基于矢量和法安全系数的边坡稳定性分析

针对极限平衡法和有限元强度折减法在计算边坡安全系数中存在的问题,结合某工程实际采用矢量和法安全系数对边坡稳定性进行分析,并将其计算结果与传统分析法计算结果进行比较。结果表明,采用边坡矢量和法得到的计算结果与极限平衡法和有限元强度折减法之间的计算结果最大相对误差为9.7%,误差范围为4.2%~9.7%,而与有限元强度折减法计算结果的相对误差仅为5.9%。由此表明采用矢量和法安全系数用于求解边坡的稳定性是可行的。     

基于有限元极限平衡法的生基坪滑坡稳定性分析

依据有限元法计算得出的边坡应力状态,应用极限平衡法的原理对边坡进行稳定性分析,既可考虑岩土体变形对边坡稳定性的影响,又能给出工程上易于接受的安全系数.应用有限元极限平衡法对重庆生基坪滑坡进行了稳定性分析,并将计算结果与刚体极限平衡法、强度折减法的结果进行对比.结果表明:有限元极限平衡法计算所得的安全系数比刚体极限平衡法的计算结果稍低,与Janbu法计算值的相对差值最小,为0.85%,与Spencer法计算值的相对差值最大,为6.11%;比强度折减法的计算结果稍高;有限元极限平衡法的计算结果介于刚体极限平衡法和强度折减法之间.     

圆弧条分法在岩质边坡稳定性中的应用

为了准确判断岩质边坡的稳定性,有效指导边坡的设计与施工．利用极限平衡原理,引入岩质边坡裂隙水压力,推导了边坡稳定性的安全系数公式．通过对典型边坡采用圆弧条分法计算分析,得出边坡稳定系数．该方法适用性强,计算简单,结果与工程实际相符,对设计和施工有借鉴意义．     

有限差分-强度折减法在边坡稳定分析中的应用

Zienkiewicz等在1975年首次在土工弹塑性有限元数值分析中提出了强度折减法的概念。由于数值模拟技术的发展,强度折减法与有限差分法的结合展现出其在边坡稳定计算中的优势。利用有限差分-强度折减法,通过数值模拟软件FLAC3D对工程实例黑龙江鹤岗某边坡进行稳定分析。同时,采用基于传统的刚体极限平衡法的Geo—Slope软件进行对比验证。得出有限差分一强度折减法无论在稳定系数还是滑动面位置与传统方法相比均较吻合,验证了该方法的可行性。     

基于强度折减法的边坡稳定性有限元工程实例分析

将强度折减法应用于边坡稳定性分析中,折减土体强度,代入有限元程序进行计算,直至计算不收敛,此时的折减系数即为安全系数.结合工程实例,对比强度折减法的边坡稳定性有限元法和传统极限平衡法的计算结果,表明基于强度折减法的边坡稳定性有限元分析是可行的.     

边坡稳定性有限元分析中确定潜滑面及其安全系数的方法

本文提出了在边坡稳定性的有限元分析中,用模拟边坡垮落过程的方法确定边坡的潜滑面和安全系数。该法反映了边坡的渐过破坏过程和破坏过程中岩体应力场的变化,并把有限单元法和极限平衡法结合起来,既能给出一个总的滑落体和安全系数,又能展示边坡首先破坏的部位。     

基于矢量和法的矿山边坡稳定性分析

基于矢量和法的矿山边坡稳定分析方法在边坡的荷载和滑面已知的情况下,运用有限元法计算滑裂面上的真实应力分布,得出滑裂面上各处静滑动摩擦力合力方向的反方向即安全系数的计算方向θ,并在此方向上由抗滑力与滑动力的矢量和得出矢量法安全系数F(θ).本文运用矢量分析法计算出大冶东露天采场F9断裂带内某边坡的安全系数,将计算结果与极限平衡法和有限元强度折减法计算结果进行了分析和比较,分析表明该法与已得到工程验证的有限元强度折减法模拟该边坡渐进破坏的定向分析结果相吻合,说明了矢量分析法的可行性和工程实用性.     

强度折减有限元法土坡失稳判据分析均质土坡

目前强度折减法分析土坡稳定一般有三种判断依据:位移突变法、求解过程中计算的不收敛、塑性区的贯通情况.针对典型均质土坡算例,采用强度折减有限元方法进行稳定分析,并与极限平衡方法所得到的安全系数进行对比.对比分析表明,三种判别法得到的安全系数与极限平衡法计算的结果接近,说明对均质土坡有适用性.     

含软弱结构面的岩质高边坡稳定分析研究

本文根据有限单元法和刚体极限平衡原理,探讨了岩质高边坡稳定分析新途径。在分析已有的参数反演原理基础上,进一步完善了参数反演原理,提出了新的参数反算方法.同时,文中阐述了三维弹塑性有限元变“Kp”迭代法解题原理,在有限元计算成果的基础上,探讨并提出了计算稳定安全系数的新方法.     

抗滑桩设计推力计算研究

设计推力曲线是进行抗滑桩初步设计的重要依据,抗滑桩应满足的基本条件是使所研究边坡的抗滑稳定安全系数提高到设计值,能够直接得到边坡条间设计推力的计算方法只有剩余推力法。目前,水电工程边坡稳定分析比较流行的刚体极限平衡法商业软件,如Geo-SLOPE/W、STAB,都不包含剩余推力法。虽然Geo-SLOPE/W可以直接得到边坡现状的闭合条间推力曲线,但不能得到满足设计安全系数的非闭合条间推力曲线,即不能直接得到条间设计推力,这就不便于进行抗滑桩初步设计。针对这一问题,对Geo-SLOPE/W软件进一步开发,结合自编程序,实现了既可通过Geo-SLOPE/W平台方便地得到边坡抗滑稳定安全系数,又可同时得到Bishop法、Janbu法、Sarma法、Morgenstern-Price法(简称M-P法)以及Spencer法等各方法的条间设计推力曲线,为抗滑桩初步设计提供便利。通过工程算例,验证了方法的合理性与有效性。     

有限元强度折减法在边坡稳定性分析中的应用

采用有限元强度折减法与极限平衡法对边坡的稳定性进行分析,并对两者所确定的安全系数以及滑动面的情况进行比较,解决了极限平衡法不能反映坡体塑性变形趋势以及模拟的滑动面与实际不吻合的问题。     

基于滑面应力场修正的改进极限平衡法

结合极限平衡条分法和有限元法的各自优点,提出从有限元法的分析结果中提取出滑动面上的应力分布,然后通过转化求得滑动面上的正应力分布,以此正应力作为边坡滑动面上的初始应力。引入两个未知参数对滑动面上的正应力进行修正,把修正后的滑动面正应力带入极限平衡方程组中,经简单迭代计算,求出未知参数和边坡的安全系数。通过对工程实例的稳定性计算,对比分析该方法和其他常用方法的计算结果,验证了该方法的合理性,其计算结果能够真实反映边坡的稳定状态。     

Couple analysis on strength reduction theory and rheological mechanism for slope stability

Considering the rheological properties of rock and soil body,and exploiting the merit of strength reduction technique,a theory of couple analysis is brought forward on the basis of strength reduction theory and rheological properties.Then,the concept and the calculation procedure of the safety factor are established at different time.Making use of finite element software ANSYS,the most dangerous sliding surface of the slope can be obtained through the strength reduction technique.According to the dynamic safety factor based on rheological mechanism,a good forecasting could be presented to prevent and cure the landslide.The result shows that the couple analysis reveals the process of the slope failure with the time and the important influence on the long-term stability due to the rheological parameters.     

破碎岩体隧道洞口开挖诱导滑坡与古滑坡耦合分析

以大栗树高速公路隧道洞口施工为工程背景,研究了在考虑古滑坡因素下洞口工作面边坡失稳及其加固技术。利用钻孔测斜数据（BCD）和Midas GTS折减强度有限元分析模型,分别推测了最危险滑动面,得知两者滑动面位置相似。并采用不平衡推力传递法,基于BCD推断滑动面计算安全系数。以BCD和有限元法的滑动面为基础,将滑动面近似假设为对数螺旋线,考虑地形因素,建立考虑多台阶边坡上限分析模型,研究了不同加固措施对边坡稳定的影响。结果表明,3种方法计算出的边坡安全系数结果相近。     

高层建筑岩石边坡地基稳定性分析方法研究

通过工程实例对高层建筑岩石边坡地基稳定性分析方法－规范传递系数法、转动极限平衡法（瑞典条分法）及有限元法进行了研究,发现规范传递系数法所得安全系数较转动极限平衡所得安全系数大,而转动极限平衡所得结果接近有限元法。建议Ｄ对高层建筑岩石边坡地基进行稳定性分析时进行转动极限平衡校核。     

Stability and reinforcement analysis of rock slope based on elasto-plastic finite element method

The rigid body limit equilibrium method(RBLEM) and finite element method(FEM) are two widely used approaches for rock slope's stability analysis currently. RBLEM introduced plethoric assumptions; while traditional FEM relied on artificial factors when determining factor of safety(FOS) and sliding surfaces. Based on the definition of structure instability that an elasto-plastic structure is not stable if it is unable to satisfy simultaneously equilibrium condition, kinematical admissibility and constitutive equations under given external loads, deformation reinforcement theory(DRT) is developed. With this theory, plastic complementary energy(PCE) can be used to evaluate the overall stability of rock slope, and the unbalanced force beyond the yield surface could be the identification of local failure. Compared with traditional slope stability analysis approaches, the PCE norm curve to strength reduced factor is introduced and the unbalanced force is applied to the determination of key sliding surfaces and required reinforcement. Typical and important issues in rock slope stability are tested in TFINE(a three-dimensional nonlinear finite element program), which is further applied to several representatives of high rock slope's stability evaluation and reinforcement engineering practice in southwest of China.     

一种考虑波动效应的拟动力地震边坡稳定性分析方法

考虑地震波在坡体内的传播特征,基于拟动力法,结合传统静力边坡稳定性分析极限平衡法(瑞典条分法),推导了边坡地震力公式和地震边坡稳定性安全系数公式。在此基础上,借助MATLAB软件开发了最危险滑面搜索和安全系数求解程序,实现了一种考虑波动效应的拟动力地震边坡稳定性分析方法。通过探讨地震动特性对地震边坡稳定性的影响,得到了地震边坡稳定性安全系数随地震动参数的变化规律。对于既定边坡,其安全系数随地震波初始相位呈现周期性波动变化,存在最小安全系数; 并且此安全系数随地震系数和地震波波长与边坡坡高比的增大而减小。此外,从波动理论角度揭示了拟动力法与拟静力法的区别与联系,给出了两类方法的适用范围:当地震波波长与边坡坡高比大于10时,两类方法所得结果基本一致,均适用; 而当地震波波长与边坡坡高比小于10时,拟静力法所得结果较拟动力法相对保守,仅拟动力法适用。     

基于DEM的三维微条柱法计算滑移型塌岸安全系数的研究

为了对边坡进行三维稳定性分析,在传统的二维条分法的基础上进行拓展,基于高分辨率DEM构建边坡三维模型,将二维条分法中的土条拓展为三维条柱法中的条柱,通过分析每个条柱上的受力状况,根据极限平衡理论,以GIS二次开发的方式,将三维毕肖普法引入GIS软件平台,实现了三维圆弧滑动面的构造和三维安全系数的计算,该方法实现了三维模型构建与三维安全系数计算过程的自动化和一体化。应用本方法,以金沙江溪洛渡库区老木沟滑移型塌岸体为例,进行三维稳定系数的计算,与二维计算结果相比,结果偏于安全,主要的原因在于将滑动面视为球形滑动面,因此需要在程序中加入控制性结构面或控制性节点,使其与实际情况更加接近。     

Limit equilibrium method for slope stability based on assumed stress on slip surface

In the limit equilibrium framework, two- and three-dimensional slope stabilities can be solved according to the overall force and moment equilibrium conditions of a sliding body. In this work, based on Mohr-Coulomb(M-C) strength criterion and the initial normal stress without considering the inter-slice(or inter-column) forces, the normal and shear stresses on the slip surface are assumed using some dimensionless variables, and these variables have the same numbers with the force and moment equilibrium equations of a sliding body to establish easily the linear equation groups for solving them. After these variables are determined, the normal stresses, shear stresses, and slope safety factor are also obtained using the stresses assumptions and M-C strength criterion. In the case of a three-dimensional slope stability analysis, three calculation methods, namely, a non-strict method, quasi-strict method, and strict method, can be obtained by satisfying different force and moment equilibrium conditions. Results of the comparison in the classic two- and three-dimensional slope examples show that the slope safety factors calculated using the current method and the other limit equilibrium methods are approximately equal to each other, indicating the feasibility of the current method; further, the following conclusions are obtained: 1) The current method better amends the initial normal and shear stresses acting on the slip surface, and has the identical results with using simplified Bishop method, Spencer method, and Morgenstern-Price(M-P) method; however, the stress curve of the current method is smoother than that obtained using the three abovementioned methods. 2) The current method is suitable for analyzing the two- and three-dimensional slope stability. 3) In the three-dimensional asymmetric sliding body, the non-strict method yields safer solutions, and the results of the quasi-strict method are relatively reasonable and close to those of the strict method, indicating that the quasi-strict method can be used to obtain a reliable slope safety factor.     

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.