基于有限圆弧和强度折减方法的渠道开挖临界坡度研究

 基于有限差分法,得到单元应力、应变和位移计算结果,建立以极限平衡理论为基础的有限圆弧法和以变形变化趋势为破坏标准的强度折减法,搜索出边坡临界滑动面和最小安全系数,通过算例验证及参数对计算结果的影响分析,证明所建方法应用于边坡工程的可行性。文中方法结合极限平衡方法共同应用于南水北调工程大型渠道土质边坡开挖临界坡度研究中,选取高边坡、填筑边坡、深挖方边坡3种典型的渠道边坡模式,得到安全系数随开挖坡度的变化曲线,对比分析确定出渠道边坡的临界开挖坡度。研究表明,渠道高边坡和填筑边坡对开挖坡度要求较高,相对挖方卸载,填筑加载对边坡的稳定性影响较大,文中方法具有较高准确性和合理性,弥补现存方法的不足,不但可解决大型渠道边坡设计问题,也可为类似边坡工程提供参考。     

基于有限元方法的边坡开挖与稳定性分析

该文采用有限元方法和"生死单元法"对某边坡开挖工程进行模拟,同时采用强度折减法计算了边坡在开挖过程中的稳定安全系数,探讨了开挖过程中边坡应力和位移的分布情况以及边坡稳定安全系数的变化情况。结果发现:随着边坡的开挖,边坡的应力集中现象逐渐消除,坡顶位移减小,但坡脚位移减小不明显;在一、二级开挖过程中,边坡稳定安全系数增加,在三级开挖后,边坡稳定安全系数减小。因此在开挖过程中应注意采取防护措施。     

边坡稳定性条分法和容重增加法的耦合分析

结合有限元方法或有限差分法和极限平衡法各自的优点详细分析边坡稳定性,提出了基于条分法和容重增加法耦合分析的基本原理及边坡安全系数的计算程序。利用有限元软件ANSYS和有限差分软件FLAC得出边坡最危险滑动面以及坡体内的应力和应变,然后,通过极限平衡条分理论求得边坡安全系数。算例表明耦合分析求得的边坡稳定安全系数与其它方法的计算结果相近,而且精确分析了强度指标c、φ对边坡稳定的影响,为边坡加固设计提供了依据。     

基于有限元理论的深路堑边坡稳定性分析

基于有限元理论,采用岩土工程应力应变分析软件SIGMA/W,分别对深路堑边坡开挖前后的应力应变特性进行数值模拟,结果表明:开挖前后边坡处于稳定状态。用极限平衡法所计算的稳定性安全系数进行验证,结果表现为一致性,边坡整体较稳定,开挖时坡顶可能发生浅表滑移。此结果为公路建设提供了依据。     

某电站溢洪道边坡三维分析及加固研究

针对西南地区某水电站枢纽区泄洪系统开敞式溢洪道边坡,地质条件复杂、卸荷深度高(最深达300 m)、开挖规模大(达400多米),且地处高寒低压区,边坡开挖施工难度大、不确定因素较多的特点,导致该工程边坡稳定问题较为突出,对电站的安全运行至关重要。因此,采用有限差分法对整个溢洪道边坡进行了三维稳定分析和开挖施工模拟,分步动态模拟该工程边坡开挖变化过程。研究得到该边坡的稳定状态、开挖响应、变形机制以及开挖过程中位移变化曲线和发展趋势等,并对该边坡的施工开挖及支护措施提出相关建议,具有一定的工程应用及指导意义。     

某污水处理厂边坡稳定仿真分析

应用岩土力学理论和数值模拟技术,对边坡开挖过程中的坡体变形问题进行了仿真分析,直观形象地刻画了边坡应力和位移变化的特征,并应用强度折减系数法得到边坡的稳定安全系数,并与极限平衡法的结果进行比较,得出较满意的结果,对边坡开挖和治理具有一定的指导意义.     

基于3DEC的面板坝坝肩岩质边坡稳定性分析

大坝边坡变形稳定问题是水利水电工程建设过程中需要重点关注的地质问题之一。在贵州省某水库建设过程中,根据现场地质调查与勘探、岩体强度现场试验、室内试验和设计方案,建立了右岸趾板天然边坡及开挖边坡的地质模型与数值模型,采用3DEC离散元数值模拟软件,对边坡位移、应力应变与边坡岩体安全系数等进行了分析计算,并与工程建设过程中采集的现场原位变形监测资料进行对比分析,发现建设过程中的边坡位移数值计算值与实测值之间有微小差异,经分析,认为开挖扰动及坝体填筑过程中的碾压振动对边坡岩体现场位移影响较明显,因此,在工程实践活动中,在安全系数较小的斜坡下部开展工程建设活动,应特别注意开挖扰动及施工振动对斜坡稳定的影响,相关影响可结合其它工程实践作进一步研究。     

深挖岩质边坡开挖扰动区与工程岩体力学性状研究

为探索边坡开挖扰动区的研究方法和相关的若干理论问题。以三峡船闸高边坡为工程背景。采用多种手段与方法。对高边坡开挖扰动区和工程岩体的力学特性进行了系统研究与分析。主要研究工作与特点表现在以下几个方面：(1)以三峡花岗岩的应力．应变全过程曲线试验和弹塑性分析理论为基础。通过边坡开挖的弹．脆．塑性数值仿真分析。深入研究拉应力区和塑性区分布范围和影响因素。形成开挖扰动区的弹脆塑性预估评价方法；采用多种试验手段对开挖扰动区进行大规模的综合测试。并结合监测结果。建立了开挖扰动区分区模型和划分原则。评价了开挖扰动区内岩体力学性状的弱化程度。由此形成了开挖扰动区的试验与监测研究方法。(2)以考虑卸荷效应的显式有限差分法、正交设计、神经元和遗传算法为手段。建立了系统综合的反演分析方法。对开挖扰动区岩体的力学特性进行了二维弹塑性反演分析；利用所获得的地质与试验资料进行了开挖扰动区工程岩体的分级。从工程分级的角度评价了开挖扰动区工程岩体的力学特性。根据试验、反演、岩体分级等方法的研究成果对工程岩体的力学特性进行综合评估。分析了开挖扰动区工程岩体力学性状弱化的主要原因。研究了轻微扰动区岩体力学参数的尺寸效应。(3)针对三峡永久船闸中隔墩岩体开裂现象。建立了典型的裂隙概化模式。采用裂隙界面单元法进行了裂隙张开变形分析。结合地质调查对塑性区的工程意义进行了研究。表明它反映了开挖完成后的开挖损伤与卸荷影响区。在该区内。原生裂隙将张开。甚至扩展。是工程设计中应当注意的区域。(4)在开挖扰动区监测与试验研究成果的基础上。建立了考虑开挖扰动区的三峡船闸高边坡三维数值模型。分析了边坡开挖过程中和开挖完成后岩体的变形、应力变化过程。对边坡的整体稳定性进行了评价。在现场张拉试验的基础上。采用三维显式有限差分法研究了预应力锚索的加固机理。提出了岩石锚固墙理论；并根据这一理论。应用二维显式有限差分法探讨了预应力锚索(杆)对三峡船闸高边坡开挖扰动区的加固效果。通过以上研究工作。基本形成了边坡开挖扰动区的研究方法。另外。由于此项研究伴随着三峡工程永久船闸的设计与施工而逐步开展的。因而研究成果在工程设计与施工中发挥了重要作用。回答了船闸边坡设计与施工中迫切需要回答的问题。已作为三峡工程的设计与施工的依据之一。在边坡的动态优化设计与施工中得到采纳与应用。     

土质边坡稳定性安全系数计算方法探讨

根据工程实例,对一公路土质边坡稳定性系数采用极限平衡法中的瑞典条分法和简化Bishop法与有限差分法分别进行了分析,使用边坡分析软件GeoSlope和数值计算软件FLAC分别计算了边坡稳定系数,并分析对比了二者之间的差异,分析了其产生差异的原因,最后在安全系数的选用上提出了建议。     

边坡动态施工的有限元模拟与稳定性评价

采取弹塑性有限元程序,在考虑施工爆破、岩体节理影响的条件下,对常张高速公路重点边坡的施工过程进行了模拟,分析了开挖过程中,岩体的变形和应力状态及屈服状态,并用降低材料强度储备的有限元强度折减法,根据边坡岩体单元的屈服连通程度和关键部位的位移变化对高边坡的整体安全系数进行了研究.通过对重点边坡K123的分析表明,边坡在其施工过程中是稳定的.     

基于矢量和方法的边坡稳定性分析中整体下滑趋势方向的探讨

矢量和分析方法是基于力是矢量这一基本概念的分析方法,其关键在于确定边坡真实应力分布状态及整体下滑趋势方向。在边坡一定的受力条件下,利用有限元方法得到边坡应力分布状态后,不同定义的下滑趋势方向就可以得到不同的边坡滑面位置及其对应的矢量和法安全系数,通过分析,提出了3种确定整体下滑趋势方向的方法并分别对固定滑面、非固定滑面及均质边坡圆弧滑面的搜索等进行了探讨,计算结果表明:由潜在滑面各点极限抗滑能力确定的边坡整体下滑趋势方向在临界滑面位置的搜索方面是合理的。最后给出了边坡矢量和分析方法平面问题与三维问题安全系数的统一表达式,公式简洁,容易编制程序并容易被工程技术人员掌握和应用。因此该方法在工程实践中有望得到广泛的应用。     

岩石地下工程数字教学平台建设

文章采用有限差分程序FLAC及科学计算软件Mathematica建立岩石地下工程数字教学平台。通过FLAC数值模拟,形象和直观地展现围岩中二次应力分布及规律,并解释了新奥法初期支护的原理;采用Mathematica对理论解析解进行可视化处理,形象展现围岩力学参数对二次应力分布的影响。该平台对于提高学生学习兴趣、加深理论知识理解和拓展数值分析能力具有重要意义。     

深基坑支护中预应力锚杆与土钉的比较分析

预应力锚杆支护与土钉支护是目前基坑工程中经常采用的两种不同型式的支护技术。探讨了预应力锚杆、土钉在深基坑支护工程中的特点,分析各自的力学作用机理,得到了两种不同支护型式在工程中的应用条件。结合某工程实例,通过有限差分拉格朗日数值计算方法,进一步验证了预应力锚杆由于强大预应力的作用,能更有效地控制基坑变形,特别适用于位移控制要求严格的深基坑支护。     

潜在滑移线法分析边坡滑动面及稳定性

提出了用潜在滑移线 (面 )理论分析边坡滑动面及稳定性的新方法。该方法根据弹塑性有限元的应力分析结果 ,用数值积分方法确定边坡的潜在滑移线 (面 )、最危险潜在滑移面和边坡稳定性安全系数 ,具有严密的理论依据。通过大量的边坡算例和实例分析得出 ,本文所提出用潜在滑移线 (面 )理论分析边坡稳定及潜在滑面是正确的 ,具有较强的优越性 ;常规边坡稳定性分析与本文方法所得到的最危险潜在滑移线 (面 )形状和位置、边坡稳定安全系数均相差较大 ,常规法所得到的结果与实际与相差较大 ;岩土的变形参数变化对潜在滑移线 (面 )的形状影响较大 ,对边坡最危险潜在滑移线 (面 )的形状、位置及平均稳定安全系数影响不大 ;坡顶荷载变化对潜在滑移线 (面 )的形状、位置和边坡稳定安全系数均影响较大。     

阿坝铝厂地基与边坡变形稳定性预测

阿坝铝厂座落于岷江右岸Ⅲ级阶地上。由于紫坪铺水库的兴建蓄水 ,可能引起铝厂新的地基沉降变形及边坡的变形和稳定问题。本文在对铝厂地基、边坡工程地质条件的分析基础上 ,利用快速拉格朗日 (FLAC3D2 .0 0 )、赤平投影、刚体极限平衡等方法对水库蓄水后边坡与地基的稳定性进行了预测。     

蒙特卡洛法与有限元相结合分析边坡稳定性

蒙特卡洛随机搜索法与弹塑性有限元法结合,求解边坡稳定问题。根据有限元分析的应力和孔隙水压力结果计算给定滑动面的安全系数。利用随机走步法不断更新试算滑动面,使其安全系数不断减小。通过比较一定数量的试算滑动面,确定边坡临界滑动面及其对应的最小安全系数。本方法通过随机搜索克服了大多数常规优化方法易陷入安全系数局部极小的问题。同时,本方法利用有限元法分析的应力和孔隙水压力结果,按有效应力法计算边坡安全系数,可分析施工过程中应力和孔隙水压力变化对边坡最小安全系数的影响。数值算例分析说明了所提出的确定边坡临界滑动面的方法的有效性和优越性。     

基于滑面正应力假设的土压力计算方法

基于滑面正应力假设,提出一种新的极限平衡方法计算挡土结构土压力。首先假定滑裂面上正应力分布为含2个待定参数的三次拉格朗日插值函数;推导出包含主动土压力的水平力、垂直力和绕挡土墙顶点旋转的力矩平衡方程;然后采用优化方法确定最危险滑裂面位置及对应的最大主动土压力。与传统土压力计算方法相比,作者提出的方法可以给出精度较高的土压力分布,且可分析土压力作用点位置对土压力值的影响,其土压力计算方法可应用于工程上。     

不平衡推力法与Sarma法的讨论

不平衡推力法是我国独创的边坡稳定性分析方法,在滑坡的分析治理中得到了广泛应用,然而对其精度的分析却廖廖无几。目前在与其他方法的对比分析中,发现在某些情况下其误差非常大,如果不加限制地使用该方法,可能会给工程带来巨大的隐患。针对该方法存在的问题,通过理论分析和算例比较,认为折线形滑面的计算精度与滑面控制点处滑面倾角的变化密切相关,通过控制该变化角度可以控制其精度,工程中建议将滑面控制点处的倾角变化小于10°作为该方法的使用条件,超过该限制应对滑面进行处理使它满足使用条件或采用其他的分析方法。针对Sarma法所给条间剪力方程存在的问题,给出了一个新的条间剪力方程。新的条间剪力方程不但符合边坡稳定性问题的合理性要求,且能正确表示任意条块的条间剪力。基于新的条间剪力方程对Sarma法进行了改进。改进后的Sarma法认为条块界面和滑动面上的剪切强度具有不同折减系数。算例分析表明,改进后的Sarma法优于Sarma法,应用它能够得到更合理的安全系数值,即使条块形状是变化的,也能够给出一致的安全系数值,而且能够保证迭代过程稳定收敛。