结果与室内直剪试验所得到的滑带土强度参数值以及刚体极限平衡法反演得到的参数值十分接近.该方法不仅可作为该滑坡稳定性计算参数...     

基于三维有限元的凤亭河水库坝坡稳定性分析

本文针对凤亭河水库坝坡存在的稳定性安全隐患,将数值分析法和刚体极限平衡法相结合,确定坝体可能的滑裂面位置,并对加固后的坝坡进行稳定性计算,结果表明,坝坡抗滑稳定安全系数符合规范要求。该方法可有效减小最危险滑裂面的搜索工作量,提高计算效率,可为类似工程提供借鉴。     

大型输水渠道膨胀土(岩)渠段边坡稳定分析

膨胀土(岩)工程特性特殊,易造成边坡失稳、滑塌,因此对膨胀土(岩)渠坡的稳定性进行分析尤为重要。针对膨胀土(岩)渠段不同的破坏模式提出了相应的边坡稳定分析方法,并给出了边坡稳定分析时参数取值的经验方法:对于有明显裂隙面的裂隙强度控制下的渠坡滑动采用极限平衡法中的摩根斯坦-普拉斯法(Morgenstein-Price Method)进行计算(滑裂面为裂隙结构面),对于无明显裂隙面的渠坡采用极限平衡法中的毕肖普法(Bishop)进行计算(搜索最危险滑动面)。以南水北调中线工程干渠某膨胀土(岩)渠段为例进行渠坡稳定分析,指出:对于南水北调中线工程土体参数,弱膨胀土黏聚力取峰值强度,中、强膨胀土(岩)体强度采用分带选取原则,在大气影响带(0～2.5 m)范围内取残余强度,在过渡带(2.5～4.5 m)范围内黏聚力按峰值强度的0.5～0.7倍取值、内摩擦角按峰值强度对应内摩撑角的0.7～0.8倍取值,4.5 m以下非影响带黏聚力取峰值强度。     

拱坝坝头稳定分析中若干问题的考虑

本文从刚体极限平衡法的基本概念及实际工程的具体情况出发,阐述了在拱坝坝头稳定计算中对一些细节问题的考虑和处理方法,如滑动方向的确定、临空面的选取、滑裂面上渗压的计算等;另外,首次给出了解算滑动方向及各类滑动情况下求未知力的详细计算公式。     

高地应力对结构面现场直剪试验的影响分析

抗剪强度参数是工程设计中的重要指标。结合锦屏二级水电站引水隧洞地应力测试及横观各向同性结构面的现场直剪试验,基于非线性有限元法,揭示高地应力及试验荷载作用下剪切应力分布规律,研究高地应力对结构面强度参数的影响。研究表明:现场直剪试件制备时,试验探硐围岩开挖卸荷将在试件预裂面上产生对称分布的正应力及剪应力;地应力释放将使直剪试件预裂面出现损伤破坏及细微裂纹,降低试件极限抗剪能力,引起抗剪强度参数的误差;反演分析表明,在考虑地应力释放情况下,结构面凝聚力可提高约11.65%。     

复杂地基上重力坝深层抗滑稳定分析

对于地基中含有多条软弱带、裂隙等可能构成多种组合滑动形式的重力坝深层抗滑稳定问题,由于滑动面不明确,无法采用传统的刚体极限平衡法进行分析.强度折减法无需假设滑裂面,根据特征点位移突变以及塑性区贯通等判断准则可确定整体稳定性.采用强度折减法,分析了某重力坝加固前后在正常荷载组合及地震工况下的深层抗滑稳定安全系数.计算结果表明,各种工况下坝基抗滑稳定安全系数均满足要求;设置齿槽加固后安全系数得到提高.     

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。     

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)。     

基于 MIDAS／GTS 的黄土边坡稳定性分析方法及应用

针对凉泉隧道出口处上部黄土的稳定性和是否需要削方减载的问题,利用M IDAS／GTS对可能存在潜在滑动面的高边坡进行数值模拟。建立边坡的二维数值模型,并对其计算分析,力求结果接近真实情况。再采用强度折减、极限平衡折线型滑动面和极限平衡圆弧型滑动面三种边坡强度分析理论,对二维边坡进行模拟,得到边坡的应力应变危险部位和潜在滑动面位置以及边坡整体稳定系数。由此确定边坡的剪出位置以及相对薄弱带,客观反映边坡稳定性,为工程治理提供依据和参考。     

刚体极限平衡法在某闸坝抗滑稳定分析中的应用

为了评估某冲砂闸坝基的表层和深层抗滑稳定性,采用二维刚体极限平衡法对该闸室的表层抗滑稳定、闸基应力和软弱破碎带组成的不利结构面进行系统分析计算,结果表明:(1)闸室在各工况时对应的抗剪和抗剪断稳定安全系数均大于规范最小允许值,最大竖向应力小于基岩极限承载力,闸室的表层抗滑稳定性和基础承载力状态良好;(2)当考虑软弱破碎带的深层抗滑稳定时,各工况下闸坝的抗滑力均远大于下滑力,说明该泄洪冲砂闸坝基的深层抗滑稳定好,Cr1和Cr2软弱破碎带组成的不利结构面不会造成冲砂闸坝基失稳。     

考虑挡土墙墙体平移的墙后分层填土主动土压力分布

在对挡土墙发生平移时墙后滑裂土体的应力状态进行分析的基础上,建立了作用于墙后滑裂体的墙面间作用力、滑裂面间作用力、土层间剪力以及土层竖向作用力之间的关系式.通过考虑墙后土体分层填筑时沿墙高墙体实际位移量的不同,对墙面摩擦角进行调整,建立了考虑水平土层间剪力作用、每一土层的滑裂面水平倾角和墙面摩擦角变化的土层竖向土压力的逐层渐近的计算方法,以及挡土墙主动土压力合力及其作用位置的计算公式.通过与模型试验结果和库仑解的比较表明:按分层填筑计算得到的挡土墙主动土压力分布与试验结果基本一致;主动土压力合力与库仑解接近;其作用位置较库仑解高,与试验结果相吻合.