基于矢量和法的矿山边坡稳定性分析

基于矢量和法的矿山边坡稳定分析方法在边坡的荷载和滑面已知的情况下,运用有限元法计算滑裂面上的真实应力分布,得出滑裂面上各处静滑动摩擦力合力方向的反方向即安全系数的计算方向θ,并在此方向上由抗滑力与滑动力的矢量和得出矢量法安全系数F(θ).本文运用矢量分析法计算出大冶东露天采场F9断裂带内某边坡的安全系数,将计算结果与极限平衡法和有限元强度折减法计算结果进行了分析和比较,分析表明该法与已得到工程验证的有限元强度折减法模拟该边坡渐进破坏的定向分析结果相吻合,说明了矢量分析法的可行性和工程实用性.     

基于FLAC3D的边坡稳定性分析自编强度折减程序的修正

安全系数是边坡稳定性分析中的一个有指导意义的概念,强度折减法可根据计算结果自动获得安全系数.其不足之处在于:已有的自编强度折减程序偏差较大;岩土材料有2个强度指标黏聚力c与内摩擦角的正切值tanφ,若采用同一个折减系数,意味着在折减过程中这2个指标将按同一比例下降,但实际情况并非如此.本文以FLAC3D求解安全系数的过程为基础,探讨了自编强度折减程序的精度以及结果偏差问题;针对强度折减数值计算过程中的不足之处进行试验,得到c与tanφ之间的折减相关系数,由此提出一个较为合理的修正系数β以修正精度和偏差.经检验:自编强度折减程序求解的安全系数呈阶梯状规律分布,且与定义的安全系数上、下限之差的临界值呈一定关系;文中提出的修正系数能较好地修正自编强度折减程序的偏差,安全系数的误差率控制在±0.5%以内,提高了计算结果的精度.     

渗流作用下露天煤矿边坡稳定性数值模拟研究

对露天煤矿均质边坡的渗流场及其对边坡稳定性的影响规律进行研究,根据温度场和渗流场的可比拟性,利用有限元分析软件ANSYS提供的岩土非线性弹塑性Druker-Prager模型及其前后处理程序,对边坡在渗流影响下的内部应力、位移和稳定性进行分析,采用强度折减有限元方法计算边坡的安全系数并得到边坡可能产生破坏的滑移面,这有助于滑坡治理方案的制定。     

强度折减法在边坡稳定性分析中的应用

以一均质土坡为例,首先采用有限元整体强度折减法计算,在此基础上分别选取塑性剪切应变率大于2.0e-5和塑性区为局部强度折减法的折减范围,通过局部强度折减得到边坡滑裂带分布和稳定安全系数,分析不同折减范围下边坡稳定安全系数、特征点位移以及滑裂带的变化规律。比较天然状况和稳定渗流状态下局部强度折减和整体强度折减的计算结果。结果显示:两种方法得到的稳定安全系数基本一致,但折减范围的选择对计算结果影响很大,折减塑性剪切应变率大于2.0e-5的范围得到的稳定安全系数较小。     

基于有限元极限平衡法的生基坪滑坡稳定性分析

依据有限元法计算得出的边坡应力状态,应用极限平衡法的原理对边坡进行稳定性分析,既可考虑岩土体变形对边坡稳定性的影响,又能给出工程上易于接受的安全系数.应用有限元极限平衡法对重庆生基坪滑坡进行了稳定性分析,并将计算结果与刚体极限平衡法、强度折减法的结果进行对比.结果表明:有限元极限平衡法计算所得的安全系数比刚体极限平衡法的计算结果稍低,与Janbu法计算值的相对差值最小,为0.85%,与Spencer法计算值的相对差值最大,为6.11%;比强度折减法的计算结果稍高;有限元极限平衡法的计算结果介于刚体极限平衡法和强度折减法之间.     

基于强度折减法的边坡稳定性有限元工程实例分析

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.结合工程实例,对比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,表明基于强度折减法的边坡稳定性有限元分析是可行的.     

有限元强度折减法在边坡稳定分析中的应用

指出了传统边坡稳定分析方法的缺点和不足,重点分析了有限元强度折减法的理论背景、突出优势、计算结果的影响因素、边坡失稳判据方法.采用15节点三角形单元,应用广义米赛斯屈服准则、非关联流动法则,基于有限元强度折减法逐步进行强度折减,直至满足位移不收敛的失稳判据,从而得到强度折减法的边坡稳定安全系数.     

基于离散元强度折减法的五盂高速公路边坡稳定性分析

采用离散元强度折减方法对岩质边坡的稳定性进行有效分析, 选择滑面位移统计值作为边坡失稳判据。先根据该判据计算一个简单岩质边坡的安全系数, 通过传统强度折减分析方法验证了该判据的有效性。以五台-盂县高速公路边坡作为工程实例, 根据此判据确定了该边坡的安全系数, 即在天然条件下边坡处于欠稳定状态, 而在降雨条件下边坡处于失稳状态。计算结果表明: 基于滑面位移统计值作为边坡失稳判据的离散元强度折减法有效地确定了复杂岩质边坡稳定性, 数值模拟结果与现场监测结果基本保持一致, 进一步验证了基于滑面位移统计值作为边坡失稳判据的准确性。     

基于改进离散元强度折减法的堆积体边坡稳定性分析

针对开挖卸载对车峰坪堆积体边坡的不利影响,引入材料摩擦角和泊松比不等式改进离散元强度折减法,采用改进型离散元强度折减法计算车峰坪堆积体边坡各步开挖工况下的安全系数,模拟分析边坡开挖变形情况及边坡特征点的位移变化规律,评价边坡各步开挖工况下的稳定性,制定锚索支护的加固措施。结果表明:采用改进型离散元强度折减法计算的边坡安全系数略保守,计算结果偏安全;堆积体边坡开挖过程中出现滑塌、错台等不稳定现象;采用锚索支护的加固方法,堆积体边坡各工况安全系数均提高,减小了施工风险,前三步台阶特征点位移减少约90%,后两步台阶特征点位移减少约30%。     

边坡稳定性强度折减颗粒离散元法分析的细观参数标定策略

根据岩土体力学指标标定颗粒细观参数是应用颗粒离散元解决岩土工程问题的一项基础工作。用颗粒离散元法执行边坡稳定性强度折减法分析时，岩土体抗剪强度随折减系数变化不断调整，使用试算法标定颗粒细观参数则效率严重不足。为解决此问题，采用国产颗粒离散元软件MatDEM，以颗粒细观参数为输入、岩土体抗剪强度指标为输出构建BP神经网络，开发双轴压缩数值模型并行试验技术加速神经网络样本数据的获取过程，重复执行“逆向标定-精度检查-样本修正”实现颗粒细观参数的逆向迭代修正标定。测试试验结果表明，该策略标定的颗粒细观参数与抗剪强度目标高度匹配，数值试验结果与目标值相比误差可控制在不超过1%。采用澳大利亚计算机应用协会（ACADS）的两个边坡稳定性分析经典考题，以模型平均位移突变为极限状态判据执行强度折减法分析，检验该策略的应用效果。结果显示：该策略的标定能力可满足抗剪强度不断调整时颗粒细观参数重新设定的需要，安全系数计算结果与ACADS推荐解具有良好可比性。     

基于矢量和法安全系数的边坡稳定性分析

针对极限平衡法和有限元强度折减法在计算边坡安全系数中存在的问题,结合某工程实际采用矢量和法安全系数对边坡稳定性进行分析,并将其计算结果与传统分析法计算结果进行比较。结果表明,采用边坡矢量和法得到的计算结果与极限平衡法和有限元强度折减法之间的计算结果最大相对误差为9.7%,误差范围为4.2%~9.7%,而与有限元强度折减法计算结果的相对误差仅为5.9%。由此表明采用矢量和法安全系数用于求解边坡的稳定性是可行的。     

不同模式下抗剪强度参数对路堤稳定性的影响

基于Mohr-Coulomb准则,采用FLAC3D分析了抗剪强度参数(主要是黏聚力和内摩擦角)对高填方路堤边坡安全系数及滑动面位置的影响.同时,提出了降雨条件下路堤稳定性的分析方法,并对不同折减模式下安全系数的变化规律进行了分析.结果表明:黏聚力和内摩擦角对安全系数的影响规律类似,对滑动面位置的影响规律相反;降雨入渗条件下,对抗剪强度参数的折减会使边坡滑动破坏面由路堤深层向浅层发展,折减程度越大,安全系数降低的程度越明显.     

基于高斯滤波技术的岩质边坡滑面搜索法研究

为了确定岩质边坡滑面的形态与位置信息,先选取能够体现岩体强度衰减规律的非等比强度折减法对边坡进行稳定性分析.然后以单元体最大剪应变率作为特征量,沿纵横双向路径搜索每条直线上特征量达到最大值的点,并利用高斯平滑滤波技术对这些点数据进行光滑处理,建立了一种新的岩质边坡滑面搜索方法.最终,基于该方法分析了Hoek-Brown准则各强度参数及坡形参数对边坡滑面位置的影响规律.结果表明:随着地质强度指标GSI、单轴抗压强度σ_(ci)的增大或坡角β的减小,边坡滑面埋深变大;而岩石材料常数m_i、扰动系数D和坡高H则对滑面位置无明显影响.     

公路隧道正交下穿边坡与软弱夹层围岩稳定性分析

为分析山岭地区公路隧道-正交体系下，围岩内含软弱夹层导致施工过程易发生衬砌变形开裂甚至隧道塌方等问题，以某隧道边坡拟扩建公路为工程背景，基于抗拉剪强度折减法理论，采用FLAC^3D有限差分软件，研究不同边坡坡度和隧道埋深对该隧道-边坡围岩稳定性和安全系数的变化规律。结果表明：随着边坡坡度的不断增大，围岩最大剪切应变数值和分布范围逐渐增大，塑性区范围不断增大，围岩稳定性安全系数不断减小。随着隧道埋深的增大，围岩最大剪切应变数值先增大再减小后增大，但剪切应变范围不断增大，塑性区范围不断增大，围岩稳定性安全系数呈现先减小再增大。当无软弱夹层时计算的安全系数最大，当存在软弱夹层时，采用非同步折减法理论计算的安全系数比同步折减法较高。     

不同失稳判据下边坡稳定性的规律性

以塑性区贯通、位移增量突变、计算不收敛3种边坡失稳判据为依据,采用强度折减有限元法和重度增加有限元法对简单边坡进行了分析。结果表明：以边坡潜在滑动面上某点位移增量突变作为边坡失稳判据是准确的;对于不同土体强度参数下,以位移增量关系曲线突变为判据得到的边坡的安全系数较另外两种方法稳定;对应于塑性区贯通、位移增量曲线突变和计算不收敛的3种判据,边坡潜在滑动面依次向深层发展,边坡的安全系数依次增加。     

边坡稳定有限元法中泊松比的影响

基于小变形假设,考察了泊松比对有限元强度折减法强度折减安全系数的影响。算例分析表明：泊松比对强度折减安全系数计算结果影响很小,但对边坡塑性区范围有显著影响。不等式sinφ≥1—2v对于求解安全系数是不必要的。     

边坡稳定数值计算中失稳判据和岩土强度屈服准则

通过理论分析和典型算例计算,对边坡稳定数值计算中边坡的失稳判据和失稳模式进行了深入的讨论,旨在使数值计算方法更好地服务于工程实际。边坡失稳破坏的力学分析表明,排除人为主观因素的影响,在严格收敛标准下数值计算不收敛、边坡塑性区贯通和特定监测点位移突变这三类常用判据内在的力学表现是一致的,算例1的分析结果进一步证实了该观点。边坡的失稳模式与岩土体的屈服准则密切相关,为使理论计算符合工程实践,应根据岩土体实际抗拉能力对以M-C为典型代表的基于剪切破坏的强度准则进行抗拉修正。以抗拉修正后的M-C强度准则为基础,进一步提出了拉剪复合破坏的强度折减计算流程,算例2的计算结果表明该计算流程是合理的且计算结果的精度要高于现行的计算方法。     

强度折减法在高边坡支护稳定性分析中的应用

以一实际的岩土高边坡为例,探讨强度折减法的理论计算方法.利用强度折减法分别计算高边坡天然状态、未支护与支护状态下的整体稳定性,得到高边坡的整体安全系数与潜在滑动面,评价高边坡的支护系统的有效性,验证强度折减法在岩土体工程中的有效性.     

FLAC强度折减法在边坡稳定性分析中的应用

将FLAC强大的数值计算能力与强度折减技术相结合,以广义剪应变发展与数值计算的不收敛性作为边坡失稳的评价依据,利用FLAC计算结果的动态显示技术,描绘出了边坡失稳形态,为准确判定边坡的真实受力状态提供可靠的依据.通过对三交坪边坡不同工况下的稳定性分析表明,强度折减所确定的边坡安全系数与传统极限平衡法所得的结果十分接近,滑面的形状及位置也极为相似,因此认为该方法是合理可行的.     

基于强度折减法的不同坡角边坡稳定性分析

介绍了强度折减法的基本原理,在此基础上运用强度折减法分析边坡坡角对边坡稳定性的影响,运用ANSYS软件模拟不同坡角的边坡,分析计算不同坡角边坡的安全系数,通过计算得出不同坡角边坡围岩极限破坏时的折减强度参数,分析研究边坡坡角与边坡安全系数F、边坡围岩极限破坏凝聚力c’及极限破坏摩擦角‘φ’之间的关系。