岩土工程极限分析有限元法及其应用

经典岩土工程极限分析方法一般采用解析方法 ,有些还要对滑动面作假设 ,不适用于非均质材料 ,尤其是强度不均的岩石工程 ,从而使极限分析法的应用受到限制。随着计算机技术的发展 ,极限分析有限元法应运而生 ,它能通过强度降低或者荷载增加直接算得岩土工程的安全系数和滑动面 ,十分贴近工程设计。本文探讨了极限分析有限元法的一些基本原理 ,包括安全系数的定义、岩土体整体失稳的判据、屈服准则的选用等 ,并将该方法应用于边坡、地基、隧道稳定性计算 ,算例表明了此法的可行性 ,拓宽了该方法的应用范围     

云奉高速公路奉节东立交高填方路堤稳定性数值模拟

云奉高速公路奉节东立交高填方区边坡规模较大,其稳定性是该工程安全的控制因素。采用有限元强度折减法,对该高填方区的几个关键断面进行了稳定性分析,计算结果表明这几个关键断面的安全系数都大于1.3,该边坡是安全的。通过计算得出了几个安全系数下不同断面的推力,给出了推力的合力作用点,为该填方工程的支挡结构优化设计提供了依据。     

岩质边坡锚杆设计计算方法分析

结合岩质边坡工程实例,对岩质边坡支护设计中的锚杆轴向拉力设计方法进行了分析和评价。通过对比分析发现:采用极限平衡法、强度折减法、等效内摩擦角法、二维数值分析计算法等方法的设计计算结果偏大,三维数值分析计算法计算结果比较可靠,符合工程实际。侧向岩石压力计算方法与剩余下滑力法的计算结果与数值分析计算法基本一致。在侧向压力接近于零时,建筑边坡支护技术规范采用的侧向岩石压力计算方法计算结果存在安全隐患。在这种情况下,建议采用强度折减法进行锚杆拉力的设计计算。锚杆轴力并非均匀分布,对边坡顶部、底部锚杆应予以加强。在施工阶段稳定性较好的边坡,可按正作法施工,充分发挥边坡的自稳能力,以减小锚杆轴力,可优化设计。     

浅埋黄土连拱隧道施工方案优化研究

双连拱公路隧道在平面线路、洞口位置的选择上较分离式隧道自由度大,在一些中短隧道建设中,往往采用双连拱隧道结构形式。山西省离石隧道为我国第一条黄土连拱公路隧道。本文结合该工程实际,进行黄土连拱隧道的关键施工力学问题研究：正洞上下台阶法与侧壁导洞法施工方案比较研究;先左洞（靠山一侧）施工方案和先右洞施工方案的对比。计算结果表明对于偏压黄土连拱隧道应采用先开挖靠山一侧的侧壁导洞法进行施工。     

有限元强度折减法在土坡与岩坡中的应用

通过有限元强度折减，使边坡达到破坏状态时，滑动面上的位移将产生突变，产生很大的且无限制的塑性流动，有限元程序无法从有限元方程组中找到一个既能满足静力平衡又能满足应力．应变关系和强度准则的解，此时不管是从力的收敛标准，还是从位移的收敛标准来判断有限元计算都不收敛，因此采用力和位移的收敛标准作为边坡破坏的判据是合理的。对有限元强度折减法的计算精度和影响因素进行了详细分析，包括屈服准则、流动法则、有限元模型本身以及计算参数对安全系数计算精度的影响，并给出了提高计算精度的具体措施。研究表明：采用徐干成、郑颖人(1990年)提出的摩尔一库仑等面积圆屈服准则求得的稳定安全系数与传统Spencer法的误差在5％左右，证实了其实用于工程的可行性。在平面应变条件下则可采用摩尔匹配DP准则。该文还将此法应用于岩质边坡的稳定分析，得到了岩质边坡的滑动面和安全系数，开创了求节理岩质边坡滑动面与稳定安全系数的先例。     

岩质边坡破坏机制有限元数值模拟分析

岩质边坡的稳定性主要由其结构面控制，采用有限元强度折减法对岩质边坡破坏机制进行了数值模拟分析。计算表明，破坏“自然地”发生在岩体抗剪强度不能承受其受到的剪切应力的地带。分析表明，根据塑性力学破坏原理，采用有限元强度折减法有助于对岩质边坡破坏机制的理解。算例表明了此法的可行性。     

边(滑)坡工程设计中安全系数的讨论

不同的安全系数定义会引起计算得到的边（滑）坡安全系数与作用在抗滑桩上推力设计值的不同，造成边（滑）坡设计的混乱，因而有必要对边（滑）坡安全系数作出统一的定义。探讨几种不同安全系数定义形式，不同的安全系数定义对安全系数的数值与滑坡推力设计值都是不同的，指出按照传统的计算方法与目前国际上采用的边（滑）坡安全系数的定义，采用强度储备安全系数是较合理的，也符合边（滑）坡破坏的实际情况，因此建议一般情况下采用强度储备安全系数作为边（滑）坡的安全系数，在特殊情况下，采用超载储备安全系数更能符合设计情况。下滑力超载安全系数不符合工程实际，因为随着荷载的增大，抗滑力也会增大，实际上不会出现这种情况，不宜采用。     

土坡渐进破坏的双安全系数讨论

边坡的破坏是一个渐进累积破坏过程,在边坡剪切带的形成过程中,土体的强度参数c,φ以不同衰减速度进行衰减,因此,c，φ应有不同的安全储备.对不同土性的软化特征进行分析,黏性土土坡随着剪切带的形成,将发生损伤软化,黏聚力c衰减远快于φ的衰减;砂性土土坡随着剪切带的形成,发生剪胀软化,φ衰减快于c衰减.根据不同衰减速度,提出了黏性土土坡按SRF2＞SRF1的方式进行双安全系数分析,砂性土土坡按SRF1＞SRF2方式进行双安全系数分析.同时,提出在不同土性的土坡中,c,φ按不同的方式进行配套折减,供工程界参考和讨论,以逐渐形成共识.     

边坡稳定性分析的有限元法

本文把强度折减理论用于有限元法中,成功地解决了有限元在边坡稳定分析中的应用问题.有限元法不但满足力的平衡条件,而且考虑了材料的应力应变关系,计算时不需做任何假定,使得计算结果更加精确合理,而且可以很直观的得到坡体的实际滑移面.本文结合工程算例,对边坡加锚杆前后的稳定性进行了分析,并与传统的求稳定系数的方法进行了比较,表明有限元法解决边坡问题是可行的.     

有限元强度折减系数法计算土坡稳定安全系数的精度研究

有限元强度折减系数法在边坡稳定分析中的应用正逐渐受到人们的重视。本文较为全面地分析了土体屈服准则的种类、有限元法自身计算精度以及H（坡高）、β（坡角）、C（粘聚力）、Φ（磨擦角）对折减系数法计算精度的影响，并给出了提高计算精度的具体措施。通过对106个算例的比较分析，表明折减系数法所得稳定安全系数比简化 Bishop 法平均高出约5.7%，且离散度极小，这不仅验证了文中所提措施的有效性，也说明了将折减系数法用于分析土质边坡稳定问题是可行的。