用有限元强度折减法进行节理岩质边坡稳定性分析

通过对节理岩质边坡非线性有限元模型进行强度折减，使边坡达不到稳定状态时，有限元静力计算将不收敛，此时的折减系数就是稳定安全系数。同时可得到边坡破坏时的滑动面以及破坏过程，有传统条分法无法获得节理岩质边坡的滑动面与稳定安全系数，该方法为节理岩质边坡稳定分析了开辟新的途径，通过算例表明了此法的可行性。     

应用有限元和离散元法分析边坡稳定性的对比

利用有限元和离散元两种方法对同一连续性岩质边坡的稳定性进行分析,从计算原理、计算有若干节理的岩质边坡两方面对有限元与离散元计算结果进行了比较,得出相关结论,从而更好地指导边坡稳定性计算。     

考虑平动–转动力学效应的露天矿山节理岩质边坡塑性极限分析

露天矿山节理岩质边坡的失稳破坏一般同时包含平动和转动力学效应。本文将塑性极限分析理论、多自由度的刚性块体单元离散技术、拟静力法原理和数学规划方法结合起来,研究矿山节理岩质边坡平动滑移破坏或倾倒破坏时的稳定性。根据拟静力法原理计算单元形心地震惯性力,以结构面的法向力、剪力、弯矩为决策变量,构建节理岩质边坡静力许可应力场,建立节理岩质边坡稳定性分析的下限法数学规划模型;同时以单元形心的平动速度、转动速度为决策变量,构建节理岩质边坡机动许可速度场,建立节理岩质边坡稳定性分析的上限法数学规划模型;最后运用优化算法求解这两个数学模型,获得节理岩质边坡安全系数的上、下限解和对应的破坏机构。     

考虑拉伸屈服强度折减的节理岩质边坡抗震稳定性分析

传统的强度折减法未对材料的抗拉强度进行同时折减,在其对含节理面岩质边坡进行稳定性分析过程中,求得的安全系数具有较大的误差,未考虑拉破坏屈服的安全系数大于考虑拉破坏屈服的安全系数.在考虑拉伸屈服强度折减理论分析基础上,采用考虑拉伸破坏的M-C准则对含结理面岩质边坡进行稳定性分析,给出塑性区的分布及发展规律,求得安全系数.并基于此采用拟静力法对地震荷载作用下含节理面岩质边坡进行分析,得出在地震荷载作用下结构的安全系数降低,塑性区分布更广,从而降低了结构的安全储备,对工程应用具有指导意义.     

反倾岩质边坡变形破坏的节理有限元模拟计算

岩质边坡的倾倒破坏是地质环境中广泛存在的现象,通过模拟手段对边坡的响应规律进行科学准确预测显得尤为重要。采用基于强度折减法的节理有限元法(JFEM-SSR)对反倾层状边坡的变形破坏机制进行研究,该方法可同时考虑岩块和节理属性,并能充分体现岩层或岩块接触作用的非线性关系,在获得边坡应力、位移及塑性区的同时可以到边坡的稳定系数。首先,采用JFEM对R. E. Goodman和J. W. Bray提供的一个倾倒破坏的算例进行了模拟计算,证实该法应用于节理岩石边坡稳定性分析的合理性;然后,基于该方法,采用节理网络模型建立广乐高速公路一桥墩承台开挖边坡的地质模型,对其变形破坏机制及稳定性影响因素进行研究,重点探讨地下水渗流作用、地震作用、岩层倾角、岩面厚度对边坡变形破坏的影响,以便为工程决策提供依据。     

节理岩质边坡的光面爆破

依托于黄山至衢州高速公路两种不同的路堑节理岩质边坡,通过现场试验.合理地选择参数,研究了节理岩质边坡的光面爆破技术.试验表明,节理岩质边坡光面爆破效果良好,光面爆破应用于高速公路边坡具有保持边坡岩体稳定、平整、美观、减少超挖量和节约土地的优点,对节理岩质边坡使用光面爆破技术是可行的.     

湖南岐山仁瑞寺节理边坡稳定性的细观损伤力学分析方法

 对湖南仁瑞寺岩质边坡进行地质勘查,该边坡结构面主要为X节理,一组走向为170°～265°,另一组走向为105°～125°,倾角较陡,普遍为50°～90°。通过6组实验分别确定岩块与结构面的力学参数。基于细观损伤力学理论,认为节理岩体是由岩块与微裂纹构成的各向异性材料,并利用代表性体积单元建立微裂纹的滑裂准则。通过编制相应的软件建立坡角为60°、节理倾角为52.5°和90.0°的岩质边坡计算模型,并对该边坡的稳定性进行分析。采用逐步去除约束的方式进行开挖模拟,得到边坡的塑性贯通区。通过与实际滑坡形式进行对比,模拟效果好,证明微裂纹是控制岩质边坡破坏的主要因素,对理解节理边坡的破坏机制具有重要意义。同时,该方法对于预测节理边坡破坏面的形状与位置以及复杂边坡的稳定性分析都有一定的借鉴意义。     

大型节理岩坡联合支挡结构三维有限元分析

大型节理岩质边坡的支挡结构体系一直是设计和研究中的重要课题。本文结合湖北恩施至重庆黔江高速公路K104+960段岩质边坡防治工程,借助于商业有限元软件ABAQUS建立了多层岩质边坡在不同支护方案下包括抗滑桩、挡土墙和锚杆联合支护体系的三维模型。该计算模型着重考虑了岩质边坡的节理作用,以强度折减法计算边坡的安全系数。研究结果揭示了抗滑桩、挡土墙和锚杆的相互作用对联合支护效果的影响,主要表现为锚杆作用于上坡,抗滑桩则主要作用于下坡,中间部分的挡土墙可以同时分担锚杆与抗滑桩的土压力。其次,通过研究抗滑桩的桩位、桩间距及桩截面对边坡稳定系数与桩身内力的影响,发现桩位在边坡中前部,桩间距在2.5~4倍桩径范围内,桩截面在1.4 m×2.1 m或1.6 m×2.4 m范围的抗滑桩为最优支护方案。     

块裂层状岩质边坡稳定性研究

岩质边坡工程中经常会遇到层理和节理极为发育、岩体被切割成许多离散块体的块裂层状岩体边坡,该类型边坡的破坏模式和稳定性影响因素有别于一般的岩质边坡.针对该类边坡,通过室内模型试验,探讨不同开挖坡度和层理面倾角下岩质边坡的破坏特征,并运用Sarma法对于室内模型试验结果进行分析,计算结果表明Sarma法适用于块裂层状岩质边坡的稳定性分析,这对该类岩质边坡的工程实施具有一定的指导意义.     

节理方向对风化岩石边坡稳定性的影响

探讨了蒙托卡罗方法在岩质边坡滑坡稳定性评价中的应用,并利用蒙托卡罗数值模拟法软件对影响边坡稳定性的节理层倾角变化进行了数值模拟,研究结果表明:节理层倾角越大,边坡的稳定性越差。     

广州科学城岩质边坡稳定性可靠度分析

边坡稳定性问题是边坡工程最关键的问题,如何研究其稳定性也是岩土工程的重点研究课题。把Monte Carlo法引入边坡稳定性分析和评价中,借助传统的极限平衡理论,建立边坡稳定性分析的极限状态函数。运算过程中采用伪随机数的方法生成服从正态分布的抗剪强度参数随机变量,进而求出边坡安全系数、安全系数的可靠度指标和失效概率。与传统的极限平衡方法相比,可靠性分析可以直观地反映边坡稳定的可靠程度及其失效概率,能为边坡工程支护设计提供更为可靠的参数,同时也能为生产提供指导作用。因此,可靠度分析方法是边坡稳定性评价的有效方法,具有广泛的应用前景。     

考虑地质成因的土坡可靠度分析

 不同地质成因的边坡在土体参数统计变异性相同的情况下,由于空间变异性不同,其稳定状态并不一定相同,传统的边坡稳定性确定性分析和基于随机变量模型的边坡可靠度分析方法无法考虑坡体的特定地质成因。由地质成因估计土体参数的波动范围,从而通过土体参数波动范围这一指标把地质成因纳入边坡稳定性分析框架,提出考虑地质成因的边坡可靠度分析方法,介绍具体的分析流程,采用一维随机场模拟和验算点法完成边坡可靠度分析。算例计算结果显示岩土参数空间变异性对边坡稳定性的影响很大,由地质成因估计土体参数的波动范围,为在边坡可靠度分析中合理考虑土体参数空间变异性提供一条现实的解决途径,值得在工程应用中推广。     

基于极限平衡法的边坡稳定性可靠度分析

传统方法对边坡稳定性进行分析时,不能定量考虑土体参数随机性、变异性的影响。为更好地对边坡稳定性进行评价,本文基于传统边坡稳定性计算方法,同时考虑参数的变异性和分布类型的差异,利用蒙特卡洛模拟技术,编制了相应程序。针对某匀质边坡,利用Fellenius法、Bishop法、Janbu法和Morgenstern-Price法进行破坏概率计算。结果表明,安全系数大于1时,边坡仍有破坏的可能,边坡稳定性对参数变异性的敏感度不同,参数变量分布类型也会对边坡稳定性评价结果产生影响。利用可靠度方法得到的可靠度指标、破坏概率等指标,能够定量地描述各参数变异性对边坡稳定性的影响。因此,可以将可靠度的方法和确定性的方法相结合,对边坡的稳定性进行描述,为滑坡风险的评估提供参考依据。     

地震作用下边坡的可靠度分析

根据瞬态分析计算了不同时刻边坡的应力值,利用局部破坏判别法,确定了对应初始点的滑动路径,取瑞典条分法计算公式作为目标函数,运用鱼群算法得到了初始点,进而确定了滑动路径,最后,通过对各个时刻的边坡安全系数数据的分析,得到了边坡滑坡的失效概率及可靠度,并结合实例说明了此种方法的有效性。     

植被护坡机制及应用研究

植被护坡就是利用植被涵水固土的原理来进行边坡加固及坡面防护。研究结果显示，植被护坡的机制为：（1）木本植物深根对边坡岩土体有锚固作用；（2）草本植物浅根对边坡岩土体有加筋作用；（3）植被覆盖层可以防止坡面冲刷。植被护坡的特点主要有：（1）植被护坡在初始时，作用力较弱，但随着植物的生长，作用力逐渐加强；（2）植被根系作用力及作用范围有限：（3）植被护坡要求边坡处于相对稳定状态。在此基础上，对植被护坡技术的环境适应性以及植被护坡技术的流程模式进行探讨，并提出将传统的边坡加固技术与植被护坡技术有机地结合起来，发挥二者各自的优点，既保证边坡的安全稳定，以及加固措施的长期有效，又实现坡面植被的快速恢复及生态环境保护。     

复杂岩质边坡锚固工程地震敏感性分析

地震是使边坡及其支护结构产生变形破坏的诱发因素,地震敏感性分析对于边坡工程的优化设计具有重要意义。复杂岩质边坡具有不规则的破坏滑移面,岩土体结构复杂,其稳定性受地下水、地震等地质环境的影响。本文采用改进的Sarma边坡稳定性分析模型,探讨了复杂岩质边坡进行地震敏感性分析的方法,该方法不仅考虑了不规则滑面问题、坡面加固力问题,而且考虑了地下水和地震的作用。通过选择典型岩质边坡锚固工程进行实例分析表明,地震对边坡稳态的作用是十分显著的,它是边坡变形破坏最敏感的影响因素。该方法能够很好地揭示复杂岩质边坡工程稳定性对地震作用的动态响应,是边坡地震敏感性分析的有效方法。     

基于矢量和方法的边坡动力稳定性分析

 边坡矢量和方法是基于力的矢量特性和边坡体真实应力场的分析方法,动力有限元法可模拟得到边坡体在天然地震动荷载作用下每一时刻的应力状态,在此基础上采用边坡矢量和法进行动力稳定性分析,可得到边坡体在地震动过程中的安全系数时程曲线,进而对其动力稳定性进行评价。针对一高陡边坡,在静力稳定性分析的基础上,针对软弱结构面控制的深层滑移面采用矢量和法进行动力稳定性分析,计算中考虑小震(50 a超越概率63%)和大震(50 a超越概率2%)作用下的动力响应。计算结果表明,在小震和大震作用下的动力安全系数分别为1.86,1.66。矢量和法能够较真实地模拟边坡在地震动过程中的动力特征和稳定性状态,为边坡动力稳定性分析提供一种切实可行的分析途径。     

基于SPH的土质边坡稳定性及失稳后大变形数值模拟

本文采用光滑粒子流体动力学(SPH)法对土质边坡稳定性及其失稳后的大变形进行数值模拟研究。该方法既可以分析边坡的稳定性系数和潜在滑移面,又可以对土质边坡失稳后的大变形过程进行模拟,从而弥补了传统数值模拟分析方法的不足,为土质边坡稳定性及失稳后滑坡大变形分析提供了一种新的方法。首先,采用Fortran语言编写了模拟土质边坡稳定性及失稳后滑坡大变形分析的SPH程序;其次,采用一个经典算例,验证了本文程序和方法在进行边坡稳定性分析时的准确性;最后,为验证该法模拟黏性土质边坡滑坡大变形的准确性,笔者自行设计了一组黏性土体滑坡大变形物理实验并与SPH模拟结果进行了对比。研究成果表明,基于弹塑性本构模型及D-P屈服准则的SPH方法可以较准确的模拟稳定性系数及潜在滑移面,并且可以较准确地模拟失稳后的滑坡大变形发展过程,弥补了目前数值模拟方法的不足,是一种值得推广的新型稳定性及滑坡大变形分析方法。     

基于能量原理的边坡稳定概率计算

将边坡整体看成一个系统,然后从系统稳定能量原理出发,采用系统干扰能量方法作为建立边坡结构稳定可靠状态方程的准则,并给出了干扰能量的有限元计算方法。分析了边坡能量状态方程与岩土体随机参数精确的解析关系难于确定的原因,提出了采用响应面方法在验算点附近近似重构边坡干扰能量函数解析式的过程和方法。利用可靠指标的空间定义,在近似重构函数验算点求解中,引入梯度下降法,并建立验算点的梯度下降计算方法。该法无须对极限状态方程进行线性化处理,避免了由此带来的误差,提高了求解速度和精确度。最后利用能量干扰方法分析了一个土质边坡工程实例和一个岩质边坡实例在没有处理情况下的稳定可靠性,为工程的加固和处理提供了参考。     

大连某高边坡工程的变形与稳定研究

首先利用拉格朗日有限差分法计算得到边坡开挖后的应力应变状态,然后通过滑面应力分析边坡的整体稳定状态,不仅可得到传统的稳定安全系数,而且可得到边坡的变形与受力特征.针对大连某高边坡工程实例,通过极限平衡法与数值分析法,分别得到原始自然边坡、开挖无支护边坡、预应力锚索加固边坡的整体稳定安全系数.工程实践证明,采用有限差分法...