基于强度折减的岩质开挖边坡加固效果三维分析

结合盐津变电所岩质开挖边坡实例,将稳定性分析的强度折减法与边坡的开挖、加固过程模拟相结合,对三维条件下边坡开挖和加固后的稳定性进行了计算评价.计算中应用了FLAC30软件.研究表明,基于强度折减法的数值计算可以像数值模拟方法那样既考虑三维效应明显的地形地貌、地质结构和加固方式等,又考虑岩土体的本构关系和支挡结构与坡体的相互作用,还可以像极限平衡法那样计算安全系数,却不用指定滑面.同时采用强度折减法计算安全系数时,还能够考虑开挖、回填及加固等施工效应.计算结果还表明,在计算中应根据岩土体的应力应变关系、边坡的变形情况及工程的使用期限等恰当的选择岩土体抗剪强度参数,其结果将直接影响到强度折减法计算安全系数的精度.     

基于强度折减有限元法的边坡失稳判别准则探讨

目前判别边坡失稳的依据没有一个统一的标准，在前人研究的基础上采用有限元强度折减法，把计算的收敛性、特征部位位移的突变性和塑性区的贯通性作为综合失稳判别准则。借助ADINA有限元软件对典型算例进行了稳定分析，得出了有益的结论。     

基于拓扑优化方法的开挖边坡设计

提出了应用拓扑优化方法设计边坡的方法,并运用基于刚度的拓扑优化方法对一开挖边坡进行优化设计,分析了边坡优化过程中材料密度的变化以及应变能随优化区体积的变化规律,对比分析了边坡拓扑优化设计前后的应变能与水平位移。通过强度折减法计算分析了传统开挖边坡设计与拓扑优化设计边坡的稳定性。边坡拓扑优化设计沿原坡面进行删减单元,未出现空洞现象。优化后的坡体趋于三角形,应变能最大值减小,横向位移分布较为均匀,可以认为使用拓扑优化方法对开挖边坡进行优化是可行的。在坡顶荷载作用下,边坡坡比随高程而变,且上部坡比较小。拓扑优化设计的边坡在开挖区域内以及整个设计土坡的安全系数与在开挖同样体积下传统边坡设计的安全系数相差较小,拓扑优化设计的开挖边坡滑弧较不明显,并且拓扑优化方法在边坡设计时较好地考虑了边坡的土体材料特性及边坡的应变能。     

基于流固耦合理论的饱和-非饱和土开挖边坡稳定性分析

现有开挖边坡稳定分析的研究中,综合考虑开挖效应与应力-渗流耦合作用对边坡稳定性影响的分析很少。为此,根据饱和-非饱和土渗流及抗剪强度特性,推导了饱和-非饱和土在应力-渗流耦合作用下的有限元求解方程,介绍了计算饱和-非饱和土开挖边坡稳定性的有限元强度折减技术。建立了一开挖边坡算例进行应力-渗流耦合分析,结果表明,相对于非开挖模式下的计算,开挖卸荷效应对开挖边坡稳定性有一定提高作用,但这一作用随着时间的延长会逐渐减弱直至消失。对影响开挖边坡稳定的各种因素进行了计算分析,开挖速度、初始水位高度、渗透系数以及弹性模量、泊松比等影响因素对应力-渗流耦合作用下的开挖边坡稳定性影响较大,影响规律和以往的研究结论有所不同。     

弧长法在边坡稳定非线性有限元分析中的应用

在有限元强度折减法的基础上，引入计算结构临界状态荷载值的弧长法进行边坡工程稳定分析。该方法是在迭代过程中调整荷载增量的大小以得到收敛的解，从而在计算时可自动调整土体强度参数的降低程度。最后通过算例验证了本算法的有效可靠性和适应性。并与直接有限元强度折减法计算结果进行比较，结果表明，在边坡稳定非线性有限元分析中，引入弧长法不仅改善了有限元迭代的收敛性，而且还可以更准确地求出边坡安全系数。     

基于ABAQUS 的南水北调高填方边坡稳定性分析

利用大型有限元软件 ABAQUS 建立了高填方渠段某一断面的二维有限元数值模型,根据有限元强度折减法的基本原理以及土体特性,对高填方渠道边坡的稳定性进行了分析,再利用有限元强度折减法的失稳判定依据确定了合理可行的边坡稳定安全系数。结果证明,有限元强度折减法所获得的临界滑动面结果与极限平衡法的结果几乎一致。可见,以特征点的位移突变性和塑性区的贯通性来分析边坡的临界破坏可以减少误差并得到合理唯一的边坡安全系数,因此是合理可行的。     

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。     

岩质顺层破碎采石场开挖边坡稳定性分析

以宜昭B4取料场边坡为实例,选取边坡单级坡高、开挖坡度、支护方式等3个典型影响因素进行分析,利用ABAQUS建立边坡三维有限元模型,模拟了边坡开挖、支护施工过程,计算出各开挖支护方案下坡体的水平及竖向位移随开挖时步的变化情况,并结合强度折减法,将安全系数作为边坡稳定性评判标准。结果表明：同一边坡在工况相同时,支护方式对边坡稳定性影响最大,其次是边坡坡度,单级坡高影响最小。经优化后降低单级坡高（10m）、减缓边坡坡度（1∶1）、采用喷锚联合支护,此方案下边坡支护结构面上最大竖向位移为3.67mm,最大拉应力为0.73MPa,最大水平位移出现在边坡坡脚与平台上,为1mm;边坡开挖支护后的安全系数为1.46,大于规范中边坡稳定安全系数1.35。     

边坡稳定有限元强度折减法与极限平衡法对比

通过算例对有限元强度折减法和极限平衡法在边坡稳定性分析中的性能进行了比较,结果表明:有限元计算网格尺寸可选取最大计算长度的3%～5%;极限平衡法较有限元强度折减法计算耗时少;极限平衡法计算结果均落在有限元强度折减法所得贯通塑性区之内,简布法所得滑动面较之Spencer法的结果偏下。     

工程边坡稳定性的抗剪强度折减有限元法分析

该文以福建省某改河工程边坡为例,运用ABAQuS软件和抗剪强度折减二维有限元法,计算了开挖后边坡的应力、应变及位移分布,综合采用三种失稳判据评价边坡稳定性,并与常规的刚体极限平衡法相比较,两种分析方法结果相近。计算结果表明：该边坡总体稳定安全。     

九甸峡水电站厂房后边坡稳定有限元分析

采用弹塑性有限元法和强度折减法,对九甸峡水电站厂房后岩体边坡进行稳定性计算分析和评价.根据边坡工程地质条件以及开挖和支护加固过程建立了边坡分级开挖支护的准三维有限元分析模型.模拟了开挖和支护过程,计算分析了开挖完成、支护完成、降雨和地震条件下边坡的应力分布和稳定安全系数.结果表明,该边坡在加固前安全系数小,存在不稳定的可能性,支护加固后边坡的稳定安全系数有较大提高,可满足正常运用要求.     

石人水库边坡开挖卸荷有限元模拟分析

水利水电工程建设是我国新能源战略的重要组成,在水利工程建设中经常会遇到岩体开挖后边坡失稳现象。岩体开挖是一种物理卸荷作用,研究卸荷理论和其数值计算方法对水利工程设计意义重大。基于国内外研究进展,首先利用Mohr-Coulomb强度准则对岩体卸荷强度参数进行分析。随后利用ANSYS软件建立了边坡开挖有限元模型,并计算了边坡开挖卸荷过程中的应力分布和塑性区分布。最后对边坡位移和描杆轴力进行分析,对比了考虑卸荷效应和未考虑卸荷效应的区别。     

坡脚位移与边坡安全系数关系数值模拟分析

为研究坡脚位移与边坡稳定安全系数的关系,利用ABAQUS有限元分析软件,建立边坡有限元模型,结合抗剪强度折减法,在改变坡顶均布荷载的情况下分别计算相应的边坡稳定安全系数,并在坡脚范围内选取3个点进行位移观测.观测结果表明:3个观测点各方向的位移均随安全系数的减小而非线性地增大,各点X方向位移的变化幅度比Y方向大,各点Y...     

基于强度折减有限单元法的抗滑桩加固边坡特性分析

采用三维抗剪强度折减有限单元法对抗滑桩桩径、模量以及抗弯刚度对边坡稳定性及桩土相互作用进行了研究。计算结果表明:桩间距相同时,增大桩径以及提高桩体模量可有效提高边坡稳定性,而在保持抗滑桩抗弯刚度和桩间距相同的条件下,增大桩径比增加模量更有效提高边坡稳定性。     

岩质边坡稳定性的有限元分析和数值模拟

基于岩质边坡滑动面和稳定性主要由岩体结构面强度决定的实际,作者首先采用有限元应力分析方法估算了岩体结构面的稳定安全系数,进而利用有限元强度折减法对岩质边坡稳定性进行了数值模拟研究。研究结果表明,采用有限元应力分析方法和强度折减法相结合的方式能快速有效地求解岩质边坡的稳定安全系数,并可为岩质边坡稳定性评价提供一定的指导依据。     

某坝肩边坡开挖优化设计方案研究

为了研究前坪水库右坝肩边坡在设计方案和优化设计方案开挖下的边坡稳定性分析,采用数值分析和极限平衡法进行研究,首先针对边坡典型剖面进行了数值分析,研究边坡的位移和应力分布规律,然后运用极限平衡法得出边坡的安全系数,两种方法结合不仅可以反映边坡的稳定性和位移场之间的关系,而且可以用工程界所熟悉的安全系数来评价边坡的稳定性。结果表明边坡开挖优化设计方案满足边坡稳定性规范要求,且优化方案减少了开挖量,节省了工程投资,使得工程尽早发挥效益。     

桩基工程对长江防洪堤边坡稳定性的计算分析

针对某工程在软土地基上的长江防洪堤边坡架设管廊后的边坡稳定问题,采用抗剪强度折减有限单元法,选取3个典型断面,对比分析了现有边坡以及桩基施工并承载后边坡的稳定性。结果表明,桩基的存在和其所承受的荷载分别对边坡的稳定性具有有利和不利的影响,通过将桩端设置在合适的持力层上,正反两方面的影响基本可以抵消,桩基及管廊施工后对江堤边坡的稳定性影响很小。     

岩体开挖卸荷后边坡失稳判据研究

岩体开挖是一个不断卸荷、变形损伤、质量劣化的动态力学过程.只有考虑岩体开挖卸荷过程才能较真实地模拟实际边坡因开挖而达到的位移场和应力场状态.如何根据有限元计算结果来判别边坡稳定性,是边坡稳定分析的一个关键性问题.强度折减有限元法的失稳判据主要有3种:①以有限元解的收敛性判定失稳状态;②根据计算域内最大节点位移与折减系数之间关系曲线变化特征判定失稳状态;③通过计算域内塑性区是否贯通判定失稳状态.结合岩体开挖卸荷后力学参数变化和3种失稳判据综合判定了实际边坡的稳定性,对一般边坡工程有一定的指导作用.