各向异性土坡稳定性的极限平衡遗传算法

本文将Mohr—Coulomb破坏准则推广得到各向异性土的破坏准则，在Bishop简化法基础上推导出考虑各向异性的边坡安全系数公式，并结合遗传算法得到真正最危险滑动面和全局最小的安全系数。     

结构性土二元介质模型的有限元模拟

针对土的结构性对边坡稳定性的影响,结构性土二元介质模型将胶结元看成理想弹脆性材料,摩擦元看成硬化型弹塑性材料。基于该模型建立考虑结构性土的强度准则,编制相应有限元程序用于Biot固结的有限元模拟。通过对比初始各向同性和初始应力各向异性结构性土的天然边坡算例计算结果,发现初始应力各向异性天然边坡的安全系数要高于初始均质天然边坡;嵌入初始应力各向异性结构性土的强度准则后可以观察计算过程中边坡破坏区的发展,为采用破坏区贯通作为边坡的破坏标准的天然边坡的稳定性分析提供了一种新的思路且具有良好的工程适用性。     

基于人工蜂群算法的边坡地震可靠度分析

通过输入埃而森特罗波(EL Centro)地震波对边坡进行有限元瞬态分析,得到边坡在各个时刻的应力值.然后利用Mohr-Coulomb破坏准则,得到对应某一起始点的滑动面.并用瑞典条分法计算边坡安全系数的公式,使其作为目标函数,经过人工蜂群算法进行优化得到起始点,从而确定了滑动面并计算出边坡安全系数.最后,对各个时刻的边坡安全系数进行统计分析,得到边坡失效概率.     

容重增加法在边坡稳定性分析中的应用

通过逐步增加容重的方法使边坡达到极限平衡状态,基于D-P准则,采用关联流动法则,用非线性有限元法进行数值模拟.将坡顶水平位移随容重增加系数的变化关系曲线上位移陡然增大作为边破的破坏标准,用一个区间描述边坡稳定安全系数.该法无须事先对滑动面的位置和形状作出任何假定,能够考虑土体的材料非线性和几何非线性,有助于了解边坡的破坏机理.同时由于用一个区间描述边坡稳定安全系数,避免了数值计算中真实安全系数的丢失.算例分析表明,用容重增加法得到的安全系数与传统方法相近,并建议安全系数区间的长度取为0.03.     

强度储备安全系数不同定义对稳定系数的影响

在极限平衡的双安全系数分析中,安全系数有c、tanφ的安全储备（定义1）和岩土参数a、k的安全储备（定义2）2种定义,分析了在应用有限元强度双折减系数法计算边（滑）坡安全系数时,强度储备的不同定义对计算结果的影响。2种安全系数定义得到的安全系数是不一样的,但是,强度参数c,tanφ按一定比例折减的同时,岩土参数a,k同时也在按相同的比例进行折减。Drucker-Prager准则与参数a和k的选取直接相关,若采用外接D—P准则,对于各种土体定义1和定义2得到的边（滑）坡的安全系数比较接近;若采用平面应变匹配D—P准则及等面积圆D—P准则,对于结构性黏土,定义2得到的安全系数略小于定义1,但对于滑体和滑带土为很粗的碎石土时,定义2得到的安全系数与定义1得到的安全系数要小得多。     

规范空间理论的破坏准则及经典形式

从脆性材料自身演变的角度研究了各向异性材料破坏摧部规律和控制因素，提出了最小本征弹性趋近地零为各向异性材料在载荷作用下失效的破坏准则，并以最小本征弹性所对应的异性子空间中的模态应力达到临界值作为经典形式，在不变子空间情况下，在向向同性体 上正好就是Ｍｉｓｅｓ强度准则。     

研究生论坛：含不同倾角结构面的重力坝坝基深层抗滑稳定研究

为了研究存在不同倾角结构面时的重力坝坝基深层抗滑稳定问题,本文基于超载理论的地质力学模型试验,对含双倾斜结构面的某水利枢纽中的C#坝段进行破坏试验,得到坝基的破坏机理以及超载安全系数K_p=3.0,再采用有限元,对天然坝基存在的不同倾角结构面进行多种组合计算分析,得到含单倾斜结构面坝基超载安全系数K_c=2.6、双倾斜结构面坝基超载安全系数K_c=2.4。研究结果表明：对于含双倾斜结构面的重力坝坝基,模型试验与有限元计算所得的大坝破坏失稳过程相似,模型试验得到的超载安全系数略大于有限元计算所得超载安全系数;含不同倾角结构面重力坝坝基,其失稳滑动模式和破坏机理均不同。本研究采用两种不同的方法进行对比分析,相互验证,揭示了含不同倾角结构面的重力坝坝基深层滑动的破坏机理。     

含不同倾角结构面的重力坝坝基深层抗滑稳定研究

为研究存在不同倾角结构面时的重力坝坝基深层抗滑稳定问题,基于超载理论的地质力学模型试验,对含双倾斜结构面的某水利枢纽中的C#坝段进行破坏试验,得到坝基的破坏机理及超载安全系数Kp=3.0;采用有限元,对天然坝基存在的不同倾角结构面进行多种组合计算分析,得到含单倾斜结构面坝基超载安全系数Kc=2.6,双倾斜结构面坝基超载安全系数Kc=2.4。研究结果表明:对于含双倾斜结构面的重力坝坝基,模型试验与有限元计算所得的大坝破坏失稳过程相似,模型试验得到的超载安全系数略大于有限元计算所得超载安全系数;含不同倾角结构面重力坝坝基,其失稳滑动模式和破坏机理均不同。研究采用两种不同的方法进行对比分析,相互验证,揭示了含不同倾角结构面重力坝坝基深层滑动的破坏机理。     

Druker_Prager屈服准则与重力坝超载安全系数的相关分析

有限元法的计算精度与可靠性和屈服准则的适当选择直接相关.因此,在坝体稳定性数值分析中,屈服准则的选择对重力坝超载安全系数影响较大.为了研究屈服准则与重力坝超载安全系数的本质关系,进而给数值计算中屈服准则适当选择提供理论依据,运用应力解法推导了屈服准则随着罗代角的变化与重力坝超载安全系数之间的函数关系,并运用有限元法对向家坝水利工程大坝深层抗滑稳定性进行验证与研究.研究表明内切圆锥屈服准则使得超载安全系数取得极小值,坝体最容易发生塑性流动失稳,而扩展锥屈服准则下的超载安全系数最大,坝体不容易发生塑性流动失稳.     

屈服准则与重力坝超载安全系数的相关分析

有限元法的计算精度与可靠性和屈服准则的适当选择直接相关。因此,在坝体稳定性数值分析中,屈服准则的选择对重力坝超载安全系数影响较大。为了研究屈服准则与重力坝超载安全系数的本质关系,进而给数值计算中屈服准则适当选择提供理论依据,运用应力解法推导了屈服准则随着罗代角的变化与重力坝超载安全系数之间的函数关系,并运用有限元法对向家坝水利工程大坝深层抗滑稳定性进行验证与研究。研究表明内切圆锥屈服准则使得超载安全系数取得极小值,坝体最容易发生塑性流动失稳,而扩展锥屈服准则下的超载安全系数最大,坝体不容易发生塑性流动失稳     

考虑土体强度各向异性的边坡稳定性分析

由于天然土体具有各向异性特征,应在边坡稳定性分析中考虑其影响. 对于黏土材料,将各向异性状态参数定义为材料组构张量与标准化偏应力张量之间的联合不变量,提出在抗剪强度指标c和φ中耦合该参数的表达式,并结合已有的试验结果验证了该公式的有效性. 将各向异性强度参数公式应用于边坡稳定分析,并进行大量计算. 研究表明：对于坡角为14°的缓坡,考虑强度各向异性的影响后,边坡安全系数降低可达22.0%;当坡角增加到55°时,各向同性与各向异性安全系数相对差值略大于8.0%. 即表明土体强度的各向异性对缓坡安全系数的影响比对陡坡的大,尤其对于高而平缓的边坡,这种影响应当引起重视.     

Reinforcement strength reduction in FEM for mechanically stabilized earth structures

The factor of safety of mechanically stabilized earth(MSE) structures can be analyzed either using limit equilibrium method(LEM) or strength reduction method(SRM) in finite element/difference method. In LEM, the strengths of the reinforcement members and soils are reduced with the same factor. While using the SRM, only soil strength is reduced during the calculation of the factor of safety. This causes inconsistence in calculating the factor of safety of the MSE structures. To overcome this, an iteration method is proposed to consider the strength reduction of the reinforcements in SRM. The method is demonstrated by using PLAXIS, a finite element software. The results show that the factor of safety converges after a few iterations. The reduction of strength has different effects on the factor of safety depending on the properties of the reinforcements and the soil, and failure modes.     

单桩承载力分项系数的分析

目的从概率设计出发,探索评价桩基可靠度的简单模式,使之能够应用于实际工程.方法根据桩基的承载机理,对单桩分项系数与总安全系数的函数关系进行理论分析.结果由于分项系数受桩型、桩侧与桩端土的性质、桩的长径比的影响,在单桩极限承载力总安全系数确定的情况下,分项系数不可能唯一确定.同时,由于分项系数间的函数关系,只要确定其中之一,另一个也随之确定.结论采用固定的分项系数,总安全系数总是被降低或提高.因此采用以单桩承载力特征值定义的单一安全系数还是满足工程需要的.总安全系数确定,分项系数的取值对安全度没有影响.     

土体抗剪强度指标变异水平对边坡稳定安全系数取值的影响

针对传统的边坡稳定极限平衡方法不能考虑土体抗剪强度指标变异性影响的问题,基于极限状态的概率分析原理,采用Monte-Carlo法对均质路堤边坡的稳定性开展了可靠度计算,讨论了稳定安全系数一定的条件下边坡失效概率随土体抗剪强度指标变异水平的变化规律,分析了安全系数与边坡可靠指标的对应关系及其随土体抗剪强度指标变异水平的变化特征。研究表明：边坡可靠度受土体抗剪强度指标变异性影响显著,呈现出随土体抗剪强度指标变异水平提高而急剧减小的趋势;为保证边坡具有相同的可靠性,安全系数的取值应与土体抗剪强度指标的变异性相适应,据此提出了基于可靠指标和土体抗剪强度指标变异水平的安全系数取值原则及其对应的三参数函数关系式。     

应变软化土质边坡渐进破坏的演化模型

考虑到土体的流变效应 ,通过推广不平衡推力法 ,提出了具有应变软化性质的土质边坡渐进破坏的一个力学模型 .该模型采用Maxwell松驰模型描述局部破坏后滑裂面上土体的抗剪强度随时间的变化情况 ,用时间安全系数来描述边坡的稳定状态 ,并且不必假定渐进破坏从坡角开始 ,因而更接近实际情况 .通过数值模拟 ,清晰地揭示了边坡渐进破坏的历时演化过程 ,并证实了边坡的安全系数随时间推移而逐渐变小的规律     

横观各向同性在抗滑桩加固边坡中的应用

讨论了土体强度横观各向同性和非均质性,分析了考虑强度横观各向同性与非均质性边坡的计算方法。采用极限平衡法推导出考虑强度横观各向同性与非均质性边坡稳定计算公式,对安全系数计算方法中土体抗滑力矩与抗滑桩抗滑力矩计算公式进行了修正,得到了同时考虑土体强度横观各向同性与非均质性抗滑桩加固边坡的计算方法。通过实例验证,得到当假定水平粘聚力不变,在考虑土体强度横观各向同性时计算安全系数相对误差小于不考虑土体强度横观各向同性边坡。在实际抗滑桩加固边坡工程中考虑土体强度横观各向同性是必要的。     

降雨条件下花岗岩残坡积土路堑边坡稳定性研究

基于多孔介质饱和—非饱和渗流理论和非饱和土抗剪强度理论,采用极限平衡法与降雨渗流有限元相结合的方法,选取大庆—广州高速公路江西里仁—龙南段某典型高路堑边坡,利用岩土仿真软件GeoStudio建立模型,研究降雨条件下花岗岩残坡积土路堑边坡失稳破环的形态和机理。结果表明:随着降雨的进行,边坡中地下水位从坡脚处开始抬升,边坡坡脚处容易产生“小弧”滑动破坏; 土体体积含水量的增加使得基质吸力下降,从而降低土体强度和边坡的安全系数,且基质吸力与安全系数的下降幅度基本同步; 降雨强度对边坡的安全系数有较大影响,小雨阶段,安全系数降幅较缓,而暴雨阶段,安全系数降幅加剧,降幅达24.4%; 在强降雨条件下,滑面基质吸力大部分丧失,失稳边坡发生了从整体失稳向局部失稳、从深层失稳向浅层失稳的转变,即强降雨是浅层滑坡的主要外在因素。     

考虑次生裂隙结构面发育条件下的膨胀土边坡稳定分析

次生裂隙结构面发育是导致膨胀土边坡失稳的主要原因之一,一旦其发育并在坡体吸水膨胀的作用下将普遍导致边坡沿结构面的滑坍破坏。以＂南友＂高速公路宁明段膨胀土路堑边坡稳定分析为实例,重点考虑裂隙结构面的强度因素,采用ANSYS软件的热-力耦合计算功能模拟边坡的降雨入渗以及产生的膨胀力并采用有限元强度折减法对不同条件下边坡的安全系数进行大量计算,发现了一定的规律。次生裂隙面发育后的边坡安全系数较低,有效处治是必要的。     

预应力锚索加固土质边坡的稳定性极限分析

预应力锚索在边坡工程中应用广泛。针对预应力锚索加固边坡的稳定性分析问题,基于极限分析上限定理,把锚索锚固作用简化为边坡表面上的外力,推导了预应力锚索加固土质边坡的安全系数计算公式,计算结果合理。锚索的作用后改变了边坡临界破坏面的位置,如果不予考虑计算结果将偏于危险。根据分析结果,锚索可以有效地提高边坡的稳定性,锚索的最有效作用位置在边坡中部到坡脚附近。     

Application of artificial neural network for calculating anisotropic friction angle of sands and effect on slope stability

The anisotropy effect is one of the most prominent phenomena in soil mechanics. Although many experimental programs have investigated anisotropy in sand, a computational procedure for determining anisotropy is lacking. Thus, this work aims to develop a procedure for connecting the sand friction angle and the loading orientation. All principal stress rotation tests in the literatures were processed via an artificial neural network. Then, with sensitivity analysis, the effect of intrinsic soil properties,consolidation history, and test sample characteristics on enhancing anisotropy was examined. The results imply that decreasing the grain size of the soil increases the effect of anisotropy on soil shear strength. In addition, increasing the angularity of grains increases the anisotropy effect in the sample. The stability of a sandy slope was also examined by considering the anisotropy in shear strength parameters. If the anisotropy effect is neglected, slope safety is overestimated by 5%-25%. This deviation is more apparent in flatter slopes than in steeper ones. However, the critical slip surface in the most slopes is the same in isotropic and anisotropic conditions.