基于等效M-C准则的强度折减技术分析岩质边坡稳定性

传统意义上的强度折减法都是基于线性的Mohr-Coloumb准则进行的,对一般土体而言,其分析结果较为可靠;然而对于应力-应变关系呈明显非线性特性的岩体材料而言,广义Hoek-Brown准则更符合实际。采用基于广义H-B准则的等效M-C准则,兼顾非线性的材料应力-应变特性和线性准则折减技术的易行性,结合效率极高的黄金分割搜索算法,计算某露天矿边坡的安全系数,并自动搜索出滑动面,从应力-应变的角度分析边坡的可能破坏模式,为后续边坡加固设计研究提供理论依据。     

考虑岩土蠕变特性的边坡长期稳定性研究

基于FLAC3D的Cvisc模型,采用考虑岩土蠕变特性的强度折减法对十堰某建筑场地边坡进行稳定性计算,得到了监测点在不同折减系数下的蠕变曲线。对蠕变曲线的位移变化规律进行分析,确定了边坡工程的长期稳定性系数。与传统强度折减法进行比较,结果表明：考虑岩土体蠕变特性时的边坡稳定性系数为1.18,不考虑岩土体蠕变特性的边坡稳定性系数为1.30,说明岩土体蠕变特性不利于边坡的长期稳定,建议采用稳定性系数1.18作为边坡支护的设计参数。     

一种特殊边坡的变分法计算分析

变分原理已广泛应用于许多工程力学分析中,但在边坡分析中应用较少。通过一个特殊边坡的应力分析算例,将变分方法引入边坡分析中,为类似边坡分析稳定性计算开辟了新途径。根据已知的位移边界条件,找到了适合的位移分量函数,用瑞次法求解,从而计算出边坡内部土体的位移场和主应力场。由变分计算结果得到主应力σ1和σ3,结合摩尔-库伦强度准则,计算出该边坡的滑移面为椭圆弧。     

摩尔库仑准则的改进与应用

在以前摩尔库仑准则假设抗剪强度与中主应力无关的基础上，研究了考虑中主应力的摩尔库仑准则，使其更加接近实际。并抓住破坏面与合力有确定的夹角，此夹角仅与土性有关的基础上，利用改进的摩尔库仑准则研究边坡稳定。在分析边坡稳定过程中无须事先假定滑动面，可以直接用场论的方法确定滑动面，并在此基础上进行边坡稳定分析。     

有限元强度折减法验算黄土高路堤边坡稳定性

黄土高路堤边坡稳定性验算是西北黄土地区公路建设中的重要问题,也是岩土工程学科中最古老典型的研究课题之一。用有限元强度折减法分析黄土高路堤边坡稳定问题,不仅能直观看出土体应力应变的发展变化,而且可以得出边坡稳定系数。用有限元强度折减法所得出的稳定系数略小于bishop法所得稳定系数。     

渗流影响下边坡稳定性与破坏性研究

通过FLAC3D建立边坡数值模型,对软弱土质的边坡稳定性与破坏性进行分析,当边坡发生滑坡时,滑裂面左侧土体从坡脚处开始将产生"无限大"位移,滑裂面右侧土体保持稳定;渗透力作用在边坡土体,改变了土体的有效应力,土体受到水的作用,减小了土体的强度,使得边坡土体提前进入流塑状态,边坡土体更容易发生剪切破坏;渗流场对边坡表层和内部均有很大影响。     

有限元法在边坡稳定分析中的应用

将强度折减理论用于有限元法中,解决了有限元在边坡稳定分析中的应用问题.有限单元法不需要做任何假定,计算模型不仅能满足了力的平衡方法,而且满足土体的应力应变关系,并且可以对边坡进行非线性弹塑性分析,计算结果更精确、更可靠.     

基于FLAC~(3D)的边坡开挖稳定性数值模拟

基于城市边坡稳定的重要性,结合实际地层组合的边坡地质条件,本文利用FLAC~(3D)数值模拟软件建立模型,对比分析开挖前后塑性破坏发展趋势、边坡稳定系数变化规律、水平位移和竖向沉降变化情况;结合有限元强度折减法分析某一安全系数下,边坡内的应力场、应变场、塑形区的变化,并基于库伦摩尔判定准则,确定边坡的极限平衡状态和潜在滑移面的位置;通过布置监测点,检测在某一安全系数下,滑动面不同位置的应力、应变、滑动横竖向位移的变化曲线,并绘制不同位置上的应力、应变、位移变化曲线;通过数值模拟与理论计算相结合的方法,综合模拟分析该边坡在开挖前后各个位置潜在的危险程度,为相似边坡工程提供理论参考。     

马钢新区土坡失稳机制及土体力学参数的反演

对马钢新区土坡稳定性进行了分析,确定该边坡整体上不稳定,根据坡顶张裂缝发育情况,推测该边坡可能发生圆弧型和平面型两种滑动破坏.根据土体力学强度室内试验结果有时与实际情况存在较大偏差的实际,结合本边坡已经发生圆弧型滑动破坏的情况,基于现场量测结果和计算边坡安全系数的条分法,对边坡的土体力学强度参数采用回归分析法进行了反分析,最后,根据土体的强度参数的试验结果和反演结果对边坡的安全系数进行计算,计算结果表明反演结果更为接近实际情况,可以作为加固方案设计的依据.     

基于弧长控制法的边坡稳定弹塑性有限元分析

在强度折减过程中讨论了基本计算方法和弧长控制法的应用,关于有限元计算过程中怎样利用弧长控制法来调整强度参数的降低量,以便精确得到土体结构的极限状态及相应的强度参数值进行了研究。以杭兰高速公路巫山到奉节段一典型边坡为例,借助PLAXIS有限元分析程序,利用基于弧长控制法的弹塑性有限元法分析了该边坡的稳定性,并与传统的Bishop法、Janbu法等方法计算所得边坡稳定系数进行了对比分析。结果表明,有限元强度折减法能更加真实地反映边坡的实际情况,求得的边坡稳定系数更接近边坡的实际稳定状态,显示出其在边坡稳定性分析中的一定优势。     

基于统一强度理论的条带煤柱设计

现有条带煤柱设计方法偏于保守,急需更合理有效的条带煤柱设计方法,以提高条带开采的煤炭采出率。基于统一强度理论,建立了合理考虑中间主应力影响的条带煤柱极限强度公式,进而将其应用于条带煤柱屈服宽度和留设宽度的解析计算,并与Wilson公式以及广义SMP准则的拓展结果进行比较,得出中间主应力、煤层黏聚力和内摩擦角的影响特性。研究结果表明：本文所得统一计算式是一系列有序解的集合,具有广泛的理论意义;中间主应力、煤层黏聚力和内摩擦角对条带煤柱设计影响显著,应充分考虑中间主应力效应和煤层强度参数变化;Wilson公式结果过于保守,广义SMP准则结果是本文统一强度理论结果的一个线性逼近。     

区段煤柱弹塑性宽度计算及其应用

基于主应力影响的黏性材料SMP屈服准则,分别考虑采空区侧和巷道围岩2种不同受力环境,得出了2种条件下的煤柱宽度的计算公式,同时采用极限平衡理论推出平面应变下煤柱塑性区宽度的理论公式,并通过改变煤体的内摩擦角和内聚力,与以Mohr-Coulomb准则计算所得煤柱塑性区宽度比较表明,采用传统方法未能充分考虑煤体的极限强度,使得煤柱尺寸的设计较为保守,而基于黏性材料的SMP准则下的煤柱宽度计算能很好地符合实际,对于提高矿山开采效率具有显著意义。     

非线性强度准则下抗滑桩加固边坡稳定性极限分析研究

鉴于现有的极限平衡方法不能很好地反映非线性强度准则下抗滑桩加固边坡的作用原理,利用土压力理论提出简易的抗滑桩和边坡滑体的力学求解模型,结合力学平衡条件推导出抗滑桩的有效桩侧压力。采用瑞典法求得滑面应力计算公式,结合边坡安全稳定系数指标,提出了非线性强度准则下抗滑桩边坡加固的稳定性解决方案。工程案例验证结果表明,岩土体非线性时,需增加桩长,方能确定边坡的稳定性要求;布置于临近坡脚点位置有助于提高边坡稳定性,但需防止位于抗滑桩上方的边坡出现局部滑动体破坏情况。     

岩土材料破坏准则基本特性分析

破坏准则是把基于指定应力路径或试验条件下得到土的强度特性推广至一般应力条件,其是否具有广泛适用性值得探讨。基于数值分析,探讨了多种屈服准则反映一般情况下土体强度特性的能力,并依据反映中主应力影响的特性对屈服准则进行了分类。分析表明,广义Mises准则、形变能破坏准则和Bishop准则均不能合理地反映中主应力的放大效应和区间效应,而SMP准则和Lade-Duncan单参数破坏准则可有效地反映这种影响,故建议有限元软件中采用后者进行土工数值分析。     

软土地区定向钻工后地表沉降的机理分析

基于SMP强度准则,采用弹脆塑性软化模型,分析了定向钻工后孔壁周围土体内的二次应力、应变场以及塑性区半径分布规律,推导出了最优缩孔泥浆压力和允许的最小泥浆压力的计算公式;对比基于M-C强度准则计算结果,可得考虑中间主应力影响的SMP强度准则计算结果更精确,能够更好地解释软土地区定向钻工后地表沉降机理并指导工程实践。同时通过改变内摩擦角、黏聚力及剪胀参数的大小,得到土体屈服后内摩擦角和黏聚力跌落越多,塑性区半径越大以及土的剪胀特性有助于抵抗缩孔。     

基于SMP强度准则的岩石残余应力与围压的关系

为探讨岩石的残余强度与围压的关系,本文通过选取适当的模拟函数模拟二者关系,建立基于SMP破坏准则的残余强度与围岩的关系,并通过矽卡岩和大理岩两种岩石的试验结果进行分析,研究表明：该方法较目前采用的Mohr-Coulomb和Hoek-Brown两个准则所建立的残余强度与围岩关系更能合理解释试验结果。     

开挖卸荷后节理岩质边坡的稳定性分析

在对节理裂隙受拉压不同状态的分析基础上,分别采用应力控制裂隙张开、应变控制裂隙闭合的判别准则,利用ABAQUS软件建立了倾角为90°的垂直节理和倾角为52.5°的倾斜节理组成的节理岩质边坡模型,并对该节理岩质边坡的稳定性进行了模拟分析。通过对节理岩质边坡破裂过程的模拟,直观地得到了坡体的滑移破坏面,证明了节理是控制岩质边坡破坏的主要因素,对于理解边坡的破坏形成机理具有重要意义,说明该判别准则能够较为准确地预测节理岩质边坡潜在破坏面的形状与位置,对于复杂的边坡稳定性分析可以提供相应的理论借鉴。     

基于综合安全系数的强度折减法的改进

在边坡失稳破坏过程中,黏聚力c和摩擦角所起的作用是不相同的,边坡双安全系数虽然体现了c和安全储备的不同,但其强度参数折减过程具有盲目性,并且在衡量边坡稳定性方面缺乏统一的标准。根据Mohr-Coulomb屈服准则,基于强度储备原理,提出综合安全系数;对土的软化过程进行推导,得到c和折减系数之间的关系;利用FLAC^3D中的fish语言编写自定义非等比强度折减程序,分析了不同强度参数折减比下边坡的稳定性。研究表明：①提出的综合安全系数消除了双安全系数在评价边坡稳定性方面的不确定性;②在黏土边坡失稳破坏过程中,黏聚力c所起的作用大于摩擦角;③改进的强度折减法克服了传统强度折减法无法考虑滑动面土体劣化过程等问题。     

径向条分极限分析法在土坡稳定性分析中的应用

鉴于传统极限分析法中建立协调速度场的复杂性, 构建了圆弧滑动土坡径向条分破坏模式, 解决了协调速度场难以建立的问题。基于塑性力学极限分析原理, 采用强度储备安全系数定义法, 推导出了均质土坡稳定性径向条分极限分析法。算例验证结果表明, 该法具有使用简便、可靠性强等优点, 对于评价均质土坡的稳定性具有重要的指导意义。