基于FLAC~(3D)强度折减法计算结果的影响因素分析

FLAC~(3D)强度折减法是分析边坡稳定性的有效手段。应用均匀设计的试验方法分析黏聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比、剪胀角、抗拉强度等因素对强度折减法计算结果的影响。试验结果表明:弹性模量、泊松比、剪胀角、抗拉强度对计算结果影响不明显,特别是弹性模量、泊松比、抗拉强度对计算结果的影响几乎为零;黏聚力、内摩擦角对计算结果有着显著的影响,并且内摩擦角对计算结果的影响程度大于黏聚力的影响程度。这一结论可以作为修正强度折减系数的依据,从而完善强度折减法。     

不同模式下抗剪强度参数对路堤稳定性的影响

基于Mohr-Coulomb准则,采用FLAC3D分析了抗剪强度参数(主要是黏聚力和内摩擦角)对高填方路堤边坡安全系数及滑动面位置的影响.同时,提出了降雨条件下路堤稳定性的分析方法,并对不同折减模式下安全系数的变化规律进行了分析.结果表明:黏聚力和内摩擦角对安全系数的影响规律类似,对滑动面位置的影响规律相反;降雨入渗条件下,对抗剪强度参数的折减会使边坡滑动破坏面由路堤深层向浅层发展,折减程度越大,安全系数降低的程度越明显.     

土体洞室开挖的力学参数敏感性分析

为了研究围岩土体力学参数对洞室围岩稳定性的影响规律,以有限差分法为基础,应用FLAC3D软件,建立了兼顾时空效应的地下洞室开挖过程的数值计算模型,并确定模型中的弹性模量、内摩擦角、黏聚力为洞室稳定性的影响因素。通过模拟洞室围岩的弹性模量、内摩擦角、黏聚力变化时洞室开挖的全过程,并借助系统分析中的敏感性分析方法,分析了弹性模量、内摩擦角、黏聚力对洞室围岩土体应力、位移影响的敏感性。通过对不同参数敏感度因子的比较,确定了洞室围岩土体应力、位移对影响因素的敏感性排序:黏聚力内摩擦角弹性模量。     

影响加筋土挡墙地震稳定性的参数分析

针对现有挡土墙抗震设计影响因素考虑不足等问题,运用拟静力法和水平条分法分析加筋土挡墙的地震稳定性,并研究土体内摩擦角、水平地震力加速度系数、填土粘聚力、挡土墙倾角和滑动体上部荷载等参数对地震稳定性的影响。结果表明:加筋土挡墙的地震稳定性与水平地震力加速度系数和滑动体上部荷载有显著关系,且变化趋势与之成正比;与土体内摩擦角和填土粘聚力的变化趋势成反比;当条件相同时,倾斜加筋土挡墙的地震稳定性比竖直挡墙的稳定性好。     

吹填土地基上加筋路堤稳定性的数值模拟

基于强度折减法,通过数值模拟对吹填土地基上加筋路堤的稳定性进行了分析,比较了不同设计方案路堤的位移及稳定安全系数,对路堤填土的黏聚力、内摩擦角、边坡坡比及土工格栅的拉伸刚度等影响路堤稳定性安全系数的因素进行了分析。结果表明：将边坡通过2次放坡可以减小路堤水平位移,路堤稳定安全系数略有增加,在路堤底部铺设土工格栅可以有效减小路堤水平位移,较大幅度提高路堤稳定安全系数。路堤填土的黏聚力不宜小于10 kPa,内摩擦角不宜小于25°,以保障路堤具有较高的稳定安全系数。土工格栅的刚度较小时对路堤稳定性有较大影响,当格栅刚度大于100 kN/m以后,通过提高格栅刚度并不能进一步提高路堤稳定性安全系数。     

有限元分析滑坡稳定性的参数敏感性分析

研究了粘聚力C、内摩擦角φ参数和有限元自身因素对滑坡稳定系数敏感性的影响,此项研究可以更好的确定试验组数和取值,使稳定性分析更具可靠性,防治和监测方案更有针对性．     

马河崩塌体边坡稳定程度敏感性分析

针对雅砻江楞古水电站边坡稳定性问题,以马河崩塌体边坡为例,选取岩体重度、粘聚力、内摩擦角、水位、地震系数为影响因子,以边坡的安全系数为指标,基于均匀设计开展数值试验,对试验结果进行灰关联分析,得出各因素与边坡安全系数之间的关联系数和关联度。研究结果表明,各因素对边坡稳定性的影响大小依次为内摩擦角水位地震系数粘聚力重度。     

基于多元分析的花岗岩残积土物理力学性质概率分布模型

基于533组花岗岩残积土土样的土工试验数据,研究了花岗岩残积土黏聚力、内摩擦角、压缩系数与常见物理指标之间的相关关系,分别采用经验方法和主成分分析方法建立了花岗岩残积土力学性质的联合概率密度函数.研究表明,花岗岩残积土黏聚力的离散性很大,难以准确预测.和黏聚力相比,内摩擦角和压缩系数的可预测性更强,内摩擦角和压缩系数之间存在一定的负相关性,黏聚力和内摩擦角、压缩系数的相关性较弱.采用经验法和主成分分析法建立的联合概率密度函数类似,验证了所提出的概率模型的可靠性.     

考虑土体参数不确定性的供水管道地震响应分析

埋地管道周围土体性质沿管道纵向存在不确定性,直接影响到埋地管道的地震响应规律和抗震性能。为此,基于设计反应谱合成不同抗震设防烈度下的人工地震动,采用简化弹性地基梁模型,分析地震行波作用下的管道接口动力响应。考虑因安装环境差异、管道老化等因素引起的球墨铸铁管道接口强度的折减,分析土体重度、内摩擦角、黏聚力和土弹簧屈服位移4个不确定性参数对埋地球墨铸铁供水管道地震响应的影响规律,并对不同地震烈度、不同薄弱接口抗拉强度折减系数土参数不确定性规律进行总结归纳。算例分析表明:与确定性参数模型计算结果相比,4个不确定性参数对接口峰值动力响应的影响程度依次为黏聚力、内摩擦角、土体重度、土弹簧屈服位移,同时考虑4个不确定性参数的模型对结果影响最大,最大接口张开量的变异系数可高达9.54%；考虑土体参数不确定性的均值与确定性工况基本一致,最不利值为确定性工况的1.09~1.31倍；管道局部接口抗拉强度的折减对管道接口位移的响应影响显著。基于计算结果给出了不同地震动强度下接口薄弱系数与接口最大张开量的预测公式。     

失水干燥对路基压实黏质土抗剪强度特性的影响

为了客观可靠地评价干旱、半干旱地区路基压实土的工程性能,采用三轴压缩试验研究了某工程黏质土在不同干燥状态下的抗剪强度特性,分析了失水率对抗剪强度指标(黏聚力、内摩擦角)与抗剪强度的影响以及作用机理,建立了黏聚力、内摩擦角及抗剪强度与失水率的关系方程。结果表明:失水干燥可显著提高路基压实黏质土的抗剪强度及抗剪强度指标,黏聚力、内摩擦角和抗剪强度均随失水率的增加而递增,其中黏聚力、抗剪强度与失水率均呈指数函数关系,内摩擦角与失水率呈二次函数关系。失水干燥有利于提高路基的承载能力与稳定性,研究成果可为干旱、半干旱地区黏质土路基的设计与施工提供理论依据及技术参考。     

基于α截集法的生土窑居模糊随机可靠度分析

研究生土窑居的模糊随机可靠度,分析黄土力学材料参数对其影响.通过α截集法,将土体力学材料参数的模糊分布离散在区间上,将模糊随机可靠度问题转化为随机可靠度问题;基于强度折减法,建立土体黏聚力、内摩擦角与富裕安全系数的映射关系,用不含交叉项的二次多项式响应面函数代表生土窑居的功能函数,进而进行随机可靠度分析.对河南三门峡陕县的生土窑居的模糊随机可靠度进行了研究,表明该地区生土窑居可靠性较高,营造时选址合理,同时指出:模糊随机可靠指标在一定区间上分布,而模糊验算点为一定值;变异系数的增大将导致模糊随机可靠指标的迅速减小;黏聚力对可靠指标的影响比内摩擦角大.     

基于斯宾塞法的边坡地震荷载可靠度分析

针对边坡稳定性影响因素的不确定性,基于斯宾塞法,考虑多个参数对边坡稳定性影响的随机性,提出边坡稳定性可靠度分析的随机变量联合分布法。文中定义土体中内摩擦角φ、粘聚力c、容重γ为具有正态分布函数的随机变量以及水平地震系数kh为具有指数分布函数的随机变量,调用MATLAB中的正态分布函数和指数分布函数,构建地震条件下可靠度模型,分析各参数的敏感度对安全性系数的影响,其结果表明土坡中内摩擦角对边坡影响最大。     

土质边坡稳定影响因素的敏感性分析

为确定各个因素对边坡稳定性的影响程度,以一均质土质边坡为例,选取土容重、粘聚力、内摩擦角、地下水位、坡比为试验因素,运用单因素分析法和多因素正交试验法分析各个影响因素的敏感性。采用极限平衡法计算不同试验方案下边坡的稳定安全系数,以安全系数为试验指标,对试验结果进行极差分析。结果表明：单因素分析法和多因素正交试验法得到的因素敏感性变化规律基本一致,坡比的敏感性最大,其次分别是内摩擦角、粘聚力、重度,地下水位的敏感性最小;多因素正交试验法比单因素分析法的计算更显合理。     

黄土边坡可靠度的随机有限元分析

为了研究黄土边坡的可靠度,在对黄土强度参数进行变异性统计、概率分布检验及垂直向自相关距离计算的基础上,将黄土强度参数黏聚力和内摩擦角作为随机变量,将其在二维边坡剖面的空间变化作为随机场,用局部平均细分法将符合一定均值和标准差的强度参数按随机场分布在边坡剖面的有限元网格上,再采用弹-理想塑性有限元计算边坡稳定系数,用Monte-Carlo法计算其失效概率。结果表明:黄土黏聚力的变异系数多在0.30以上,内摩擦角的变异系数多在0.20以下,且黄土高原从西向东两个参数的变异性都增大;黏聚力和内摩擦角的概率分布类型对边坡失效概率计算结果影响显著,统计检验发现黏聚力采用对数正态分布、内摩擦角采用正态分布为宜;黄土地层的垂直向自相关距离多在0.7 m以内,与计算厚度的比值多小于0.2;在大部分黄土的变异系数与自相关距离水平下,采用确定场进行可靠度分析,多数情况将极大地高估了黄土边坡的失效概率,而在极端高变异系数水平下,采用确定场进行可靠度分析,又将极大地低估其失效概率。     

延安新区压实黄土抗剪强度试验研究

压实黄土的抗剪强度是影响黄土高填方边坡稳定性的重要因素。对延安新区压实Q_2、Q_3黄土开展了多组不同初始压实度和初始含水率条件下的直剪试验,研究了压实度、含水率对黏聚力、内摩擦角和抗剪强度的影响,初步探讨了现场回填压实黄土和室内制备压实黄土表现出不同抗剪强度特性的原因。结果表明:黏聚力和内摩擦角均随着压实度的增大而增大,土中粘粒含量对压实Q_2、Q_3黄土的黏聚力和内摩擦角指标有较大影响;黏聚力、内摩擦角和抗剪强度均随含水率的增大而不断减小,压实Q_2黄土对含水率变化更为敏感;现场回填压实黄土比室内制备的压实黄土具有更高的抗剪强度。     

条形荷载下加筋边坡稳定影响因素敏感性分析

结合12 m高土工格栅加筋边坡算例,通过有限元程序Midas/GTS 4.0,对条形荷载作用下边坡加筋与未加筋时的安全系数、最大水平位移与竖向沉降进行了对比分析.根据正交分析方法对10种影响因素,即粘聚力、内摩擦角、填土重度、坡比、坡顶荷载、荷载距离坡顶处间距、荷载宽度、土工格栅长度、格栅弹性模量、格栅铺设层数对加筋土边坡稳定影响因素的敏感性进行分析,给出了各个因素的敏感性顺序.计算结果表明:土体内摩擦角、粘聚力与荷载宽度对边坡稳定性影响最为显著.     

路基土抗剪强度与化学及矿物成分的关系

为了从矿化组成层面上揭示路基土宏观力学特性的变化规律,对不同塑性指数路基土进行了化学主次成分量测定、全岩矿物组成和黏土矿物相对含量测定,基于灰色关联理论,分析了各矿物含量与路基土抗剪强度及其参数(黏聚力和内摩擦角)的关联性。研究结果表明:在土样的化学成分中,FeO、K_2O和SiO_2与土样的抗剪强度关联最大,且关联度均大于0. 9;P_2O_5与黏聚力关联最大,关联度大于0. 85;Na_2O、SiO_2、K_2O和FeO与土样的内摩擦角有较大关联,其中Na_2O、SiO_2与土样的关联度大于0. 9,K_2O、FeO的关联度大于0. 8。在全岩矿物组成方面,碱性长石(f_s)和石英(Q)与土样的抗剪强度、内摩擦角和黏聚力均有密切关联,关联度大于0. 9;而斜长石(Pl)与土样的宏观力学特性关联度很低,可以忽略其含量对抗剪强度及其参数的影响。在黏土矿物相对含量方面,伊利石和蒙脱石混层(I/S)与土样的抗剪强度、黏聚力、内摩擦角均有密切关联;伊利石(I)在一定程度上与土样的黏聚力关联度较大;高岭石(K)与土样的抗剪强度及其参数的关联度不大,在分析土的宏观力学特性时可以不予考虑。     

基于Monte-Carlo法的边坡可靠性分析

为了研究土性参数中粘聚力系数c和内摩擦角φ对边坡可靠度指标β的影响,在传统的极限平衡原理Bishop法的基础上,结合可靠度分析方法中的MonteCarlo法,通过MATLAB来实现以上的分析过程。结果表明：粘聚力系数c的变异系数δc以及内摩擦角φ的变异系数δφ与可靠度指标β呈负相关。     

锚固边坡稳定性因素敏感度分析

采用正交数值试验法,基于极限平衡法进行了不同因素组合条件的稳定性研究。通过K98+560路堑边坡实例分析,认为该锚固坡体稳定计算参数的敏感性由大到小为:内摩擦角、粘聚力、重度、锚索间排距、桩间排距、预应力大小、锚固段长度依次递减。岩土体的抗剪强度指标是影响边坡稳定的最重要参数,其参数变化对边坡的稳定性影响最大。同时强调工程设计中应充分重视支挡结构参数的选取,但是单纯依靠增加锚索锚固段长度来提高稳定性意义不大。     

滑坡体稳定性影响因素敏感性分析

滑坡体稳定性分析计算时影响因素众多,如滑带土黏聚力、内摩擦角、孔隙水压力及地震力等。由于各因素对稳定系数影响程度不同,因此需要定量分析影响较大的因素,作为滑坡体稳定分析及治理的重点研究对象。以四川省雅砻江中游河段王家滑坡体为例,利用室内试验法、反演法及类比相关工程法综合确定滑坡岩土体力学强度参数(C,φ),由此采用拟合法分析本滑坡体在蓄水前后稳定系数随着滑坡岩土体力学强度参数(C,φ)、孔隙水压力(蓄水造成岩土体饱和度的变化)及地震力的变化之间的相关性和敏感性。结果表明,以上因素与滑坡体稳定系数Fs呈较高的近线性相关,在边坡稳定分析计算时应重点考虑,同时边坡治理应注意边坡截排水措施。