武都水库18号坝段深层抗滑稳定性分析

采用有限差分强度折减方法研究了武都水库大坝加固前后坝基深层抗滑稳定性问题,并与极限平衡方法计算结果进行对比,结果表明,强度折减法的计算结果合理可靠,坝基加固措施效果明显。     

基于强度折减法的重力坝深层抗滑加固措施研究

对于重力坝坝基存在软弱结构面的抗滑稳定处理,工程实践中常采用混凝土硐塞置换或预应力锚索方案。为分析比较两种方案的处理效果,采用有限元方法,建立包含基岩内软弱结构面的三维模型,采用Drucker-Prager强度准则,考虑自重荷载、水荷载、扬压力、坝前淤沙压力,研究某水电站工程溢流坝段坝基深层抗滑稳定问题。在采用重力坝设计规范计算抗滑处理后安全系数相同的条件下,采用有限元通过强度折减的方法可计算得到不处理、硐塞置换方案与锚索方案3种不同工况下的破坏形态,采用等效塑性应变超过某一幅值作为判断材料是否进入塑性状态的指标,结合坝体位移随强度折减系数的变化曲线,判断坝基是否出现滑动,分析结果表明硐塞置换方案较锚索方案的安全裕度更大。     

基于数值应力场的极限平衡法及其工程应用

 数值分析可较准确地计算岩土体应力分布,但求解安全系数存在诸多困难;极限平衡法计算安全系数概念明确、过程简单,但假设过多,精度又受到限制。利用数值分析得到的应力场,计算潜在滑动面上正应力分布,再按滑面正应力修正的方法求解出满足所有平衡条件的安全系数。这种基于数值应力场的极限平衡方法充分利用数值方法与极限平衡法的优点,得到理论上更合理的安全系数。将这种新的极限平衡方法应用于武都水库坝基的深层抗滑稳定性分析,并与传统的极限平衡法及有限元强度折减法进行比较,计算结果满意,并被坝基加固设计所采纳。     

基于有限元应力载荷宏观刚性滑裂面极限平衡抗滑稳定计算理论

针对重力坝深层复杂滑面抗滑稳定计算存在问题,以彻底消除人为假设因素为目标,提出有限元应力载荷宏观刚性滑裂面力学模型,创立矢量力投影方向极值原理,构建微观有限元应力和宏观极限平衡融合的客观定量稳定计算理论模型,给出重力坝深层抗滑稳定弹塑性有限元应力荷载作用下,宏观刚性滑裂面极值投影方向极限平衡方程和能量极值条件方程,得到既满足平衡条件又具有能量极值特征的稳定安全系数客观定量解。通过算例考证,阐明基于投影方向极值原理的有限元应力宏观极限平衡稳定计算理论的合理可靠性。成果对于重力坝深层抗滑稳定客观定量计算、完善坝基与边坡稳定统一分析理论具有重大理论研究意义和工程推广使用价值。     

矿山尾矿坝渗流及稳定性分析

基于渗流耦合及稳定性分析理论,采用非线性有限元软件ABAQUS,对某尾矿坝的抗滑稳定性进行了模拟分析,并与传统的极限平衡方法运算结果进行对比,得出抗滑稳定性最小安全系数。模拟得到的稳定系数因考虑了渗流耦合作用,更为安全,同时引入了强度折减法并综合塑性区和位移云图,使得稳定系数的取得更具可靠性。     

基于矢量法安全系数的边坡与坝基稳定分析

滑动是一个矢量概念,基于矢量法安全系数的边坡与坝基抗滑稳定的矢量分析法,以边坡与坝基的整体抗滑稳定性为研究对象,根据边坡与坝基的整体滑动趋势方向确定安全系数的计算方向θ,在方向θ上由抗滑力与滑动力的矢量特征定义矢量法安全系数F(θ),以F(θ)进行边坡与坝基的抗滑稳定分析.在边坡与坝基的荷载和滑裂面已知的情况下,运用有限元法计算滑裂面上的真实应力分布,滑裂面上各处静滑动摩擦力合力方向的反方向就是θ,沿此θ方向F(θ)的求解公式直接根据滑裂面上的真实应力分布情况和莫尔-库仑强度准则导出.矢量法安全系数F(θ)的定义以力的矢量分析为基础,具有明确的物理和力学意义,求解时不需要引入过多的人为假定,并以显式格式求解,计算过程简便,便于工程应用.运用矢量分析法法求解ACADS两道标准考题算例的F(θ),得到与考题标准答案一致的结果;应用矢量分析法法求解三峡工程3#坝段坝基抗滑稳定问题的F(θ),计算结果与已有的有限元强度折减法模拟该坝段坝基渐近破坏的定性分析成果相吻合.通过实例分析表明矢量分析法的可行性和工程实用性.     

基于强度折减法的某公路边坡稳定性数值模拟

边坡稳定性的评价对于地质灾害防治具有重要的意义,采用目前应用较多的有限元强度折减法对某公路边坡进行了稳定性计算,得到了该边坡的稳定系数和变形破坏规律;通过对比极限平衡法和有限元抗剪强度折减法对该边坡稳定性进行分析,研究表明,基于抗剪强度折减法的数值模拟方法能更好地反映边坡内应力分布状态,在斜坡稳定性评价中具有广阔的应用前景。     

强度折减法确定的复合土钉支护整体稳定系数

将强度折减法和显式有限差分法相结合计算复合土钉支护的稳定系数。该方法与传统的基于极限平衡的计算方法相比减少了很多假设，如滑裂面形状、位置等的假设。使用该方法计算复合土钉支护整体稳定系数，稳定系数的概念更加明确，而且滑裂面的范围更加直观。但该方法只对土体及水泥土搅拌桩的强度参数进行折减，而未考虑复合土钉支护中土钉及土钉注浆体与土体接触面的折减。提供了采用该方法应用于典型上海地区软弱土层中的复合土钉支护的算例，并且建议根据剪应变增量云彩图来识别滑裂面的位置。计算结果表明：该方法所计算得出的滑裂面与复合土钉支护实际破坏形态非常吻合；提供了基于极限平衡理论条分法的计算方法的结果，并将结果作了比较，比较结果表明：强度折减法计算的整体稳定系数与条分法计算的结果相差在10％之内，得出强度折减法计算整体稳定系数计算稳定系数可以用于工程实际的结论。     

基于应力-渗流耦合的三维坝基抗滑稳定性分析

向家坝水电站二期工程大坝坝基岩体抗滑稳定问题较为突出,坝基岩体的稳定性对整个水电站的正常运行具有至关重要的作用。针对该坝基典型坝段基岩在正常蓄水位工况下,采用三维强度折减方法进行抗滑稳定性分析,失稳判据采用常用的弹塑性计算不收敛和坝基关键点位移突变两种方法,计算结果表明:以计算不收敛得到的安全系数为3.62;以塑性区贯通和关键点位移突变作为失稳判据,则安全系数为3.2左右,且由当前参数计算得到的坝顶、坝踵与坝趾等三个特征点位移均指向下游方向,说明在该工况下坝体有向下滑动的趋势。     

边坡地震稳定性分析的拟静力方法适用性研究

针对拟静力方法是否适用于水平设计加速度值较大条件下的地震边坡稳定性分析问题,选取两个典型均质土坡,分别采用极限平衡毕晓普方法与FLAC 2D强度折减方法进行了不同水平设计加速度条件下,地震边坡抗滑稳定性安全系数以及临界滑动面的变化趋势,研究结果发现:对于粘聚力较小的均质土坡而言,无论是极限平衡毕晓普法还是FLAC 2D强度折减法,静力条件下的临界滑动面较浅,随着水平设计加速度值的逐渐增大,地震边坡抗滑稳定安全系数逐渐减小,极限平衡毕晓普法得到临界滑动面基本保持不变,FLAC 2D强度折减法得到的剪应变云图逐渐变窄;对于粘聚力较大而摩擦角较小的均质土坡而言,静力条件下的临界滑动面较深,两种方法下,随着水平设计加速度的增加,抗滑稳定安全系数逐渐减小,临界滑动面逐渐加深,当水平设计加速度值增加到一定程度后,拟静力方法不再适用于地震边坡稳定分析。     

向家坝水电站重力坝深层抗滑稳定性研究

针对重力坝深层抗滑稳定性问题,结合向家坝水利水电工程,采用非线性有限元法与刚体元法,分别对失稳判别准则、数值分析的本构关系选择、安全系数计算方法、坝体体型与深层抗滑稳定性的关系等方面进行了具体研究.通过分析得出,体型对坝体深层稳定性影响较大,塑性区贯通破坏准则与强度储备安全系数法较为适合重力坝深层抗滑稳定分析,数值模拟中的屈服准则宜采用Druker_Prager型屈服准则中的内切圆准则.最后,对重力坝设计与深层抗滑稳定性分析方法的前景进行了展望.     

用非连续介质模型分析拱坝坝肩的动力稳定性

 拱坝坝肩岩体内包含断层、裂隙等结构面，分析坝肩岩体的稳定性宜采用非连续介质力学模型。界面元可以较好地模拟相邻两单元界面上位移的不连续性，适用于描述单元之间的分离和滑移现象，用于坝肩稳定可靠度分析可以得到更加符合实际的计算结果。坝肩稳定分析中涉及到的水压荷载、地震作用、岩石的力学参数等均为随机变量，适合用结构可靠度理论分析坝肩的稳定性。坝肩岩体是变形体，其受力后产生的应力和变形是判断坝肩稳定性的主要指标，以断层、界面上的抗拉、抗剪能力作为可靠度计算的强度准则，建立极限状态方程，采用响应面法计算坝肩稳定的动力可靠度。坝肩稳定可靠性是结构体系可靠度分析问题，在研究破坏模式的基础上，通过修改劲度矩阵模拟结构状态的变化，跟踪计算各单元的可靠度，最后得到坝肩稳定的可靠度或坝肩发生失稳的概率。针对某一拱坝进行坝肩动力稳定可靠度分析的结果表明，采用非连续介质力学模型和响应面法计算坝肩稳定的可靠度是可行的，得到的结果是合理的。     

坝基深层抗滑稳定的刚体极限平衡法研究

深层抗滑稳定一直是重力坝设计的关键性问题,由于该问题的复杂性,目前对于分析方法尚无明确和统一的规定。在介绍常用分析方法——刚体极限平衡法力学原理的基础上,给出了等安全系数值的计算式,并结合弄另水电站非溢流7号坝段,分析比较了该法常用的三种计算方法,同时推导了相应的垂直渐近线。在实际工程设计中,应根据工程的重要性,参照已建工程,采用合理的分析方法进行研究。     

基于动态和整体强度折减法的边坡稳定性分析

 基于强度折减法的边坡稳定性评价只能获得静态单一的安全系数。为获得边坡渐进失稳过程中的稳定性状况,提出基于动态和整体强度折减法的边坡动态稳定性评价方法,利用动态强度折减法搜索出渐进扩展的滑动面,并结合整体强度折减法计算安全系数的优势,在边坡渐进失稳过程中计算动态安全系数,从而实现对边坡失稳全过程的分析和调控。首先,利用动态强度折减法确定出一系列扩展的滑动面,然后,在每一步折减中降低滑动面的强度参数,随后采用整体强度折减法计算此刻的安全系数。最后进行滑动面扩展–安全系数的对应分析,根据安全系数的动态变化规律对边坡进行稳定性评价和支护。两实例计算表明,动态强度折减法获得的滑动面与实际监测数据相吻合,合理反映边坡(滑坡)的变形破坏特征。利用动态和整体强度折减法的各自优势,获得边坡渐进失稳过程中的一系列动态安全系数,更利于边坡的稳定性判断及支护措施建议。相比于极限平衡法,动态强度折减法也更适合于非均质边坡的稳定性评价,能搜索出正确的潜在滑动面。     

地震动力作用下有限元土石坝边坡稳定性分析

基于地震动力时程反应和随机地震反应，用有限元边坡稳定性分析方法，分析了正弦波作用下模型坝边坡的稳定性，以此作为该方法的数值验证；而后，通过对地震动力作用下土石坝边坡稳定性的分析，对地震动力作用下影响坝体边坡最危险滑裂面位置及稳定性的动力影响因素进行了有益的探讨，并指出，地震动力作用下土石坝边坡与正弦波作用下模型坝边坡的最危险滑动面位置有所不同。     

基于三维非线性有限元的拱坝坝肩稳定分析

 刚体极限平衡法不能反映岩体中实际的应力分布,而基于有限元的强度折减系数法在判断收敛性方面也存在一些问题。为了解决这些问题,采用多重网格法,分别建立用于有限元计算的结构网格和用于计算滑面稳定安全系数的滑面网格。基于有限元计算的应力结果,通过插值获得滑面的受力分布情况,然后可以方便地计算得到任意滑面或滑块的稳定安全系数,从而将非线性有限元和刚体极限平衡分析方法结合起来。为了改善计算的收敛性和提高非线性求解的精度,非线性有限元计算采用一种基于Drucker-Prager准则的理想弹塑性增量分析方法,无论是对于小荷载步长还是大荷载步长,弹塑性计算均具有很好的收敛性。该方法已经集成到三维非线性有限元分析程序TFINE中,在分析了插值方法和网格密度对计算结果精度的影响基础上,将该方法应用于某水电站高拱坝坝肩的稳定分析中。计算结果分析以及与刚体极限平衡法结果的对比表明,由于考虑了计算过程中的非线性应力调整,所提出方法的计算结果虽然比刚体极限平衡法偏大,但更符合实际情况。     

基于有限元法的混凝土重力坝抗滑稳定分析

抗滑稳定分析是混凝土重力坝设计中一项十分重要的内容,其目的是核算坝体在各种工况作用下沿坝基面或沿地基深层软弱结构面的抗滑稳定安全性。利用有限元法计算坝体的应力和位移,较精确地考虑了坝体所受到的各种荷载及复杂的地质情况,并可以基于此计算结果分析坝体的抗滑稳定性,为坝工设计提供可靠的指导依据。     

利用有限元强度折减法分析岩质边坡的稳定性

基于有限元强度折减法,利用ANSYS有限元软件,对岩质边坡在地应力作用下进行了稳定性分析。选用D-P屈服准则,以边坡的位移计算不收敛及塑性区贯通作为边坡失稳判据,得到边坡的安全系数及破坏滑动面。通过与成熟的极限平衡法做比较,证明边坡稳定性安全系数是合理的,从而也说明强度折减法在岩质边坡稳定性分析中的优越性。     

土坝渗流对稳定性影响的模拟分析

1前言流体通过多孔介质的流动称为渗流。当地表水浸入边坡后,渗流不仅对接触面有压力和浮力,而且颗粒骨架本身也受到渗透水流的浮力和拖拽作用。因此,渗流对介质的作用力除了整体介质四周表面所受压力外,还必须研究骨架间孔隙水的作用力。此外,由于地表水的浸入,导致土的抗剪强