边坡稳定分析的相对失稳加速度方法

边坡稳定分析是土力学的经典课题,通过稳定分析能够得到边坡的安全系数。但最小安全系数对应的临界滑动面不一定是最先发生滑动的破坏面,失稳加速度临界滑动面则可能最先滑动。失稳加速度方法可以用统一的原理计算边坡和隧洞等所有具有临空面的结构的稳定性;可以利用常规极限平衡法的假定条件进行计算,也可以利用有限元等数值方法的应力计算成果;可以计算失稳加速度,也可以以失稳加速度的模最小来计算安全系数,此时也相当于一种特殊的模式识别方法。本文对失稳加速度方法的提出过程及主要原理进行系统总结,并将其推广到相对失稳加速度和相对安全系数,放松了约束条件,使得它可以具有更加广阔的应用前景。     

基于加速度计算边坡的安全系数

边坡稳定分析是土力学的经典课题之一,人们提出了很多计算边坡安全系数的方法。理论上,采用有限元法可以得到计算域内任意点的应力,比需要刚体假定的常规极限平衡法有更大的优越性。但如何利用有限元成果计算边坡的安全系数还有许多不足。通过引入加速度的概念,提出了基于加速度计算边坡安全系数的新的方法,即选择不同的强度折减系数,使得加速度的模最小的值就是对应的安全系数。这种思路概念上比较严密,且适用性更强。算例计算也表明了它能够得到满意的结果。     

边坡潜在滑动面的包络线分析北大核心CSCD

通过绘制边坡的安全系数等值线可以得到符合指定条件的安全系数潜在滑动面的包络线。可以采用极限平衡法计算过边坡内任一指定点滑动面的最小安全系数,根据通过各节点的最小安全系数就可以绘制出安全系数等值线,由此得到安全系数空间分布特征。这种方法可以进一步推广到加速度和惯性力包络线的计算。针对简单边坡和不同平台宽度的两级边坡,论文分别给出了相应的安全系数、加速度和惯性力等值线,计算表明平台宽度较小时,安全系数和加速度的等值线分布形式与简单边坡类似,平台宽度较大时,最小安全系数和最大加速度对应的潜在滑动面倾向于分布在两个次级边坡本身之中。而惯性力等值线分布规律受平台宽度的影响较小。     

边坡潜在滑动面的包络线分析

通过绘制边坡的安全系数等值线可以得到符合指定条件的安全系数潜在滑动面的包络线。可以采用极限平衡法计算过边坡内任一指定点滑动面的最小安全系数,根据通过各节点的最小安全系数就可以绘制出安全系数等值线,由此得到安全系数空间分布特征。这种方法可以进一步推广到加速度和惯性力包络线的计算。针对简单边坡和不同平台宽度的两级边坡,论文分别给出了相应的安全系数、加速度和惯性力等值线,计算表明平台宽度较小时,安全系数和加速度的等值线分布形式与简单边坡类似,平台宽度较大时,最小安全系数和最大加速度对应的潜在滑动面倾向于分布在两个次级边坡本身之中。而惯性力等值线分布规律受平台宽度的影响较小。     

边坡稳定模糊随机可靠度评价及其应用

针对边坡稳定分析中出现的随机性和模糊性问题,提出一种计算模糊随机可靠度的新方法并应用于工程边坡稳定分析。采用简化Bishop法计算边坡稳定的安全系数,并根据计算参数的重要程度,选取部分参数进行模糊随机处理。首次引入正态模糊数来描述所选参数的计算区间并确立安全系数的置信函数,然后根据大量边坡实例的统计结果构造了安全系数的升岭形隶属函数,最终计算获得边坡稳定的模糊随机可靠度评价指标。结果分析表明,传统可靠度分析结果偏于不安全,而利用模糊随机可靠度来评价边坡稳定状况更趋于合理。     

加筋土边坡的矢量和法稳定分析

矢量和法能够充分利用有限元计算得到的应力场信息,概念明确,编程简单,且能够避免强度折减法计算的安全系数依赖于失稳判据的缺陷。对均质边坡的计算结果表明矢量和法能够得到与传统极限平衡法相近的结果。本文将其推广到加筋土边坡的计算,并编写了相应程序,针对某加筋土边坡进行稳定分析。计算结果表明对加筋土边坡,矢量和法得到的安全系数介于瑞典法与简化Bishop法之间,潜在滑动面位置与极限平衡法接近。     

土石坝边坡稳定可靠度分析与设计

针对在水利工程中土石坝边坡稳定分析和设计相对落后的现状,本文以概率统计和结构可靠度理论为基础,对土石坝边坡稳定可靠度分析和设计问题,包括土石坝抗剪强度参数粘聚力和内摩擦角的统计方法和统计特性,土石坝边坡稳定可靠度分析方法,设计表达式中标准值和分项系数的取值问题等,进行了分析研究,并结合工程实例做了简要说明。本文还给出了采用Monte Carlo方法搜索临界滑裂面并求解最小可靠指标的具体做法,以及利用安全系数与可靠指标间的关系确定结构系数的方法。     

腊寨水电站坝址区右岸边坡稳定分析

分析研究边坡稳定问题是工程建设中的关键环节，不同的地质条件影响边坡稳定的因素不同，通过对腊寨水电站坝址处的地质条件的分析，筛选出影响该处边坡稳定的主要因素，判断出可能导致的失稳形式，计算边坡的安全系数，并提出了相应的处理措施。     

高填方土工格栅加筋土边坡稳定性研究

针对高填方边坡中土工格栅的受力特点,在简化Bishop法的基础上推导了可以考虑地震、地下水、坡面荷载、坡顶(脚)荷载、土工格栅等因素的边坡稳定系数计算公式,为更精确地评价高填方土工格栅加筋土边坡稳定性研究提供了方法。针对高填方多台阶边坡的特点,通过滑动面剪入点、剪出点和滑弧中点控制滑动面位置,提出了确定滑弧中点取值范围的方法,使得边坡潜在圆弧滑动面的搜索范围不再需要经验假定,编程简单,并可有效提高复杂边坡最小稳定系数的计算效率,也为边坡设计参数的敏感性分析、可靠性分析提供很好的计算基础。     

基于物质点法模拟分层加筋边坡离心模型试验北大核心CSCD

加筋土边坡的破坏涉及大变形问题,传统的有限元法由于网格畸变带来的数值问题,难以模拟加筋土边坡的破坏。目前关于加筋土边坡破坏的数值模拟研究比较少。物质点法适合模拟大变形的问题。而如何使用物质点法模拟筋材和土的相互作用是一个挑战。本文借鉴杂交物质点有限元法的思路,编写程序模拟了加筋土边坡破坏的离心模型试验。离心试验加速度增加过程中土工布的最大应变、加筋边坡破坏时的滑动面位置、滑体形状模拟结果与试验结果基本一致,边坡最右侧竖向应力模拟值与理论估计值吻合,较好地模拟了加筋边坡的主要特征,验证了方法的可行性,是使用物质点法模拟加筋土大变形问题的一次成功尝试。     

城市地下管线受隧道施工影响的显式解分析

为研究地下管线受隧道施工的影响，基于Winkler弹性地基梁理论和相关研究成果，综合考虑隧道施工对地下管线的影响范围，对现有计算公式进行了修正，给出了单线隧道施工时地下管线变形的显式解，并提出了一种适用于求解地下管线转角、弯矩和剪力等力学响应的新方法。在此基础上，利用MATLAB计算软件对所提出的方法进行了验证性计算，论证了其可靠性。最后，利用叠加原理，进一步提出了双线平行隧道施工时地下管线力学响应的计算方法。研究表明：双线隧道施工下地下管线的力学响应与单线隧道存在显著差异，并且双线隧道间距对地下管线的力学响应存在显著影响：随双线隧道间距的变化，地下管线的变形和转角分布趋势基本不变，但最大变形和转角总比单线隧道大；然而，存在一定范围，当隧道间距在此范围外时，最大弯矩和剪力比单线隧道大，在此范围内时，最大弯矩和剪力会出现比单线隧道小的情况。文章为分析地下管线在单、双线隧道施工条件下的力学响应提供了一种有效的计算方法，可为保障城市地下管线的安全运行评估提供理论参考。     

特约文章：复杂隧道围岩结构稳定性及其控制

作为隧道设计的核心问题，隧道围岩稳定性一直是隧道工程界研究的热点问题之一，能否对其准确评价是隧道穿越复杂地质条件安全施工的重要前提。针对该问题，首先通过模型试验对隧道围岩渐进破坏特征进行研究，指出围岩失稳破坏的阶段性特点，并通过对围岩失稳机理的分析，建立了隧道围岩失稳力学模型，提出了围岩失稳范围的确定方法。基于围岩失稳模式，将隧道围岩按其稳定性特点划分为浅层围岩和深层围岩，建立了复合隧道围岩结构模型，揭示了隧道围岩失稳的阶段性本质上是由深层围岩的分组运动所致，并就其结构稳定性特点进行了分析。考虑到地层条件的复杂多变，进一步对不同地层条件下复合围岩结构的表现形式进行了系统研究，提出了砂性围岩的“复合拱”效应和层状围岩的“梁式拱”结构型式以及“多层拱”效应，指出了各自的稳定性特点。最后，提出了复杂隧道围岩稳定性控制原理，研究成果可为隧道安全施工和支护设计提供理论依据。     

隧道敷设交流电缆线路的工频磁场特性

城市地下电缆线路对环境及民众的电磁影响在近年引起广泛关注。利用二维有限元磁场分析方法,对典型电缆隧道建模,计算隧道内、外部环境中的工频磁场,研究其空间分布规律,并讨论相关因素的影响。研究发现,随着电缆回路数的增加、敷设密集程度加剧、负载电流增大,隧道内外部的工频磁场增加;与电缆线路之间的距离是决定工频磁场大小的关键要素;磁性支架中容易积聚较大的磁场,降低电缆的经济性及安全性。对几个实际电缆隧道中的工频磁场进行了现场测量,所得数据与仿真计算值吻合较好。计算和测量所涉及的电缆隧道在人行步道及地表所产生的工频磁场强度水平均在标准规定的曝露安全限值以内。     

改进的差异进化算法求解边坡最小安全系数

利用斜条分和极限分析上限法求解土坡最小安全系数时,所涉及的优化变量个数较常规极限平衡法多一倍,给搜索算法提出了较高要求.针对基本差异进化算法对参数的敏感性且参数不易确定的问题,提出动态和声策略与改进的变异操作算子产生新的个体,形成改进的差异进化算法,在典型算例分析中证明新方法的有效性以及鲁棒性.     

Ansys强度折减法在开挖边坡稳定分析中的应用

本文通过采用有限元强度折减法对某边坡进行了稳定性分析,分析结果表明:随着折减系数的不断增大并达到某一数值时,边坡内广义剪应变自坡底向坡顶贯通,边坡达到极限状态,此时的折减系数即为安全系数。表明有限元强度折减法对边坡稳定性分析具良好的适用性。     

考虑围岩传热的深埋引水隧洞TBM施工通风模拟

深埋引水隧洞的储热作用及TBM施工过程中的围岩散热导致通风降温除尘十分困难。相关研究仅考虑了隧洞壁面与风流的热交换作用，而忽略了围岩内部热传导的影响；同时，目前有关围岩温度场的研究大多将岩石导热系数视为围岩导热系数，忽略了裂隙填充介质对围岩传热的影响。针对以上两方面的问题，提出基于多边形离散裂隙网络模型的围岩等效导热系数分形分析方法；进而建立综合考虑围岩内部热传导和隧洞壁面与风流的对流热交换的深埋引水隧洞TBM施工通风Euler-Lagrange两相流数学模型。结合实际工程的分析表明该工程围岩等效导热系数为0.47 W/(m?K)，远低于岩石导热系数3 W/(m?K)。将本模型和传统模型的模拟结果与实测数据进行对比，验证了本模型的准确性、一致性和有效性。研究结果可为相关深埋引水隧洞TBM施工通风提供理论指导。