框架预应力锚杆边坡支护结构稳定性计算方法及其应用

基于土体边坡滑动面的破坏模式及极限平衡理论,采用圆弧滑动条分法,在考虑支护结构、锚杆对土体边坡稳定性影响的情况下,建立了边坡最危险滑移面的搜索模型,推导了边坡滑移面圆心位置与稳定系数之间的函数关系。通过计算机动态设定滑移面圆心所在区域,并在圆心区域内采用网格法搜索最危险滑移面的圆心,实现了基于计算机搜索的框架预应力锚杆边坡支护结构稳定性计算方法。最后,开发了框架预应力锚杆稳定性计算软件,并结合具体工程实例进行了验算。     

土钉支护结构稳定性分析

以极限平衡理论和土钉支护结构的滑动破坏模式为基础,采用圆弧滑动简单条分法,利用圆弧滑移面和圆心的几何关系,建立边坡最危险滑移面搜索模型.运用遗传算法对兰州某基坑工程支护结构的最危险滑移面进行动态搜索与确定,并计算对应的稳定性安全系数.结果表明了该搜索模型的合理性和遗传算法能够精确的确定土钉支护结构的最危险滑移面及对应的...     

潜在滑移线法分析边坡滑动面及稳定性

提出了用潜在滑移线 (面 )理论分析边坡滑动面及稳定性的新方法。该方法根据弹塑性有限元的应力分析结果 ,用数值积分方法确定边坡的潜在滑移线 (面 )、最危险潜在滑移面和边坡稳定性安全系数 ,具有严密的理论依据。通过大量的边坡算例和实例分析得出 ,本文所提出用潜在滑移线 (面 )理论分析边坡稳定及潜在滑面是正确的 ,具有较强的优越性 ;常规边坡稳定性分析与本文方法所得到的最危险潜在滑移线 (面 )形状和位置、边坡稳定安全系数均相差较大 ,常规法所得到的结果与实际与相差较大 ;岩土的变形参数变化对潜在滑移线 (面 )的形状影响较大 ,对边坡最危险潜在滑移线 (面 )的形状、位置及平均稳定安全系数影响不大 ;坡顶荷载变化对潜在滑移线 (面 )的形状、位置和边坡稳定安全系数均影响较大。     

复合土钉支护结构稳定性分析方法的改进

根据对锚杆和土钉的锚固体抗拔力来源的考虑,假定滑移面为抛物线形,借鉴传统条分法的思想,用积分法对均质边坡的复合土钉支挡结构进行稳定性分析,推导了稳定性系数与滑移面滑出点位置坐标间的函数关系式,建立了新的稳定性计算模型和最危险滑移面位置的搜索模式,研究表明:(1)三种稳定性分析方法中,本文提出的计算模型所得稳定性系数最大;(2)与圆弧滑移面相比,抛物线形滑移面计算得到的稳定性系数较大,但是抛物线形滑移面计算得到的滑动区范围较小;(3)与强度折减法分析结果相比,两者计算得到的稳定性系数比较接近,而且从模拟结果可以看出锚杆和土钉均穿过危险滑移面,这与本文计算模型分析的结论一致。     

最小势能法在土钉支护边坡中的应用

根据最小势能边坡稳定性分析方法,假定滑动面为圆弧形,建立了使用土钉支护边坡的稳定性分析的新方法,推导了安全系数计算公式,通过滑动面与圆心的几何关系建立了滑移面搜索模型。使用遗传算法对边坡工程实例的滑动面进行动态搜索,确定了最危险滑动面,并计算出与其对应的安全系数,结果表明:土钉加固边坡稳定性分析新方法与极限平衡法计算结果相近,表明这一方法的适用性及搜索模型的合理性。     

多阶边坡滑移面搜索模型及稳定性分析

基于极限平衡理论,根据边坡尺寸及几何关系,建立辅助坐标系与基本坐标系。借助于基本坐标系,首先推导出滑移面几何控制参数与滑移面圆心坐标之间的函数关系,再推导出安全系数计算式中各变量与圆心坐标之间的函数关系,从而得出滑移面的控制参数与安全系数之间的函数关系。辅助坐标系可沿多阶边坡表面移动,控制搜索过程中滑移面的位置及几何参数,实现边坡内任意潜在的滑移面的搜索,从而计算边坡内任意潜在滑移面对应的安全系数,并进一步确定边坡最小安全系数及最危险滑移面。该方法适用于多阶土体边坡最危险滑移面的确定,可避免由经验公式确定滑移面圆心搜索区域造成的不准确性,较好地解决多阶边坡最危险滑移面难确定的问题,是一种由计算机搜索法求解多阶边坡稳定性的新模型。最后,编制多阶边坡稳定性计算程序,并进行实例分析与计算。     

基于塑性域的土质边坡加固材料布设方法

通过建立Bishop法以及有限元强度折减法边坡稳定性分析模型,分析边坡破坏时Bishop法对应最危险滑动面与塑性域位置关系,提出通过Bishop法最危险滑动面确定边坡内最危险区域范围的方法,进而确定土质边坡加固材料布设位置。结果表明:加固材料在滑动面中部需加密布置;加固材料布设范围需穿过最危险滑动面两侧1.5 m范围。     

岩质边坡单折线滑动面稳定性影响因素分析

针对岩质边坡单折线形滑动面这一特定滑动模式,主要从内因方面对边坡的影响因素进行分析,先采用多因素正交试验对影响单折线滑移型岩质边坡稳定的因素进行敏感性分析,得出下滑面黏聚力、坡高、坡角和下滑面摩擦角的敏感度高于其他因素,继而对工程中较关注的滑动面上物理力学参数对边坡安全稳定性进行分析,得出在黏聚力变化和一定时,对稳定系数的影响.     

极限平衡法在引江济汉工程边坡稳定计算中的应用

为解决南水北调中线工程引江济汉段引水渠挖方段边坡开挖的安全性问题,结合该边坡的地质情况,利用极限平衡法,对拟挖边坡按照设定的坡度进行了稳定性计算,将边坡滑移土体进行条分,按照不同的滑动半径进行试算,得出了最危险的稳定系数。     

基于Slide和FLAC~(3D)的河岸高边坡稳定性分析

以某河岸高边坡稳定性分析评价为背景,采用Slide软件计算其稳定性系数,确定其最危险滑动面;利用FLAC3D软件进行数值模拟分析,分别考虑在河流侵蚀作用和暴雨工况下边坡变形对建筑物的影响,根据位移和塑性破坏区图绘制了边坡变形影响范围线。稳定性分析结果表明,最危险滑动面在上覆填土和粉土层,河流侵蚀对边坡的变形有潜在影响,暴雨工况下边坡的变形破坏加重,对场地建筑物的地基造成影响,该分析结果与现场调查情况基本吻合。     

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。     

考虑破坏面转移和垃圾坝作用的边坡稳定分析

垃圾坝是山谷型填埋场和横向扩建填埋场中常采用的增稳措施;破坏面在衬里结构不同界面间发生转移也是被证实的规律,考虑破坏面转移和垃圾坝作用的垃圾体边坡稳定分析方法尚未见报道。通过将衬里结构中破坏面转移点作为分界点,将滑动垃圾体分成5个楔体,利用极限平衡条件建立了五楔体边坡稳定分析方法。研究结果表明,五楔体极限平衡分析方法能够分析考虑破坏面转移和垃圾坝影响的填埋体稳定性;考虑破坏面转移计算得到的安全系数低于不考虑考虑破坏面转移的计算结果,考虑破坏面转移的计算方法能够发现更危险的情况;填埋场安全系数随垃圾坝高度的增大而增大;垃圾坝的背坡有一最优坡度,垃圾坝的背坡小于这一坡度时,发生“坝背破坏”模式;垃圾坝的背坡大于这一坡度时,发生“坝底破坏”模式;最危险破坏面通过填埋场的背坡和底坡的衬里,再通过垃圾坝的坝背衬里界面或坝底。     

基于Dijkstra算法的边坡极限平衡有限元分析

基于有限元计算结果,将边坡稳定性问题转化为图论中寻找最短路问题。通过引入图论中解决最短路问题的Dijkstra算法到搜索边坡最危险滑动面及其安全系数中去,对Dijkstra算法作了一定的改进,建立了一种新的边坡稳定性分析方法--基于Dijkstra算法的极限平衡有限元方法。通过一算例对该法进行验证,计算得的安全系数和危险滑动面位置与推荐答案基本一致,说明该方法应用于边坡工程的可行性。将该方法应用于糯扎渡水电站右岸泄洪洞出口边坡的稳定性分析,与极限平衡法和强度折减法作了比较。研究表明,该方法计算得到的安全系数介于极限平衡法和强度折减法之间;危险滑动面位置与这两种方法计算得到的危险滑动面位置基本一致,该方法应用于复杂岩体边坡的稳定性分析可行。最后,对于逆坡向发展的滑动面,以洛古水电站右岸边坡的稳定性分析为实例,研究了逆坡向发展的滑动面滑动力计算方法;比较分析3DEC和该方法的计算结果,说明该方法适用于逆坡向发展的滑动面的稳定性分析。     

边坡稳定性的多米诺骨牌模型分析方法

边坡稳定性分析的条分法现仍是边坡分析和评估的主要方法。然而,现今条分法分析均是基于整体分析思想,获得整体或常安全系数,这是一理想的模式。真实的边坡失稳一般是渐进的过程,而这种渐进的失稳模式与多米诺骨牌的失稳倒塌有很多相似之处。基于这种边坡渐进失稳的考虑,提出了一种新的分析边坡稳定性的条分方法,即多米诺骨牌模型分析方法(简称骨牌模型)。骨牌模型定义了每个条块的局部安全系数和边坡的安全系数,也即边坡的安全系数由控制条块的局部安全系数决定。而控制条块是在形成某一滑动面时,所有组成滑体条块中具有最大局部安全系数的条块。而边坡的安全系数则为所有滑动面所对应的控制条块的安全系数中,最小的安全系数。这样定义安全系数是出于骨牌模型的渐进破坏机制而考虑的,突破了传统条分法的整体或常安全系数的局限。给出了骨牌模型的求解方法和求解步骤,并通过算例分析了骨牌模型的求解特点。     

生态边坡客土稳定性研究

讨论生态边坡工程中，喷播到边坡坡面的人工混合物，即客土的力学稳定性问题。通过室内模拟实验得出客土的破坏模式是一条平行于原坡面的直线滑动面。基于直线滑动面破坏模型，对客土进行稳定性分析，推导出有地震、渗流作用下客土稳定厚度的通式。通过讨论通式中的参数，给出客士的稳定设计图表。利用室内模拟实验结果，验证了客土稳定设计图表的有效性。利用客土稳定设计图表，根据给定的设计稳定安全系数可以设计客土的稳定厚度或者推测竣工的生态边坡客土的稳定安全系数。     

土质斜坡坡顶沉桩对指定滑动面安全系数影响分析

利用边坡稳定性计算方法,基于球孔弹塑性扩张理论,研究了沉桩力、桩端塑性区以及桩体抗滑作用对沉桩过程中滑动面安全系数的影响。通过算例,对沉桩全过程中滑动面安全系数变化进行了研究,并对桩径,边坡角度以及沉桩距边坡顶点距离对沉桩过程中边坡滑动面安全系数变化的影响进行了分析。结果表明:沉桩力及桩端塑性区对滑动面稳定性产生不利影响,使安全系数降低;当桩体穿过滑动面之后,桩体起到抗滑作用,显著提高滑动面安全系数。桩径越大,沉桩前期安全系数下降速度越快,但桩端穿过滑动面后安全系数提升也更加显著;边坡角度越大,沉桩后边坡安全系数越小;沉桩离边坡顶点越远,在沉桩前期由于沉桩力导致的安全系数下降速度越慢,塑性区对安全系数的影响也逐渐减缓,当沉桩远离边坡顶点距离达到一定值后,沉桩将不再对滑动面稳定性产生影响。分析结果对邻近边坡沉桩的设计和施工具有一定的实用价值。     

用ANSYS分析边坡稳定性

传统方法分析边坡稳定性时,需要假设滑动面的形状;而用ANSYS分析边坡的稳定性时,不需做任何假设,就能得到安全系数,还能直观地得出边坡破坏的类型和形状。用ANSYS分析边坡的稳定性时一般采用强度折减法,ANSYS中常用准则为DP准则,如果要采用其他近似的修正准则则需进行转化。该文在c和φ取不同值时,用ANSYS(DP3)与用瑞典条分法和Janbu法分别计算得出不同的边坡稳定性安全系数,分析c、φ值对边坡稳定性的影响。     

边坡稳定分析的一些进展

本文介绍近年在用极限平衡法与有限单元法 ,分析边坡稳定性方面的一些进展 ,在基于极限平衡的解析法上 ,我们导出了多阶斜坡的稳定安全系数与滑裂面角度的计算公式。这对岩质边坡的设计有很高的实用意义。导出了目前采用的各种条分法的统一计算公式。对于非严格条分法 ,用一个平衡方程并假设条间力的作用方向 ,即能求得安全系数 ;对严格条分法 ,用二个平衡方程 ,并假设条间力的作用方向或条间力的作用点位置 ,就能求出安全系数。统一式是一简单的迭代式 ,因而计算简便 ,并有很高精度。提出了两种用有限元法求边坡稳定安全系数的方法 :一种基于极限平衡法 ,对土质边坡采用圆弧搜索法 ,对岩质边坡采用在滑移面上布置节理单元的方法。另一种采用有限元强度折减法 ,便于采用大型软件 ,是一种很有前途的求边坡稳定安全系数的新方法。     

考虑滑体中锚拉力扩散效应的锚固边坡稳定性分析方法

为充分考虑锚拉力在滑体中的应力扩散效应以更合理地分析锚固边坡稳定性,将作用在坡面框架上的锚拉力转化为沿坡面法向与切向的局部条形荷载,基于弹性力学Boussinesq解和Cerruti解,得到在滑面处各点的附加法向与切向作用力,将其引入边坡稳定性分析的极限平衡条分法中,给出了基于Morgenstern-Price法的相关计算公式。实例分析表明,锚拉力在滑面处产生的附加应力并非都起抗滑作用,还存在局部促滑作用,与传统的将锚拉力视为集中力的锚固边坡稳定性计算方法相比,该方法计算的稳定系数偏小,且与数值模拟分析结果更为接近。     

What is the role of tensile cracks in cohesive slopes?

The traditional limit equilibrium method (LEM) is often used to search for the failure surface with a minimum safety factor of slope. In this method, the failure surface is considered as a shear surface, irrespective of its form. However, tensile cracks are frequently found at the outcrops of landslides. In this study, three sets of tests on small-scale landslides with different inclination angles were conducted. The test results demonstrated that tensile cracks could arise in the slope sliding process and the failure surface is composed of both a shear and a tensile fracture surface. Based on the test results, we used the improved LEM, and replaced the traditional shear failure surface by a tensile-shear coupling one, thus new tensile failure modes for slope stability analysis can be established. The safety factors of slope in different failure modes were compared, which show that when considering soil tensile failure and tensile strength less than a certain value (e.g. 15 kPa, 44 kPa and 55 kPa for linear, circular and logarithmic spiral failure surfaces, respectively), the safety factors of slope with three different failure surfaces are less than the one that did not consider the tensile failure. The most critical failure surfaces of the slope may be composed of shear and tensile damages because the tensile strength of the soil cannot be generally greater than its cohesion.