基于双系数强度折减法的隧道稳定性探究

传统强度折减法在隧道与地下工程中应用越来越广泛,但是对黏聚力与内摩擦角采用同一系数折减并不能真实反映围岩强度参数发挥程度和衰减程度。文章拟对某一隧道的黏聚力和内摩擦角分别采用不同的折减系数,辅以Flac3D软件建立数值模型进行计算分析。结果表明:对隧道围岩岩土体抗剪强度指标采用不同的配套原则进行折减,所求极限状态对应的两个折减系数可以反映围岩强度参数的发挥程度,综合折减系数与单系数强度折减法所得结果差距不大,可以作为隧道稳定性分析的依据,是在传统单一系数折减法隧道稳定性判定基础上的补充。     

边坡强度参数非等比例相关联折减法研究

为了克服现有双折减系数法确定双安全系数的不足,在强度参数分布服从线性衰减假定的基础上,推导黏聚力折减系数与内摩擦角折减系数之间的非等比例相关关系;将此关系引入传统的有限元强度折减法中,提出有限元强度参数非等比例相关联折减法;借助ABAQUS有限元数值计算软件实现了基于场变量的有限元强度参数非等比例相关联折减法,从而提高有限元法求解边坡双安全系数的效率;为了在双安全系数的基础上表征边坡的整体安全储备,提出以抗剪强度参数对抗滑力的贡献为权重的综合安全系数;最后结合算例,通过对比分析3种不同折减方式下边坡的滑面位置及综合安全系数,验证了该方法的合理性及可靠性。     

一种考虑拉破坏的强度折减法研究

强度折减法广泛应用于边坡安全系数的计算,在用强度折减法进行安全系数计算时应考虑张拉屈服形式。从实际工程出发,并结合张拉–剪切屈服准则,提出一种新的考虑岩体张拉破坏特性的强度折减法。指出在强度折减过程中,岩土的抗拉强度、内摩擦角和黏聚力不是任意的,而应满足一个不等式。基于这一不等式,指出当前考虑张拉破坏强度折减法的不足,并且通过算例验证本文所提方法的合理性。     

干湿循环对粉砂土改良膨胀土裂隙及强度影响

为探究黄泛区粉砂土改良膨胀土路基在干湿循环作用下裂隙发育与强度的影响规律,设计并开展了室内干湿循环试验,分别进行了11%、13%、15%、17%四种不同含水率下改良膨胀土经历不同干湿循环次数的直剪试验,然后采用MATLAB开发的图像处理技术对干湿循环作用后的土样裂隙进行定量分析,探讨改良膨胀土的裂隙率和抗剪强度的关系。结果表明：随着含水率的增大,改良膨胀土的裂隙率、黏聚力和内摩擦角逐渐减小;当含水率一定时,裂隙的发展随干湿循环次数的增加而增大,改良膨胀土的黏聚力和内摩擦角随着裂隙率的增大而减小;当含水率为11%时,前两次干湿循环作用导致改良膨胀土的裂隙快速发展,裂隙率曲线较陡,黏聚力下降较快,但是内摩擦角变化不大,改良膨胀土的裂隙率和黏聚力的判定系数达到0.95;当含水率为17%时,前4次干湿循环作用下改良膨胀土的裂隙虽然发育迟缓但裂隙率增长较快,4次干湿循环之后裂隙率的增长变得不明显,裂隙率曲线较平缓,黏聚力和内摩擦角下降较少,改良膨胀土的裂隙率和黏聚力的相关系数仅为0.70。     

黏土质隧道围岩抗剪强度参数的概率分布及优化实例

以长序列隧道浅埋段第四系坡残积黏性土的抗剪强度参数试验数据为基础,运用皮尔逊X2检验方法和有限比较法分析黏性土隧道围岩抗剪强度参数的概率分布类型并计算其所服从概率分布的概率密度函数。结合具体工程实例,运用贝叶斯(Bayes)方法对黏聚力、内摩擦角进行优化,探讨变异系数与概率分布类型选取之间的关系。研究结果表明:黏土质隧道围岩黏聚力和内摩擦角的最优分布概型分别为正态分布、对数正态分布;极值I型分布不适宜作为坡残积黏土质围岩黏聚力、内摩擦角的概率分布;当变异系数较小时,内摩擦角选用对数正态分布概型与正态分布、β分布相差较小;对于黏聚力,建议选择最优概型;黏聚力、内摩擦角经Bayes方法优化后变异系数减小,数据更趋于合理。     

南宁市河流冲积相黏性土抗剪强度热效应研究

为研究不同初始状态黏性土抗剪强度的热效应规律,以南宁市河流冲积相黏性土为研究对象,选取7种初始含水量和5种初始干密度制成720个三轴试样,分别在20℃、40℃、60℃环境中养护168h后利用温控三轴仪进行剪切试验。试验结果表明:温度升高时,黏性土的黏聚力和内摩擦角有升有降,它由土样含水量以及温度变化范围所决定;黏性土抗剪强度的热效应存在一个临界含水量,此临界含水量在该土的最优含水量附近;当温度从20℃上升到40℃时,若小于临界含水量,黏聚力降低,内摩擦角升高,反之则黏聚力升高,内摩擦角降低;当温度从40℃上升到60℃时,若小于临界含水量,内摩擦角降低,反之则内摩擦角升高,而土样黏聚力均升高;在临界含水量处,黏性土的热效应最不明显,含水量与临界含水量相差越大,热效应越显著;对于含水量小于临界含水量的土样,存在一个干密度,使其热效应最显著,此干密度远小于最大干密度,大于临界含水量土样的热效应与干密度之间的规律并不明显。     

基于真三轴单面卸荷强度双折减法修正D-P准则研究

为了准确地评价巷(隧)道开挖面附近围岩的稳定性,采用真三轴卸荷扰动岩石测试系统对大理岩进行不同主应力加卸载试验,研究大理岩强度参数的演化特征。基于Mohr-Coulomb(M-C)准则与Drucker-Prager(D-P)系列准则匹配关系推导分析,探讨黏聚力c、内摩擦角?和Lode参数值的变化规律,确定最大衰减路径,得出黏聚力c和内摩擦角?的强度双折减系数。研究结果表明:(1)M-C准则和D-P准则计算破坏强度的条件是主应力为对称加卸载,在最小主应力单面卸荷的条件下,其准则计算的破坏强度值偏高;(2)M-C准则通过强度双折减后计算的破坏强度值偏低;(3)基于M-C准则强度双折减法对D-P准则进行修正,计算的破坏强度值更接近实际情况。研究结果对于控制地下工程灾害、保障施工安全具有重要的指导意义。     

基于FLAC-3D公路风化岩边坡稳定性分析

以深圳市光明新区凤凰社区大外环公路东侧山顶边坡群边坡为研究对象,利用FlAC-3D数值模拟软件,对花岗岩边坡的稳定性进行分析.基于Mohr-Coulomb屈服准则下,假定黏聚力和内摩擦角按照不同折减系数进行强度折减,采用调整三维网格的单元模拟实际结构的方式.研究其应力分布特征,破坏形态和塑性区分布等,揭示滑坡机理.以剖...     

固结对黏性土抗剪强度的影响研究

针对天然沉积黏性土原状土样开展三轴固结不排水剪切和不固结不排水剪切对比试验,探讨固结对抗剪强度及其指标的影响规律。结果表明：土样在固结不排水剪切和不固结不排水剪切试验下,两者抗剪强度变化趋势大致相同,都随着土样含水率的增加而降低;不固件不排水剪切的黏聚力略高于固结不排水剪切的黏聚力,两者黏聚力均随着含水率的增加而降低,内摩擦角变化不明显;固结与不固结不排水剪切下,液限高的黏聚力高于液限低的试样的黏聚力,随着含水率的增加两者间的黏聚力逐渐接近;无论何种固结方式,在归一化含水率w后黏聚力均与归一化含水率w呈线性关系,随着归一化含水率w的增加,黏聚力逐渐降低,内摩擦角变化不明显。     

岩土参数反算在工程应用中的分析

由于岩土体的复杂性和室内外试验的不确定性,在选定物理力学参数时存在许多实际困难,综合考虑各种因素的影响,基于传递系数法来反算边坡稳定性强度参数,选取合理的计算参数对边坡稳定性进行分析。数值分析结果表明,岩土体强度参数内摩擦角φ和黏聚力c对边坡稳定性影响较大,且内摩擦角φ较黏聚力c对边坡稳定性更为敏感。反算分析方法对完善岩体工程问题的设计理论起到重大的指导作用。     

基于有限元强度折减法的边坡稳定分析

通过强度折减,使系统达到不稳定状态时,有限元计算将不收敛,此时的折减系数就是安全系数。本文对不同坡度的算例进行有限元分析把得到的结果与用简化Bishop法得到的结果进行比较,两种方法得到的安全系数基本一致。这说明将强度折减法用于分析匀质边坡稳定问题是可行的。     

考虑渗流和锚固作用的强度折减有限元法研究

 针对目前岩土工程中锚杆数值模型存在的局限性,探索适合于强度折减有限元法计算和参数优化的新的锚杆计算模型,研制出一个考虑渗流场和由于泡水含水量变化引起岩土体强度参数降低及锚杆支护作用的三维强度折减有限元程序,该锚杆计算模型能够考虑锚杆和岩土体间黏结力不够的锚杆失效形式。通过实例计算并与传统极限平衡法实例计算分析结果对比研究,对抗剪强度折减有限元法分析边坡稳定问题的适用性进行评价。结果表明,采用三维强度折减有限元法确定考虑渗流场和由于泡水含水量变化引起岩土体强度参数降低及锚杆支护作用的边坡稳定性安全系数是可行的。     

土体强度折减法存在的问题及其讨论

为深入了解土体强度折减法所存在的问题,对土体强度折减法的提出、发展和应用进行系统的研究和总结。分类概述了强度折减法的理论概念、边坡破坏面的位置和方向以及基于强度折减法数值分析等方面的研究进展及存在的问题,重点对强度折减法用于分析成层土及带有结构物边坡的合理性、边坡失稳判据和安全系数等三个方面存在的不足进行评述,并对其进一步的研究和应用提出了建议。     

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。     

基于Midas Soilworks的强度折减法边坡稳定性分析

文中基于Midas Soilworks软件,采用强度折减法分析了某公路边坡的稳定性。分析时土体采用Mohr-Coulomb本构模型,对边坡进行有限元分析,得到边坡稳定的最小安全系数,从而判断边坡的稳定性。经过计算,强度折减法的分析结果与极限平衡法分析结果较为接近,具有一致性。但该方法考虑了土体的应力应变关系,更能体现与实际接近的破坏现象,从而提高了分析结果的准确性。经过分析该边坡稳定,无需加固。     

基于有限元强度折减法确定滑坡多滑动面方法

传统滑坡稳定分析中，滑动面的位置和形状总是或多或少根据钻孔勘察和工程经验而定，特别是对可能存在多个潜在剪出口和滑动面的复杂滑坡，往往导致滑动面的错划和漏划，从而造成滑坡治理的失败。采用有限元强度折减法，针对一个复杂滑坡算例，通过依次约束剪出口的方式，准确搜索出低于设定安全系数的所有滑动面和剪出口，并克服传统方法确定复杂滑坡滑动面可能存在的错误或遗漏，为滑坡治理方案的制定提供参考依据。     

基于局部强度折减法的大型边坡安全度分区

针对大型边坡可能具有多个滑动方向和多级滑动面的特点,提出安全度分区的方法。这种方法以强度折减理论为基础,首先选取典型边坡地质剖面建立二维数值模型,通过局部折减搜索不同深度的潜在滑动面,确定边坡的多种破坏模式,运用极限平衡法进行各个潜在滑动面的稳定性计算,即可得到边坡不同深度处的稳定性系数。然后,建立三维数值模型,并对三维模型进行各种破坏形式的局部强度折减,分析各种破坏形式下的影响范围。最后,综合分析各种破坏形式的稳定性系数及其变形破坏影响范围,对边坡进行安全度分区。以龙江特大桥基础边坡的安全度分区为例,证明这种方法对于全面刻画大型边坡的稳定状态是有效的,并可为边坡的监测设计、治理设计及施工提供指导。     

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。     

强度折减有限元分析参数取值研究

分析了强度折减有限元法的原理和存在的问题,指出在对材料的强度参数c和φ折减时,应按照一定规则对材料的刚度参数E和ν作相应调整,才能得到更合理的结果.推出了对于刚度参数E和ν作调整的方法,利用有限元软件对刚度参数做调整及不做调整两种情况进行计算对比.     

基于强度折减法的边坡稳定性三维有限元分析

将强度折减法应用于边坡稳定性分析中，折减土体强度，代入有限元程序进行计算，直至计算不收敛，此时的折减系数即为安全系数。将强度折减法应用于边坡稳定性的三维分析，结合工程实例，基于强度折减法的边坡稳定性有限元法和传统极限平衡法的计算结果，对边坡稳定性二维分析和三维分析的结果进行了对比，表明基于强度折减法的边坡稳定性三维有限元分析是可行的。在边坡稳定性分析中，为得到更符合实际情况的结果，在有条件的前提下宜补充进行边坡稳定性三维分析。