考虑坝基岩体抗剪强度各向异性的重力坝抗滑稳定分析方法

为研究节理岩体抗剪强度各向异性特征对重力坝抗滑稳定性的影响,利用结构面网络模拟技术,计算节理岩体在主滑动方向上沿不同角度剪切的连通率与相应的抗剪强度参数,对Mohr-Coulomb强度准则进行各向异性修正。在此基础上,结合极限分析法,提出了一种考虑岩体抗剪强度各向异性特征的重力坝抗滑稳定分析方法。将该方法应用于向家坝泄12坝段的深层抗滑稳定分析,并与传统方法的计算结果进行对比。结果表明:该方法与传统方法获得的临界滑裂面位置比较接近,但其抗滑稳定安全系数明显小于传统方法,且临界滑裂面的剪出段倾角与坝基岩体连通率的最大值方向基本一致,和实际情况相符。该方法充分考虑了岩体抗剪强度各向异性的影响,对合理评价重力坝的抗滑稳定性具有重要的工程和现实意义。     

基于FLAC的极限状态黄土高边坡强度参数反演

评价边坡稳定性关键问题是确定滑动面和可靠的抗剪强度参数。基于数值模拟技术,提出一种新的方法,可在无需事先假定滑动面的情况下得到可靠的强度参数。通过对兰州地区30个极限状态黄土边坡的坡高和坡宽参数进行统计,发现二者呈线性关系,且拟合度较高。根据所得到的回归方程,采用FLAC建立边坡模型,利用强度折减法对兰州地区边坡进行强度参数反演,将4个邻近高度边坡得到的参数反演曲线绘于同一坐标系中,得到该坡段综合强度参数值。反演结果表明:随着坡高的增加,黄土内摩擦角逐渐减小,黏聚力增大。根据计算结果,绘制60～120 m边坡高度下强度参数综合反演曲线,可直接进行黄土高边坡稳定性评价,提高了工作效率,也为高边坡几何形态的设计提供可靠的数据支持。     

三峡库区某滑坡的稳定性分析与评价

结合试验资料,通过已知稳定状态的边坡反演其滑移面的抗剪强度指标,是进行边坡稳定性评价的一种重要方法.在研究三峡库区某滑坡的工程地质条件及滑坡体基本特征的基础上,分析了诱发坡体失稳的主要因素,评价了边坡的稳定性;基于边坡稳定性反演分析原理,进行了滑移面抗剪强度参数的反演计算,研究了各参数的敏感性.研究结果表明:该滑坡体当前处于极限平衡状态;抗剪强度参数c、φ对边坡稳定性的影响均很显著,其中φ的显著性强于c.最后得出参数的建议值握=10.0°,c=10.0 kPa.     

Rosenblueth法在边坡可靠度分析中的应用

针对在确定具有最小可靠度指标的滑动面时蒙特卡罗法耗时长的问题,通过两个典型土坡,采用简化Bishop法计算滑动面的抗滑稳定安全系数从而构建了边坡可靠度分析的功能函数,利用圆弧构建潜在滑动面,利用Rosenblueth法计算每个潜在滑动面的可靠度指标,采用和声搜索算法搜索潜在滑动面的变化以寻求最小可靠度指标滑动面,并与常规极限平衡方法得到的最小安全系数对应的滑动面进行了比较。结果表明:简单均质土坡临界滑动面与最小可靠度指标滑动面基本重合,非均质土坡最小可靠度指标滑动面与临界滑动面相差较大,可靠度指标相差也较大,在具体应用时建议采用Rosenblueth法进行最小可靠度指标滑动面的确定。     

含水率和干密度对黄土边坡稳定性的影响

为探求含水率和干密度对黄土边坡稳定性的影响,通过室内抗剪试验获得黄土在不同含水率和干密度下的力学参数。结合力学参数,对均质黄土边坡的稳定性进行有限元模拟,得到不同含水率和干密度下黄土边坡的安全系数和滑动面随含水率和干密度的变化趋势。结果表明：黄土边坡的安全系数随含水率的增大呈幂函数形式下降,随干密度的增大呈线性函数形式上升;在黄土边坡中存在某一临界含水率,当边坡的含水率低于临界含水率时,边坡的安全系数受含水率影响较大;当边坡的含水率高于临界含水率时,边坡的安全系数受含水率影响较小;在数学角度上确定了含水率和干密度对黄土边坡的安全系数均有显著影响,但含水率对安全系数影响更大;含水率的增大促使滑动面向边坡表面发展,干密度的增大促使滑动面向边坡深处发展。研究结果可为黄土边坡治理提供一定的参考价值。     

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。     

基于突变理论的边坡安全系数自动搜索方法及应用分析

为解决搜寻强度折减系数与边坡位移关系曲线突变点数值计算量大、主观性较强等问题,基于尖点突变理论,提出边坡安全系数自动搜索方法,以Fortran语言和FLAC 3D数值计算软件为平台,开发了适用于自动搜索边坡安全系数的计算程序。将该方法应用于边坡实例的稳定性研究,讨论了各种评判标准所得安全系数的大小差别,并与极限平衡法计算的安全系数进行对比分析。结果表明:自动搜索边坡安全系数的计算程序能快速定量找到边坡临界稳定的突变点,提高了边坡稳定性分析的准确性和计算工作效率;计算结果与边坡规范推荐的极限平衡法所得的结果对比误差较小,并且对于未知滑动面边坡,极限平衡法得出的滑动面位置与该方法所得安全系数下对应的塑性区贯通区域基本一致。文中方法为边坡稳定性评价提供了有益借鉴。     

应用遗传算法搜索碾压混凝土坝滑动面的研究

通过对高碾压混凝土坝进行有限元仿真分析得到坝体应力场,将坝体抗滑稳定安全系数与遗传算法的适应度函数相联系,利用遗传算法搜索不同层面力学参数下的临界滑动面,得到碾压混凝土坝滑动面形状随抗剪强度指标的变化规律以及地震动超载对滑动面形状的影响。结果表明,当抗剪断参数较小时,坝体的破坏趋近于层面剪切破坏,随抗剪断参数的增大,滑动面形状接近于常态混凝土坝的滑动面。     

复杂地质水库边坡滑动带的强度参数反演及其稳定性研究

复杂地质水库边坡因其覆盖层厚、地质岩土层多等特点一直成为边坡治理的难点。采用Morgenstern-Price法对长江中下游某水库复杂地质边坡滑动带强度参数进行反演,基于反演参数,分析蓄水深度、抗滑桩加固形式及开挖削坡减载等工况对边坡稳定性影响。研究结果表明:①该复杂地质水库边坡滑动带强度反演参数内摩擦角为10.4°,黏聚力为22 kPa,内摩擦角的敏感度要比黏聚力更高;②边坡稳定安全系数随着水库蓄水深度增加而降低;③设立抗滑桩对该边坡的安全加固作用没有显著效果,而开挖削坡对提高该边坡安全稳定作用效果明显,开挖削坡后的边坡安全系数达到1.262,处于安全稳定状态。研究成果可为复杂地质水库边坡的加固治理研究提供参考。     

含软弱夹层的岩质边坡稳定性分析

在地质活动过程中,软弱夹层和断层等结构面改变了边坡的力学性状,使得岩质边坡稳定性面临严峻的挑战。以白石水库为例,将刚体极限平衡法和有限元软件ANSYS相结合,对水库含软弱夹层的岩质边坡抗滑稳定性能进行分析,探究倾角和主抗滑面起点位置对边坡稳定性的影响规律,寻求安全系数最小值时的主抗滑面,得到边坡临界滑裂面的准确位置,研究表明:在点(62.3142,71.2063)位置条件下,倾角为155.3125°时安全系数达到最小值K=1.96231,为含软弱夹层的岩质边坡的稳定性分析提供理论依据,有着重要的现实意义。     

确定概率临界滑面的简化方法

在对边坡进行可靠度分析时,通常选择强度参数均值对应的确定性临界滑面或最小可靠度指标对应的概率临界滑面作为计算滑面,前者为确定性滑面上的可靠度指标,并非最小可靠度指标,后者作为边坡体系可靠度的近似,更接近于边坡的实际破坏概率。Hassan和Wolff提出的概率临界滑面计算方法,基于强度参数的特定组合,进行几次稳定性计算确定最小可靠度指标对应滑面,简便易行,无需专用的可靠度分析软件。为证明该方法的有效性,将其运用到简单均质土坡与非均质土坡算例中,并将工程中常用的正交设计运用到可靠度计算中,进行对比分析。结果显示:2个算例均表明最小可靠度指标对应的滑面与参数组合中最小安全系数对应的滑面相一致。因此,在工程应用中,可以采用该方法确定最小可靠度指标对应滑面。     

三维有限差分强度折减法分析边坡稳定性研究

强度折减法已经成为边坡稳定分析的重要方法之一。基于FLAC3D程序的三维有限差分强度折减法可以自动计算三维复杂边坡的安全系数,可以考虑节理、断层等构造对边坡稳定性的影响,而且很容易通过临界状态的剪应变和节点速度判断出滑动面的位置和形状。利用FLAC3D三维有限差分强度折减法对某厂房枢纽区后边坡的三维稳定性进行了分析,结果表明该边坡的稳定性主要受F1断层的控制,计算结果合理,表明本文采用的方法可应用于三维边坡的稳定性分析。     

有限元塑性极限分析在高边坡稳定计算上的应用

本文通过分析比较计算边坡稳定的方法，然后利用有限元强度折减法，对该边坡稳定进行了计算分析，有限元强度折减法是基于真实应力场的计算方法，能够自动寻找最小安全系数以及相应的滑动面。     

基于临界滑动场理论的抗滑桩加固边坡稳定分析

临界滑动场理论已在边坡稳定、土压力理论、地基承载力等方面得到了应用和发展,但少见在抗滑桩加固边坡方面的应用研究。基于余推力法边坡滑动场理论,从理论基础、计算方法、算例验证3方面对抗滑桩加固边坡的临界滑动场方法进行了系统的分析研究,包括边坡土体的离散方法、复合土体抗剪参数的确定、临界滑动场的搜索、状态点危险滑动方向、最大剩余推力的确定以及最小安全系数的计算。采用经典算例对所提出的方法进行了验证,结果表明,基于临界滑动场理论的抗滑桩加固边坡计算方法是合理的。     

强度参数对土坡稳定可靠度指标的影响分析

 从影响土坡稳定的主要因素——强度参数c,φ出发,建立考虑数值变化的定值模型、建立考虑变异性及互相关性的随机变量模型和建立考虑自相关性的随机场模型,采用简化毕肖普法和Rosenbleuth法,着重研究强度参数c,φ对土质边坡可靠度指标的影响。从研究成果中并获得了一些可供工程设计借鉴的有益结论：c对土坡稳定影响较小,但φ在边坡稳定的计算中是最敏感的因子,其数值和变异性对安全系数和可靠度指标计算结果影响很大,在作计算时要求所提供φ的数据应更为精确;在实际工程计算中未考虑强度参数c,φ的互相关性和自相关性得到的可靠度指标较实际工程中的要小,是偏安全的,可作安全储备。     

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。     

公路泥质砂岩边坡预警判据与参数敏感性分析

针对高速公路边坡,以Ⅴ级强风化泥质粉砂岩边坡为研究对象,采用有限元强度折减法,分析边坡的变形与应力应变特点,确定地表测点处的位移临界阈值与变形演化规律,为灾害前兆的识别提供依据。建立变形与安全系数的相关关系,结合现场安全监测与边坡表征现象进行判别,共同建立相应预警判据的综合安全监控体系。同时,考虑因素的主效应与相互间的交互作用,采用均匀设计试验分析了影响边坡稳定性的敏感性因子黏聚力c、内摩擦角φ、重度γ、坡度α与稳定性的变化关系,强度参数与滑动面的变化规律,以及开挖方式与级别的影响,揭示了各参数的内在联系及其对边坡稳定性贡献率的分异特征。结果表明:非线性回归分析能较好地拟合出稳定性系数F与参数间的二次多项式函数关系,影响因素中材料因素大于几何因素,人工开挖方式与开挖级别的影响较小,滑动面随c和φ的变化规律相反,边坡失稳前存在位移的3阶段演化进程。     

有限元稳定分析法在确定土体结构极限承载力中的应用

本文引入有限元稳定分析法来求解土体结构的极限承载力。在有限元应力应变分析的基础上,通过搜索临界滑动面并增大外荷载使临界滑动面安全系数为1.0来确定极限承载力,并指出由此得到的极限承载力是土体结构沿临界滑动面整体达到极限平衡时的真正承载力。算例表明此法可行,同时将该方法推广到求解边坡极限承载力和地基承载力。文中还研究了边坡极限承载力同自重和坡角的关系。与各传统地基承载力公式比较发现,在土体内摩擦角比较大时,经验公式均低估了地基承载力。最后分析了计算参数变化对地基承载力的影响。     

含断层多面临空顺层高边坡稳定性分析

香溪长江公路大桥桥头边坡顺层发育f1、f2断层,且多面临空,工程地质问题较为突出。基于勘察资料分析、现场调查充分掌握地质背景,通过开挖平洞开展现场力学试验对控制性结构面参数进行精细评价,在此基础上,采用Sarma法计算分析不同层位结构面以及不同滑面长度下边坡安全系数,建立潜在不稳定滑体安全系数与支护力、滑块平均厚度的关系曲线。结果表明:对于结构面贯通至地表的顺层边坡,结构面上滑体的安全系数与滑块平均厚度呈负相关,而与滑面长度的相关关系较弱。坡体可按地形划分为3段,即坡脚锁固段、主滑段、坡顶牵拉段。f1断层上滑体因岩层厚、滑面强度低(抗剪断峰值摩擦角27.0°,抗剪断峰值黏聚力0.07 MPa,残余摩擦角25.2°,残余黏聚力为0.05 MPa)导致安全储备不足,加之主滑段长,为满足稳定标准下限需增加4 283 kN/m支护力或卸载32.6%方量,工程量巨大,建议结合工程挖方进行抗滑桩设计。研究成果可供类似含断层多面临空顺层高边坡稳定性分析作参考。     

关于强度参数及计算方法对坝坡安全稳定性影响的研究

简述了2种基于极限平衡理论分析土坡稳定性的方法,利用SLOPE/W软件对某水库土坝边坡进行了稳定性分析,建立了坝坡稳定性的分析模型,研究了在各种库水位情况下坝坡的安全系数随土的强度参数的变化规律,以及强度参数对坝坡最危险滑弧形状和圆心位置的影响。并对Bishop法和太沙基法两种计算方法在土坡稳定分析中存在的差异进行了讨论。