基于FLAC~(3D)的强度折减法和点安全系数法对比

编制了强度折减fish命令流,推导了基于快速拉格朗日有限差分法的三种点安全系数计算公式,采用安全系数为1.0的ACADS边坡考题比较了强度折减法和点安全系数法在边坡失稳破坏判识及安全系数计算中的精度和可靠性,计算表明:Flac3D的solve fos强度折减模块计算的安全系数为0.99,编制的强度折减法fish命令流得到的安全系数精确到0.994,对应边坡表层控制监测点合位移增量与强度折减系数增量之比的急剧变化点、边坡剪应变增量贯通区、塑性区连通状态及迭代求解的不收敛性。强度储备法、最小距离法和线弹性公式计算的点安全系数分布规律一致,不仅能较好地揭示出边坡的失稳状态及滑面位置,同时可以反映边坡不同位置的安全系数。强度储备法公式和线弹性公式计算的连通性滑面安全系数为1.002,最小距离法公式计算的连通性滑面安全系数为1.0018。最小距离法公式更接近边坡考题的安全系数裁判值1.0。     

基于ABAQUS 的南水北调高填方边坡稳定性分析

利用大型有限元软件 ABAQUS 建立了高填方渠段某一断面的二维有限元数值模型,根据有限元强度折减法的基本原理以及土体特性,对高填方渠道边坡的稳定性进行了分析,再利用有限元强度折减法的失稳判定依据确定了合理可行的边坡稳定安全系数。结果证明,有限元强度折减法所获得的临界滑动面结果与极限平衡法的结果几乎一致。可见,以特征点的位移突变性和塑性区的贯通性来分析边坡的临界破坏可以减少误差并得到合理唯一的边坡安全系数,因此是合理可行的。     

强度折减法中非均质层状土坡失稳判据适用性

通过对各种D-P准则进行系统深入的分析,提出了一种在非均质边坡中实现D-P系列屈服准则间相互转换的方法,针对一个具体的非均质边坡建立弹塑性有限元分析模型,采用强度折减法计算得出各D-P准则下的安全系数,与极限平衡法计算结果进行对比分析,验证了该方法的可行性。在此基础上对强度折减法中各种失稳判据在非均质边坡中的适用性和不同网格尺寸对非均质边坡安全系数计算精度的影响进行研究。结果表明:以塑性区贯通和特征部位位移突变作为失稳判据,通过对比不同强度折减系数下的位移场和塑性区特性,可以减弱非确定因素带来的影响,其计算出的安全系数与极限平衡法所得结果较为接近,而采用数值计算不收敛作为失稳判据所得结果误差较大,不满足工程精度要求。因此,采用强度折减法对非均质土坡进行稳定性分析时,建议使用特征部位位移突变结合塑性区贯通作为失稳判据。     

基于ABAQUS的南水北调高填方边坡稳定性分析

利用大型有限元软件ABAQUS建立了高填方渠段某一断面的二维有限元数值模型,根据有限元强度折减法的基本原理以及土体特性,对高填方渠道边坡的稳定性进行了分析,再利用有限元强度折减法的失稳判定依据确定了合理可行的边坡稳定安全系数。结果证明,有限元强度折减法所获得的临界滑动面结果与极限平衡法的结果几乎一致。可见,以特征点的位移突变性和塑性区的贯通性来分析边坡的临界破坏可以减少误差并得到合理唯一的边坡安全系数,因此是合理可行的。     

ABAQUS强度折减法在边坡稳定分析中的应用

强度折减有限元法是将强度折减理论与强塑性有限元法相结合的一种边坡稳定分析方法。将强度折减法与有限元软件ABAQUS相结合,提出以塑性区贯通及塑性应变、位移的突变作为边坡失稳的评价依据,为准确判定边坡的滑动面及相应的安全系数提供了可靠依据。该方法相对于传统的极限平衡法来说在理论上更完备计算上更精确,特别是对于复杂条件下的边坡稳定性分析更具有独特的优势。     

比较两种折减法在岩质边坡稳定性分析中的差异

为分析不同强度折减法计算结果对岩质边坡稳定性影响,采用有限元软件Plaxis,以东风水库岩质边坡为例,从边坡安全系数、位移及塑性破坏区三方面比较了整体强度折减法与改进的局部强度折减法在分析边坡稳定性过程中的差异。分析表明,边坡天然状态下,采用整体折减法和局部折减法得到的安全系数分别为1.474和1.476,而对边坡进行加固处理后,两种方法得到的安全系数几乎一致,且支护效果明显;两种方法反映出的边坡整体位移随折减系数变化趋势较为接近,而折减系数相同时,采用整体折减法得到的水平和竖直位移均较大,且边坡发生破坏时,水平位移值比局部折减法大5 mm左右,竖直位移比局部折减法大11mm左右;两种折减法确定的危险滑裂面相同,但整体折减法下的塑性点和拉断点明显较局部折减法中的分布更多,范围更广。     

强度准则和失稳判据对有限元强度折减法结果的影响

本文主要研究有限元强度折减法的强度准则和失稳判据问题,从强度折减法基本原理出发,将边坡强度参数进行折减,利用理论分析与数值计算相结合的方法,通过对比分析研究了强度准则与失稳判据的影响。研究表明:在π平面上强度准则围成的圆的半径越大,所得的安全系数则越大。与传统的极限平衡方法的安全系数结果相对比,等面积圆强度准则结果与之相近。3种边坡失稳判据中塑性区贯通判据判断的安全系数偏保守,与Bishop法计算结果较为一致,收敛标准的安全系数偏大。     

基于强度折减的边坡稳定安全系数有限元迭代解法

讨论有限元强度折减法的失稳判据,结果表明:失稳判据对安全系数影响较大,对临界滑动面形状和位置的确定影响不大。在此基础上,提出基于强度折减的边坡稳定安全系数有限元迭代解法,先用强度折减法搜索滑动面,再按滑动面已知边坡用迭代解法求解稳定安全系数。该方法充分结合了强度折减法和迭代解法的优点,求解边坡稳定安全系数时效率快、精度高,可为实际工程参考应用。     

坡向加速度法在边坡稳定分析中的应用

边坡稳定是一个经典而普遍的岩土力学问题,也一直是岩土工程分析的热点。为克服强度折减法中折减系数与工程实际强度不符的失真现象,真实反映边坡地震动载失稳的实际情况,通过引入坡向加速度,提出一种操作简单、物理意义明确的边坡稳定计算方法,即坡向加速度法。该方法通过不断增加坡向加速度直至边坡失稳为止,由极限平衡的思想求得安全系数。通过算例,将该方法与传统极限平衡法和有限元强度折减法进行对比,对强度变化敏感性进行分析。结果表明:坡向加速度法计算所得的安全系数与极限平衡法所得的安全系数非常接近,塑性区与强度折减法塑性区基本一致,计算结果准确,而且操作简单无需假设滑动面;与坡向离心法相比,坡向加速度法计算得到的安全系数更精确且适用于非均质的边坡稳定分析,说明该方法在边坡稳定分析中的适用性和优越性。因此,可将坡向加速度法应用于边坡稳定性分析,其结果可供工程应用参考。     

基于FLAC的某工程地震作用下的边坡稳定性分析

地震是一种较为频发的地质现象,在地震发生时,释放大量的能量,导致边坡失稳。文章基于FLAC软件建立了某工程边坡的二维有限元仿真模型,采用强度折减法和地震超载法对边坡的动力稳定性进行分析。数值模拟计算成果表明:采用强度折减法,边坡安全系数为1.90,地震超载法计算安全系数为3.35。当两种方法均达到临界塑性贯通时,采用地震超载法,边坡塑性区范围较强度折减法范围大。     

基于尖点突变理论的非均质土坡失稳判据分析

为避免失稳判据的主观人为性,将非线性突变理论运用于非均质边坡稳定性评价中。结合工程算例建立非均质土坡数值计算的力学模型,采用强度折减有限元法对土坡进行稳定性分析,通过建立坡体内部水平方向最大位移与强度折减系数的尖点突变模型,将失稳判据量化为一个确定的突变特征值,比较各级强度下的水平最大位移突变特征值与0的关系确定土坡稳定安全系数,并将所得结果与塑性区贯通判据、计算不收敛判据及Spencer法计算结果进行对比分析。结果表明:以尖点突变模型为失稳判据能确定出土坡稳定形态与强度折减系数的定量关系,展现土坡失稳过程的突变性,其物理意义明确,计算结果客观,求解出的安全系数精度较高。该失稳判据为非均质土坡稳定性分析的较优判据。     

基于不同失稳判据的黄土边坡稳定性数值计算分析

安全系数是边坡稳定性评价的一项重要指标,依据不同失稳判据计算得到的安全系数存在差异,会直接影响边坡稳定性状态的评价。以万花山治沟造地工程台阶型开挖边坡为对象,运用FLAC3D有限差分软件,采用强度折减法,选择计算不收敛判据、塑性区贯通判据、位移突变判据3种失稳判据,对黄土边坡安全系数进行数值计算。对比分析3种判据所得的分析结果及优缺点表明：3种失稳判据得出的安全系数大小排序为位移突变判据>计算不收敛判据>塑性区贯通判据。计算不收敛判据使用简便,求解快速,但不能展示折减过程坡体塑性区的变化情况;塑性区贯通判据不宜单独作为边坡失稳判据,需要结合不平衡力综合评估,但可以展示坡体剪切和拉伸塑性区;位移突变判据求解过程复杂,但能真实地反映坡体位移变化导致的临界破坏状态。建议类似工程优先选用求解过程快速的计算不收敛判据,然后结合塑性区贯通情况与坡体位移变化状态对边坡稳定性进行综合评价。     

基于强度折减法的土石坝边坡稳定分析与探讨

在传统的土石坝边坡稳定分析中,通常采用简化毕肖普法或瑞典圆弧法,分别计算上、下游边坡的滑动安全系数,然后根据规范评判边坡的稳定性.本文应用有效应力原理,以初始应力方式将渗流场导入到位移应力分析中,基于强度折减法对坝体整体进行弹塑性分析;分别采用塑性区贯通和位移突变失稳判据,得到坝坡的最小安全系数,并将其与简化毕肖普法计算结果相比较.研究表明:采用强度折减法进行土石坝边坡稳定分析虽然是可行的,但仍存在一些问题.最后,对强度折减法在土石坝边坡稳定分析中存在的两个问题进行了初步的探讨.     

基于Phase2的强度折减法土质边坡稳定性研究

基于Phase2有限元软件强度折减法,根据塑性区贯通以及特征点位移突变两个判据分析土质边坡的稳定性。依据地基塑性区开展深度和数值模型下部边界深度之间的关系,根据模拟塑性区的贯通情况确定土质边坡边界的范围。采用Mohr-Coulomb模型和Duncan-Chang模型模拟不同折减系数下监测点的位移,结果表明:Mohr-Coulomb模型强度折减法得到的安全系数与极限平衡法得到的安全系数相同,建议采用Mohr-Coulomb模型强度折减法确定安全系数;当折减系数在一定范围内时Duncan-Chang模型计算得到的位移值比Mohr-Coulomb模型计算得到的位移值更符合工程实际,建议采用Duncan-Chang模型强度折减法确定变形场。     

整体与局部强度折减法在边坡稳定分析中的对比研究

基于FLAC3D建立边坡数值模型,分别开展整体强度折减法和局部强度折减法两种方法对边坡稳定性的对比分析,研究两者在不同本构基础、边坡体是否含软弱结构层等因素对边坡的稳定安全系数和极限位移值的影响。研究结果表明:局部强度折减法相对于整体强度折减法更适应于边坡稳定性研究,本构模型的选择对研究边坡稳定性也有着一定影响;软弱结构层是边坡失稳的重要因素,两种强度折减法对含软弱结构层边坡的折减对象是软弱结构层,且所得到的安全系数和位移值基本一致。     

基于中心复合设计的RSM边坡可靠度研究

为提高边坡可靠度的计算精度与效率,基于响应面法(RSM)的思想,考虑影响边坡稳定的主要强度参数粘聚力c、内摩擦角的不确定性,同时计入边坡稳定计算模型不确定性,分别采用中心复合设计(CCD)和拉丁超立方抽样(LHS)获取2种不同试验设计的样本数据,借助岩土工程极限平衡Slide程序获取Bishop、Spencer、Morgenstern-Price等3种稳定模型的样本响应值,编写Matlab程序求解边坡可靠度指标和验算点。以Monte Carlo(MC)法计算结果作为可靠性分析的基准解,并与基本二层土模型和托巴110 k V施工变电站边坡计算结果进行对比分析。结果表明,CCD求解的可靠度指标更接近MC基准解,满足精度的同时,提高了求解效率。     

基于强度折减法的土石坝坝坡稳定性分析

基于边坡稳定性能的评估问题,介绍有限元强度折减法的基本原理以及在有限元软件上求解边坡安全系数的过程。通过对工程实例计算分析得到最危险的滑动面和安全系数。计算结果与瑞典条分法进行坝坡稳定性分析结果对比表明:两种方法所得的安全系数相差1.47%,滑动面形状、走向和位置一致,并且数值模拟显示的土石坝塑性渐进变化过程符合实际工程塑性变化过程。因此,基于有限元强度折减法对土石坝坝坡等类似工程边坡最终状态稳定性评估分析具有一定的实用性和可靠性。     

强度折减有限元法分析边坡失稳判据讨论

对同一算例边坡,分别采用有限元计算不收敛判据、等效塑性应变或塑性区贯通判据、及特征部位位移(或位移增量)与折减系数关系曲线发生突变判据来确定边坡的整体稳定安全系数,提出在对土体抗剪强度指标进行折减的同时,若同步调整其弹性模量和泊松比,就可以使上述几种失稳判据计算的安全系数基本相一致.将算例边坡在外接圆屈服准则下的安全系数转换成莫尔-库伦等面积圆屈服准则下的安全系数,并与Spencer极限平衡法的安全系数和滑动面相比较,证明了文章提出方法的正确性.最后分析了泊松比和弹性模量对上述3种失稳判据给出安全系数的影响.     

有限元强度折减法边坡失稳判据适用性分析

为了研究各种边坡失稳判据的适用性和合理性,针对某均质土坡建立理想弹塑性有限元分析模型,将数值计算不收敛、塑性区贯通、坡体内特征部位位移发生突变作为边坡失稳的判据,运用强度折减法计算边坡的安全系数,并与极限平衡法计算出的结果进行对比分析。结果表明:3种失稳判据均与极限平衡法计算结果较为接近,特征部位位移突变和塑性区贯通作为边坡失稳判据所得安全系数具有一致性,且与极限平衡法的差别较小;考虑到收敛准则及收敛限值对有限元数值计算收敛性影响较大,将数值计算的不收敛作为边坡失稳判据其适用性有一定限制;建议采用塑性区贯通结合特征点位移突变作为边坡失稳的判据。     

基于强度折减法的水库泄洪洞边坡稳定分析

在天然边坡上进行洞室开挖,将破坏边坡原始的地质及应力条件,有可能导致边坡失稳。本文以强度折减法为边坡稳定计算的方法,对清蓄下库泄洪洞的两种进洞方案进行边坡稳定分析。计算结果表明:采用调整后的进洞方案,进洞口位移大幅减小,塑性区分布远离洞室,衬砌结构拉应力值较低,边坡安全系数为1.33,满足泄洪洞边坡稳定要求。