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...     

顺层岩质边坡稳定性分析及局部高度支护方法研究

在考虑支挡结构反力的情况下,使用极限平衡法计算得到了顺层岩质边坡开挖高度和支挡反力之间的关系,确定了边坡满足相应安全系数的临界自稳高度,提出了一种顺层岩质边坡局部高度支护的新方法。以实际工程为背景,采用极限平衡法计算出该边坡的临界自稳高度及满足安全系数要求的局部支护高度。使用FLAC3D进行数值模拟,结果表明,边坡稳定性系数和支挡结构的变形与受力随支护高度的增加表现为非线性的增长。提出的局部高度支护方法可以很大程度减小支挡结构变形和降低支护成本。研究成果对实际工程中顺层岩质边坡的支护具有一定的指导作用。     

甘肃省某高边坡稳定性及加固措施研究

以甘肃省某高边坡为例,基于有限元计算软件分别对未支护和支护后该高边坡在各级边坡分步开挖、暴雨和车辆荷载作用下的稳定性进行了分析。计算结果表明:加固前该高边坡在第五、四、三、二、一级边坡开挖时,安全系数不满足规范要求,尤其是在暴雨作用下,该高边坡处于失稳状态。加固后,该高边坡安全系数较加固前有了明显提升,特别是第二级边坡支护完成后,整个边坡受力体系得到明显改善,后续第一级边坡开挖、暴雨和车辆荷载作用下安全系数相对于未支护计算结果相对增量均位于50%以上,且各工况下,该高边坡安全系数均满足规范要求。位移计算结果与安全系数一致,相较于加固前计算结果,加固后合位移和x方向位移(顺坡方向)分别减少76.3%和85.5%。     

Sarma法在加锚岩质高边坡安全稳定性评价分析中的应用

根据Sarma法的基本思想,考虑地震作用、地下裂隙水的影响以及岩石锚杆的支护效应,建立了加锚岩体边坡稳定性分析的滑体计算模型,并将该模型应用于紫坪铺水电站大型岩体高边坡工程,进行了边坡安全稳定性评价分析。计算结果表明,边坡安全系数随地下水位的升高和地震烈度的增强而减小,且边坡安全系数因加锚而得到提高。因此,高度重视地下裂隙水和地震作用对边坡稳定的影响以及考虑对边坡及时施锚是十分重要的。     

正态分布下边坡稳定性二元指标体系研究

安全系数是边坡稳定性评价中的常用方法,在长期的工程实践中积累了丰富的经验,其最大的缺点是不能考虑边坡岩土体中实际存在的不确定性。可靠性理论可有效地考虑边坡系统内实际存在的不确定性和相关性,但是缺乏丰富的工程实践经验,因此,将工程实践经验丰富的安全系数与先进的可靠性理论相结合,建立安全系数与可靠性相耦合的二元评价体系具有重要的理论意义和应用价值。取影响参数的平均值,计算得到最大可能安全系数(中值安全系数)。设安全系数服从正态分布,取系列的最大可能安全系数和变异系数,计算得到边坡在不同最大可能安全系数和变异系数下的破坏概率Pf。将最大可能安全系数与边坡可靠性相乘,对最大可能安全系数进行折减,得到边坡可靠的安全系数。从折减后安全系数的极限状态中,计算出不同最大可能安全系数的临界变异系数和临界破坏概率。根据不同的最大可能安全系数及它的临界破坏概率,绘制出边坡稳定性分区图。选择典型的安全系数及相对应的可靠性,建立传统安全系数与可靠性耦合的边坡稳定性二元指标体系,由安全系数和可靠性共同度量边坡系统的稳定性。提供了小样本条件下,利用矩估计原理计算参数方差的方法,研究实例表明,边坡稳定性判别的二元指标体系是可行的。     

页岩路堑边坡稳定性的有限元强度折减法分析

采用理想弹塑性本构模型和 Drucker-Prager 准则,建立了页岩路堑边坡的有限元法数值计算模型;利用有限元分析结果,提出了采用强度折减法原理计算边坡的稳定安全系数的方法。通过对岩石进行强度折减,当边坡达到不稳定状态时,有限元计算将不收敛,此时的折减系数就是边坡的安全系数。该法不仅可以较简便地分析出岩石边坡的稳定性安全系数,同时可以较直观地得到边坡破坏时的滑动面位置及形状。文中还针对某山区高速公路的典型页岩路堑高边坡进行稳定性分析和计算,为边坡的开挖和防护方案提出了参考性建议。     

山区顺坡填筑边坡稳定的强度折减有限元分析

为分析山区顺坡填筑时,岩基坡度及填筑体与岩基界面粗糙度对边坡稳定性的影响,用强度折减有限元法,对完整基岩斜坡上顺坡填筑边坡的稳定性进行计算分析。给出了边坡安全系数、最危险滑移面及其与简化Bishop法计算结果的差异随岩基坡比及界面粗糙度的变化情况。结果表明:完整岩基上顺坡填筑边坡的失稳滑移面在有些情况下与圆弧差异较大,简化Bishop法给出的安全系数会有较大误差;当界面非完全粗糙时,随岩基坡度变大,则有原较强斜坡地基的"限制"作用和较弱界面的"弱化"作用使滑移面变化,前者使体系安全系数增大,而后者则相反;将强度折减有限元法应用到山区岩质斜坡地基上高填方的稳定性分析中,能避免按圆弧滑移面搜索所计算安全系数误差较大以及按复杂滑移面搜索的困难。强度折减限元法不仅简便且计算效率高,应用前景比极限平衡法更广阔。     

基于余推力法的边坡临界滑动场

余推力法是工程中简单实用且有较高精度的边坡稳定性计算方法。将以前的边坡临界滑动场计算方法进行改进,可计算基于余推力法的边坡临界滑动场,同时得到形状任意的临界滑动面及边坡最小安全系数。     

基于时程分析的岩质高边坡开挖爆破动力稳定性计算方法

提出一种计算岩质高边坡爆破开挖情况下动力稳定性安全系数的时程分析方法。根据爆破振动峰值速度衰减规律和爆破振动速度或加速度时程曲线，可计算得到特定时刻作用在各条块上的爆破振动惯性力，并根据其相位确定惯性力作用方向，然后施加到各条块上。结合刚体极限平衡分析方法中的Sarma方法，即可求得对应于该时刻边坡的稳定性安全系数。以某一时间步长进行整个爆破过程的计算，可得到相应的爆破动力作用下的边坡动力稳定性安全系数时程曲线。该法综合考虑爆破振动的幅值衰减、频谱特性和相位角的变化，突破了拟静力法中用综合影响系数折减爆破荷载的局限性，得出的边坡爆破振动稳定性安全系数随时间的变化规律，可较好地反映边坡稳定性在爆破过程中的变化过程，为优化边坡爆破开挖设计提供依据。     

某滑坡稳定性的无网格法分析

无网格法避开了对网格的依赖,且其具有收敛更快、精度更高、自适应性强等特点,目前已成为边坡稳定性计算的主要方法之一。利用无网格法中的再生核质点法对一典型滑坡进行分析,指出滑坡发生的原因。安全系数的计算采用强度折减法,并与极限平衡法的结果进行对比,采用再生核质点法计算的滑坡算例得到了与极限平衡法相近的安全系数,计算结果可以很直观地反映出边坡的破坏形态,与实际滑坡的分布特征较为吻合,表明该方法适合应用于边坡工程问题的计算分析。     

基于有限元理论的深路堑边坡稳定性分析

基于有限元理论,采用岩土工程应力应变分析软件SIGMA/W,分别对深路堑边坡开挖前后的应力应变特性进行数值模拟,结果表明:开挖前后边坡处于稳定状态。用极限平衡法所计算的稳定性安全系数进行验证,结果表现为一致性,边坡整体较稳定,开挖时坡顶可能发生浅表滑移。此结果为公路建设提供了依据。     

Two-dimensional stability analysis of a soil slope using the finite element method and the limit equilibrium principle

A slope stability analysis method using the finite element method and the limit equilibrium principle is presented in this paper to determine the critical slip surface and to calculate the minimum safety factor based on the stress field produced by a numerical simulation. This method assumes a cutting export and makes good use of geometric combination to reduce the search range during the calculation process. The proposed method was validated using two classical benchmark slopes and an engineering slope; it was also compared with other conventional limit equilibrium methods. The error between the proposed method and the limit equilibrium method was relatively small. The proposed method resolved several limitations of the traditional methods, and a comparison of the benchmark slopes showed that the proposed method exhibited good accuracy and efficiency. The proposed method can thus analyse both the stability of a natural slope and the stability of a soil slope under seismic loading conditions.     

关于有限元边坡稳定性分析中安全系数的定义问题

在边坡稳定性分析的极限平衡法中存在3种安全系数的定义:定义1将安全系数定义为剪切强度比剪应力;定义2将安全系数定义为强度储备系数,当土体抗剪强度除以安全系数后,边坡将处于临界平衡状态;定义3将安全系数定义为沿某一特定滑面的抗滑力比滑动力。讨论了定义3与定义1之间的关系,给出了在进行有限元边坡稳定性分析时确定对应于定义3和定义2的临界滑面的统一算法,最后通过算例证明了一般情况下基于定义3所求得的安全系数和临界滑面不同于基于定义2所求得的结果,同时指出基于定义3的计算结果会表现出一些不合理的现象。     

岩质高边坡稳定性分析与评价中的四个准则

对于岩质高边坡而言,其潜在滑动面上力学参数的合理性、边坡开挖后需要的整体加固力以及计算的边坡安全系数与实际边坡安全储备的接近程度将直接影响岩质高边坡工程的安全性与经济性。从现有的确定边坡潜在滑动面力学参数的反演分析方法入手,指出其存在的局限性,提出边坡潜在滑动面力学参数最小取值准则;在此基础上,根据开挖岩体的总压力充其量是诱发边坡失稳的全部不利荷载的思路,提出边坡最大主动加固力准则。将潘家铮的上、下限原理应用于边坡的数值分析与稳定性评价,提出数值法进行稳定性分析评价的安全系数上、下限准则,并将其在工程评价中进行验证与推论。该研究可为工程设计人员进行有效经济地选择岩质高边坡加固方案提供宏观判据与基本原则。     

考虑参数空间变异性的边坡稳定可靠性有限元极限分析

当土性参数空间变异性较大时,极限平衡法得到的滑移面不尽合理。阐述了基于广义变分原理的有限元极限分析方法,采用混合有限元方法,构筑了线性应力三角形单元与线性速度三角形单元,结合强度折减法与线性规划算法,建立了边坡稳定安全系数上下限分析方法,分析了土的抗剪强度参数空间变异性对边坡稳定性的影响,并与3种典型极限平衡法进行了对比。结果表明,FELA方法可有效搜索边坡临界滑移面,并给出安全系数的严格上下限。对于简单均质边坡,有限元极限分析与极限平衡法结果接近,极限平衡法结果大多位于极限分析的上下限内;对于空间变异性较大的边坡,有限元极限分析法可以有效搜索可能的多种临界滑移面,而极限平衡法则存在显著偏差,且往往高估滑坡风险。强度参数的空间变异性还导致边坡安全系数分布形式变化显著,仅采用安全系数无法反应这一变化。根据安全系数的分布形式,给出了土性参数设计值建议。     

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。     

边坡稳定极限平衡分析中的优化问题

为更好地理解、归纳边坡极限平衡稳定分析的步骤和过程,将目前边坡稳定分析中常规的极限平衡条分法、基于潘家铮极大值原理的局部安全系数法以及边坡临界滑动场方法等三大类方法进行系统比较分析和归类,并对每类双重优化问题予以表述、算例分析验证等,对极限平衡方法在边坡稳定分析中的应用予以总结。研究结果表明,归纳的三类双重优化问题有助于极限平衡方法在边坡稳定分析中的进一步应用。     

锦屏一级水电站左坝肩边坡稳定性研究

从工程区的自然稳定斜坡调查入手，利用前期勘测的横剖面结果，获得工程区的砂板岩边坡和大理岩边坡的自然稳定斜坡的坡形数据；结合中国已建和在建水电边坡的开挖情况，采用自然斜坡比拟法和工程地质类比法综合确定拱间槽边坡的地质建议开挖坡比。在坝头深裂详细调查研究的基础上，分析拱间槽边坡开挖前后的可能失稳破坏模式及失稳块体的边界条件；通过采用三维极限平衡方法对可能失稳块体的计算模型进行分析，得到块体开挖前后的稳定系数；对失稳块体的稳定性进行详细评价，并提出块体加固方案建议，对类似工程提供可以借答的经验。     

田湾核电站引水隧洞边坡稳定性综合评价

首先对边坡工程地质情况进行分析，采用定性和定量方法综合判定边坡的稳定性，然后利用正交设计法得到影响边坡稳定性的显著因子，对边坡失稳的预测、预防具有重要意义。