双安全系数动态局部强度折减法在边坡稳定分析中的应用

针对传统的强度折减法未考虑到边坡破坏过程中粘聚力和内摩擦角衰减速度的差异及边坡所有单元的强度参数均折减的问题,对边坡材料强度参数粘聚力和内摩擦角分别采用不同的折减系数,并根据屈服接近度判别标准,逐步调整折减区域,提出了边坡稳定分析的双安全系数动态局部强度折减法。实例应用结果表明,该方法能够较好地反映边坡破坏过程中粘聚力和内摩擦角衰减速度的差别,可模拟边坡失稳演变过程,得到的安全系数一般小于传统强度折减法和动态局部强度折减法。     

基于强度折减动力分析法的岩体边坡稳定性分析

针对在强度折减动力分析法中折减系数与关键点位移关系曲线拐点不易判断的问题,采用强度折减法将边坡岩土体的内聚力、内摩擦角、抗拉强度折减后,利用数值分析软件进行静动力计算,以边坡潜在滑动体关键点位移时程曲线和折减系数与关键点位移关系曲线判断出折减系数的范围,通过分析绘制在同一坐标系下不同折减系数时潜在滑动体关键点位移时程曲线的变化趋势,较为准确地确定拐点及其相应的稳定安全系数,并以浩口水电站厂房后缘边坡为例,通过对其进行动力稳定性分析,验证了所提方法的可行性和合理性。     

基于数值流形元法的异步强度折减边坡稳定性分析

鉴于传统强度折减法中强度参数c、φ采用同一折减系数进行分析时无法反映不同强度参数的安全储备,同时考虑到数值流形元法具有很好的处理连续与非连续问题的优势,基于数值流形元法并结合异步强度折减法,采用位移突变和位移变化最大曲率判别准则编制相关数值流形分析程序,实现异步强度折减模拟边坡的失稳过程,并应用于边坡实例分析中。结果表明,边坡安全系数与折减系数比值之间存在相关性,随着折减系数比值K的增大,粘聚力c对应的安全系数Fc逐渐减小,而内摩擦角φ对应的安全系数Fφ逐渐增大。可见在数值流形元中考虑岩土体材料破坏过程的异步强度折减法能有效模拟边坡的失稳过程。     

强度折减法中不同力学参数适用性论证

在分析比较各岩土体物理力学参数(包括抗剪强度参数、弹性模量、泊松比、剪胀角、抗拉强度)对均质土边坡稳定性及滑带的影响基础上,发现弹性参数和剪胀角、抗拉强度对边坡的稳定性影响较小,粘聚力和内摩擦角的影响较大,但各力学参数对滑动面的影响尚不足以改变土坡的整体破坏模式,同时得出坡角取34.5°是均质土坡中粘聚力和内摩擦角发挥作用程度相等时的临界坡角。     

地震作用下土质边坡稳定性分析方法适用性分析

针对地震作用下边坡稳定分析方法之间的差异及其适用情况尚不明确的问题,以某三级均质土坡为例,基于Quake/w、Geo Studio、PLAXIS以及FLAC等软件,利用拟静力法、Newmark滑块分析法、动力有限元时程分析法、动力有限元强度折减法及有限差分强度折减法计算出安全系数,对比了5种方法的异同。结果表明,采用拟静力法获得的边坡抗震稳定性偏于安全;Newmark滑块分析法、动力有限元时程分析法计算的安全系数基本相同;动力有限元与有限差分强度折减法计算所得的安全系数相近,但在不同折减系数下计算的监测点位移相差较大。     

有限元强度折减法在土石坝边坡稳定分析中的应用

在指出传统边坡稳定分析方法的缺点和不足的同时,重点研究了有限元强度折减法的理论背景、突出优势、计算结果的影响因素、边坡失稳判据方法,探讨了该方法应用于土石坝边坡稳定分析中的可行性。采用摩尔-库仑屈服准则、非关联流动法则,在已知渗流场的前提下,基于有效应力原理逐步进行强度折减,直至满足力和位移不收敛的失稳判据,从而得到相应强度折减法的土石坝坝坡稳定安全系数。结果表明,无论是关键滑裂面位置还是最小安全系数,有限元强度折减法的计算结果与刚体极限平衡法的计算结果都相当接近,从而表明此法在土石坝边坡稳定分析中的可行性,拓宽了该法的应用范围。     

强度折减法与重度增加法对边坡稳定安全系数的影响

针对重度增加法计算结果相对强度折减法偏大的问题,以某均质土坡为分析模型,分别采用强度折减法、修正泊松比的改进强度折减法、重度增加法及改进重度增加法对边坡进行稳定性分析,并研究了土体强度参数对安全系数的敏感性。结果表明,保持内摩擦角为定值时,四种算法的安全系数均随粘聚力变化拟合为线性函数;保持粘聚力为定值时,除重度增加法外其他三种算法计算结果仍可拟合为线性函数;改进后的强度折减法与重度增加法计算结果与传统强度折减法十分接近,但数值相对保守。研究结果为边坡稳定分析提供了参考。     

黄河上游十大孔兑苏达尔沟坡沟稳定性因素的敏感性分析

影响覆沙坡沟稳定的因素复杂多样,坡沟对不同因素变化的敏感性亦不同。为此,以苏达尔沟流域为例,基于强度折减理论利用岩土工程有限元分析软件GEO5(2018)测出不同工况粘聚力、内摩擦角、地下水位下覆沙坡沟安全系数值,并将模拟数据进行归一化的无量纲处理,进而定量分析单因素变化中坡沟稳定性对粘聚力、内摩擦角、地下水位的敏感性。结果表明,覆沙坡沟对粘聚力的变化最为敏感,其次是内摩擦角、地下水位;随着土体粘聚力、内摩擦角的增大,坡沟稳定性逐渐增强,与之不同的是随着地下水位的抬升,坡沟安全系数却逐渐下降,且降幅越来越明显,研究结果为水土流失综合治理提供了参考。     

基于灰色关联度的平原水库地震动力响应敏感性分析

针对平原水库地震动力响应敏感性分析缺乏定量评价的问题,以某平原水库土石坝为例,选取坝体弹性模量、粘聚力、内摩擦角、水位、地震持时、地震振幅为影响参数,采用灰色关联分析法,定量分析了各项参数对地震动力响应的影响程度。结果表明,各项参数影响平原水库土石坝地震动力响应的敏感性从大到小依次为地震振幅、水位、地震持时、粘聚力、弹性模量、内摩擦角,定量敏感性分析结果符合平原水库土石坝地震动力响应一般规律。说明灰关联分析法简便、有效,可直观准确地获取主要因素和次要因素,能够广泛应用于平原水库地震动力响应的敏感性分析,为平原水库的抗震研究提供了一种有效方法。     

基于正交试验—蒙特卡罗法的边坡破坏概率研究

研究边坡稳定性的影响因素对边坡治理具有重要意义,提出将正交试验法和蒙特卡罗法相结合,确定影响边坡稳定性的主要因素及其相应影响程度。首先采用正交试验法分析各相关因素对边坡稳定性影响的敏感性,给出影响因素的排序,以得出稳定性主导因素;然后考虑次要因素的随机性,运用蒙特卡罗法进一步研究边坡在主要因素作用下失稳破坏的概率,并揭示主要因素对边坡稳定性的影响规律。以某边坡为例,研究了地震、库水位、岩土体内摩擦角和粘聚力等4个因素对边坡动力稳定性的影响。结果表明,对该边坡稳定性的影响由大到小排序依次为地震、库水位、内摩擦角、粘聚力;边坡破坏概率随地震水平加速度系数或库水位的增加而逐渐增大,当地震、库水位叠加作用时,边坡极度危险。研究成果可为边坡支护方案选择提供依据。     

基于分区有限元与块体界面元混合法的强度折减边坡稳定分析法

考虑到岩质边坡失稳的连续—非连续特征,采用基于分区有限元与块体界面元混合法的强度折减法,对索风营Dr2危岩体进行稳定性分析。先应用有限元强度折减法搜索最危险滑动面,再利用分区有限元与块体界面元混合法在滑动面上生成接触点对,模拟滑动面破坏情况,然后结合强度折减法,定义接触点对全部失效时边坡失稳,计算安全系数值。结果表明,基于分区有限元与块体界面元混合法的强度折减法能够解决岩质边坡局部位移非连续问题,有效避免了目前强度折减法失稳判据的人为性,且只在滑动面上进行非线性迭代,计算效率明显提高。     

有限元法分析边坡稳定及工程实例

用有限元法分析边坡稳定性,能够对坡体内的应力分布、应变及变形分布、塑性区分布等规律较为准确的量化表征,还可以得出滑动面的大致位置和安全系数。本文对强度折减法的失稳判据进行评价,得出以弹塑性解是否收敛为标准更有说服力。对某水库近坝库岸边坡进行分析,并将其与传统方法所得的边坡安全系数相比,证实其工程应用的可靠性,能够在实际工程中加以应用。     

基于随机场理论的强降雨条件下花岗岩残积土边坡的稳定性分析

花岗岩残积土具有明显的空间变异性，采用随机场方法研究了土体力学参数空间变异性对强降雨条件下花岗岩残积土边坡的稳定性的影响。采用湿润锋模型模拟强降雨条件下边坡中孔隙水压力分布，采用随机场模拟土体强度参数的空间变异性，采用强度折减法计算边坡的安全系数。研究表明:土体空间变异性可改变边坡的失效模式，随着土体空间相关距离的减少，滑体体积减小；考虑土体空间变异性后，边坡的失效概率对湿润锋的增加更为敏感，忽略土体内聚力和内摩擦角之间的负相关性会高估边坡的失效概率。     

某工业园区岩质古滑坡复活影响因素及开挖优化方案

古滑坡以相对平坦的地形优势成为山区工程建设的利用场地,但场地建设过程中的不合理开挖利用,可能造成古滑坡复活而影响工程建设。以某工业园区建设开挖过程中引起局部复活变形的侏罗系岩质古滑坡为例,在对其自动化实时变形数据分析的基础上,通过关联度计算确定了坡体开挖为复活变形的主要影响因素。通过离散元强度折减法反演了岩土体的强度参数,并以模拟结果分析了斜坡的破坏模式。由此,基于滑坡岩土体性质的空间分布,设计了满足场地建设要求的3种优化开挖方案,并以边坡稳定性系数与最大水平位移为评价指标,获得了保证边坡安全的最优开挖方案。研究结果对古滑坡场地利用及边坡开挖方案优化有一定的参考价值。     

滑带控制型边坡地震稳定性分析

针对滑带控制型边坡动力稳定性问题,提出了一种基于滑带局部强度折减下的完全动力有限元分析方法,根据地勘资料在基岩和滑体间建立薄层单元模拟滑带,以滑带最后塑性屈服附近点作为整体安全系数关注点,以可能形成滑动通道的局部贯通点作为局部安全系数关注点,采用粘弹性人工动力边界,在静力折减应力场的基础上进行同等程度下的动力折减,根据关注点动力位移拐点进行动力失稳判断。实例应用结果表明,该方法合理、有效。     

基于灰关联理论的围岩参数敏感性分析

针对围岩参数存在不确定性的问题,采用灰关联理论,分析了参数在一定范围内变化时对围岩稳定的影响,并以大渡河上某电站泄洪洞闸室为例,选取围岩体积模量、剪切模量、内摩擦角、粘聚力等为敏感性影响参数,确定点安全系数为评价指标,对开挖完成后洞室典型断面点安全系数的影响因素进行敏感性分析。结果表明,围岩参数变化对开挖后洞室断面的特征点安全系数影响程度由大到小依次为内摩擦角、粘聚力、剪切模量、体积模量。     

基于改进有限元重度增加法的抗滑桩加固边坡稳定性分析

针对目前抗滑桩设计中存在的计算结果主观性较大,且常规的有限元重度增加法的计算结果偏大的问题,基于理论推导对常规有限元重度增加法进行了改进,并将该改进方法应用于某边坡工程中,建立了自然边坡三维有限元模型,计算了该自然边坡的整体安全系数,并与极限平衡法和强度折减法进行对比分析,验证了改进方法的有效性,进而将其应用于抗滑桩加固边坡稳定性分析中,通过与相同安全系数下通用理正软件的计算结果相比,表明该改进方法在计算抗滑桩加固边坡稳定性中具有可行性。     

某水电站顺层岩质高边坡稳定性地质力学模型试验研究

针对顺层岩质高边坡稳定性问题,提出了基于变温相似材料的降强法与倾斜抬升超载法相结合的综合法模型试验方法,推导了边坡稳定的地质力学模型综合法安全系数表达式,并将其应用到某典型顺层岩质边坡工程实例中,对其地质缺陷较集中的I5剖面开展综合法模型试验,获得了边坡的变形特征和破坏过程,揭示了边坡破坏模式为滑移-拉裂破坏,确定了边坡整体稳定综合法安全系数为KSC=1.526~1.575。