用加速度方法计算隧洞的安全系数

地下隧洞的破坏面和破坏方式与常规边坡不同，所以边坡稳定分析中经典的方法难以直接应用到地下隧洞的稳定分析中。文章引申了加速度计算的思路，结合强度折减的概念，提出了以加速度的模最小为条件来计算隧洞破坏面安全系数的方法。并且采用以极坐标表示的光滑连续曲线来构造破坏面，用连续蚁群算法搜索最小安全系数和临界破坏面，从而提出了基于加速度方法计算隧洞安全系数的新的思路。这种方法概念明确，且与边坡安全系数计算具有相同的理论基础。算例计算也表明了它的有效性。     

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。     

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。     

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。     

均质土坡抗震稳定安全度拟静力分析方法探讨

利用拟静力法进行边坡抗震稳定分析时,地震荷载按照现行《水电水利工程边坡设计规范》（DL/T5353-2006）中建议,采用土石坝地震加速度动态分布系数图确定。但是由于边坡为单面凌空,因而动力特性和土石坝有明显不同。本文采用有限元结合反应谱法对具有相同高度的边坡和土石坝进行动力反应分析,结果表明边坡的加速度放大系数和土石坝有很大的不同,采用规范中规定的土石坝的动态分布系数是不合理的,进而提出了边坡的地震加速度动态分布系数的建议线,并以此确定地震荷载。同时采用算例证明了建议线的合理性。     

边坡滑动面构造的基函数

采用初等函数构造边坡的滑动面,可以大大减少滑动面的自由度,也有利于保证滑动面的光滑性质。在现有滑动面构造方法的基础上,本文进一步提出了用不同的基函数构造滑动面的一般性方法,使得滑动面的构造方式能够在统一的框架中进行,把一个几何问题转变为代数方法中基函数的参数选择问题。针对相关参数的约束条件,也给出了约束问题的处理方法。针对典型算例,采用5种基函数构造滑动面,用Morgenstern-Price方法计算其安全系数和失稳加速度。算例计算表明所推荐的基函数都能够满足要求,而且能够生成出传统方法所难以发现的滑动面。     

土坝和土石坝合理边坡设计研究

按经验拟定边坡,并在稳定核算中按一个最危险滑面的稳定系数判断边坡的安全和经济性的习用设计方法,不可能作到真正经济合理。由理论推导和实验求得的极限稳定边坡形状,是在均质土坡只考虑自重荷载的条件下得到的,不适用于常由多种土质筑成、并常需考虑渗透孔隙水压力、地震力等复杂荷截作用的土坝和土石坝边坡设计。本文从极限稳定边坡原理出发,提出“等K边坡”概念和适用于非均质土坡并考虑各种复杂荷载的实用合理边坡设计方法;通过算例比较说明,用此法设计的边坡既能保证安全度要求,又可大量节省填方,经济效益很大。文中还分析了合理边坡的有关规律,初步探讨了尚待深入研究的问题。     

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。     

输电线路塔基土质边坡稳定性评价的BP网络模型

在通过勘查、试验研究土体力学性能变化规律基础上,采用正交试验方式和人工神经网络模型建立了输电线路塔基边坡稳定性安全系数预测模型,并研制了软件,实例计算表明,人工神经网络方法对输电线路塔基边坡稳定性安全系数计算行之有效。     

多次冲击条件下的大型变压器绕组辐向失稳

建立了短路实验变压器的三维有限元模型,对残余形变量进行了计算,计算过程中考虑了材料的弹塑性变化,并根据短路实验中位移测量值对计算结果进行了校验;其次,针对多次短路冲击的累积效应,采用考虑初始缺陷的屈曲分析方法,对多次短路辐向失稳问题进行了研究;最后,通过对比安全系数阐明了短路冲击次数、一次短路后支撑结构失效对绕组短路稳定性的影响。结果表明仿真能够较精确地计算变压器短路实验位移值,误差不超过10%,短路冲击次数对辐向失稳安全系数有较大影响;支撑结构与辐向失稳安全系数的关系应分情况讨论。     

基于自适应有限元法和改进遗传算法的边坡临界滑动面搜索

本文采用自适应有限元法进行边坡稳定分析,将改进的遗传算法和自适应有限元法相结合,建立基于应力场的边坡任意形状临界滑动面的全局搜索方法，该改进的遗传算法采用十进制编码,并根据个体适应度不同对交叉概率和变异概率进行自适应调整,使群体中的优良个体不易被破坏,同时又保证种群个体的多样性,从而提高算法的搜索效率.通过典型算例分析,证明这种基于自适应有限元分析和改进遗传算法的边坡任意形状临界滑动面搜索方法可行、高效。     

500kV架空输电线路覆冰失效有限元仿真分析

高压架空输电线路覆冰倒塔是近几年来影响我国电力系统安全稳定运行的重要因素之一。基于有限元法(FEM)分析软件ANSYS,考虑杆塔和导、地线之间的铰接耦合作用,研究了塔-线体系的力学数值分析模型的建模方法。针对具体线路覆冰微气候区,建立了2个耐张段的塔-线系统整体仿真模型,分析了不同覆冰厚度、风向以及风速作用下,塔线系统的失效情况。针对杆塔结构薄弱点,提出了相应的改造措施,并通过数值仿真进行了校核。数值分析结果同线路实际运行情况相符,可用于架空输电线路覆冰可靠性分析和线路改造措施效果评估。     

拱坝-坝肩整体动力稳定分析方法研究

三维变形体离散元是模拟不连续介质力学行为的有效数值分析方法，在拱坝-坝肩整体耦合系统静、动力力抗滑稳定分析方面有突出的优点。本文利用三维变形体离散元（3DEC）考虑坝体与坝肩的相互作用，采用坝肩滑裂体动态安全系数时程、坝体应力、坝肩推力、坝肩滑裂体位移曲线联合对拱坝．坝肩系统的稳定进行安全评估。算例分析结果表明：某拱坝-坝肩系统在峰值强度为0．321g的三向地震荷载作用下，该拱坝坝肩最危险滑裂体最小瞬时抗滑稳定安全系数为2．14，同时拱坝坝体压应力没有超过容许应力，坝肩滑裂体顺河向位移收敛，因而拱坝．坝肩整体系统满足抗滑稳定安全要求。     

基于变形协调的黏土心墙坝岸坡比优化方法

岸坡与坝体的变形协调问题是黏土心墙坝的重要工程问题,岸坡比则是变形协调的主要影响因素。为了从变形协调的角度对岸坡比进行优化设计,以前坪水库黏土心墙土石坝为例,基于有限元计算,分析了不同岸坡比对坝体变形协调性的影响,主要结论如下：（1）以坝体的最大沉降和变形梯度作为变形指标,以应力拱效应中的应力劣化度作为应力指标,以应力水平作为强度指标,这三类指标可以统称为坝体与岸坡的变形协调评价指标;（2）以岸坡稳定可靠性指标为安全控制指标,以削坡开挖土方量作为经济性控制指标,可以分别确定岸坡比的上、下边界,作为多目标优化分析的优化区间;（3）除变形协调评价指标外,同时引入安全指标,通过各指标功效函数之间的权重组合,对目标函数求极小值,可以实现对岸坡比的多目标优化设计。以所分析的黏土心墙坝为例,基于变形协调控制的优化坡角（坡比）为58°,能同时满足坝体与岸坡的安全性、经济性和变形协调性,表明所提出的岸坡比优化方法是合理的,能为设计提供科学依据。     

基于强度折减法的高土石坝三维抗震稳定分析

在边坡稳定性分析中,虽然极限平衡法因为简单易行而广泛使用,但在处理三维稳定问题时还面临很多困难,而有限元强度折减法处理三维问题要方便得多。本文以应用广泛的岩土工程三维数值模拟工具———FLAC3 D为计算平台,以混凝土面板堆石坝和黏土心墙堆石坝两种坝型为研究对象,在强度折减法基础上采用拟静力方法研究高土石坝坝坡在不同坝高、坝坡坡度、地震烈度以及岸坡坡度条件下的稳定安全系数以及最危险滑裂面的位置和形状。计算结果表明,随着坝高的增加、坝坡的变陡、地震烈度的提高以及岸坡坡度的变缓,坝坡的稳定安全系数均降低。安全系数与坝坡坡比近似呈线性关系,与坝高、地震烈度、岸坡坡度等因素呈非线性特性。基于计算结果,文中给出了安全系数与影响因素之间的经验拟合公式。同时发现,地震烈度和岸坡坡度对面板堆石坝的滑裂面位置和形状有较大影响,而地震烈度对心墙堆石坝滑裂面形状和位置的影响较小。