有限元强度折减法边坡失稳判据适用性分析

为了研究各种边坡失稳判据的适用性和合理性,针对某均质土坡建立理想弹塑性有限元分析模型,将数值计算不收敛、塑性区贯通、坡体内特征部位位移发生突变作为边坡失稳的判据,运用强度折减法计算边坡的安全系数,并与极限平衡法计算出的结果进行对比分析。结果表明:3种失稳判据均与极限平衡法计算结果较为接近,特征部位位移突变和塑性区贯通作为边坡失稳判据所得安全系数具有一致性,且与极限平衡法的差别较小;考虑到收敛准则及收敛限值对有限元数值计算收敛性影响较大,将数值计算的不收敛作为边坡失稳判据其适用性有一定限制;建议采用塑性区贯通结合特征点位移突变作为边坡失稳的判据。     

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PLAXIS强度折减法的边坡稳定分析

利用PLAXIS有限元软件,以某高边坡为例,采用有限元强度折减法对边坡无支护的情况、采用锚索加固以及预应力锚杆加固三种方案进行了模拟分析.模拟结果表明,在无支护情况下,边坡安全系数小于1,边坡处于失稳状态,无法满足规范要求;采用锚杆加固时,安全系数增加,边坡稳定性增加;当对锚杆施加一定的预应力时,边坡的安全系数较未施加预应力加固情况有显著的提高.通过研究证明了PLAXIS在边坡稳定分析中的适用性,同时也指出了各种边坡加固方法的优劣.     

有限元强度折减法边坡失稳判据的适用性研究

采用有限元强度折减法进行边坡稳定性分析时,存在多种失稳判别标准。从工程实践角度而 言,不同失稳判据的适用性会因边坡岩土类别的差异而有所变化,但目前对这方面的研究相对缺乏。依 托于某公路工程,根据岩土类型对深挖路堑边坡进行简单分类,借助ＰＬＡＸＩＳ建模探究典型的三种失稳 判据对不同类型边坡稳定性分析的适用性。研究结果表明,均质土坡应采用判据Ⅱ为主、判据Ⅲ为辅; 非均质土坡和土－岩边坡应将判据Ⅲ作为主要失稳标准,辅以判据Ⅱ;岩质边坡则应首选判据Ⅰ为失稳 标准,辅以判据Ⅱ。     

基于塑性应变能理论的边坡动力稳定性研究

由于地震作用的随机性和复杂性,使得边坡动力稳定状态的判定较静力问题复杂许多,目前还未形成统一且公认的动力失稳判别准则。将塑性应变能理论和突变理论应用到边坡动力稳定分析中,以边坡震后总塑性应变能突变为失稳判别标准来确定边坡动力安全系数。对算例边坡进行动力稳定分析表明：相比于塑性区贯通判据和关键点位移突变判据,塑性应变能判据受人为因素影响较小,计算结果更具客观性,且给出的安全系数准确性有保证,是分析边坡动力稳定问题的较优选择。     

强度折减法中非均质层状土坡失稳判据适用性

通过对各种D-P准则进行系统深入的分析,提出了一种在非均质边坡中实现D-P系列屈服准则间相互转换的方法,针对一个具体的非均质边坡建立弹塑性有限元分析模型,采用强度折减法计算得出各D-P准则下的安全系数,与极限平衡法计算结果进行对比分析,验证了该方法的可行性。在此基础上对强度折减法中各种失稳判据在非均质边坡中的适用性和不同网格尺寸对非均质边坡安全系数计算精度的影响进行研究。结果表明:以塑性区贯通和特征部位位移突变作为失稳判据,通过对比不同强度折减系数下的位移场和塑性区特性,可以减弱非确定因素带来的影响,其计算出的安全系数与极限平衡法所得结果较为接近,而采用数值计算不收敛作为失稳判据所得结果误差较大,不满足工程精度要求。因此,采用强度折减法对非均质土坡进行稳定性分析时,建议使用特征部位位移突变结合塑性区贯通作为失稳判据。     

高填路堤稳定性影响因素研究

采用传统的极限平衡法,利用边坡稳定分析不同方法对高填路堤三种边坡形态影响因素:填土高度、路堤边坡坡比、地基倾斜角取不同的值进行了安全系数的计算并做了对比分析。在此基础上,采用灰色关联分析方法对边坡稳定进行敏感性因素分析。经分析,路堤的倾斜角对边坡稳定性影响最为敏感,而路堤填筑高度次之。利用有限元分析中的强度折减法对不同地基倾斜角分别在三种失稳判据下进行了安全系数计算,并与极限平衡法进行对比,结果显示安全系数相差不大。经过后处理功能得到边坡位移等值线云图,确定了滑动面的形状为圆弧状及其位置。更多还原     

有限元重度增加法与刚体极限平衡法在边坡稳定分析中的对比研究

在介绍边坡稳定分析的有限元重度增加法与极限平衡法基本原理及比较其优缺点的基础上,分别采用有限元重度增加法与极限平衡法,对某电站坝肩覆盖层边坡进行稳定分析,比较了其稳定安全系数和可能最危险滑裂面位置。计算结果表明:2种方法所得到可能最危险滑裂面的形状和稳定安全系数基本一致;同时,论证了采用有限元静力平衡计算不收敛作为边坡整体失稳的破坏准则是合适的,初步验证了有限元重度增加法对边坡稳定性分析具有一定的可行性。     

坡向加速度法在边坡稳定分析中的应用

边坡稳定是一个经典而普遍的岩土力学问题,也一直是岩土工程分析的热点。为克服强度折减法中折减系数与工程实际强度不符的失真现象,真实反映边坡地震动载失稳的实际情况,通过引入坡向加速度,提出一种操作简单、物理意义明确的边坡稳定计算方法,即坡向加速度法。该方法通过不断增加坡向加速度直至边坡失稳为止,由极限平衡的思想求得安全系数。通过算例,将该方法与传统极限平衡法和有限元强度折减法进行对比,对强度变化敏感性进行分析。结果表明:坡向加速度法计算所得的安全系数与极限平衡法所得的安全系数非常接近,塑性区与强度折减法塑性区基本一致,计算结果准确,而且操作简单无需假设滑动面;与坡向离心法相比,坡向加速度法计算得到的安全系数更精确且适用于非均质的边坡稳定分析,说明该方法在边坡稳定分析中的适用性和优越性。因此,可将坡向加速度法应用于边坡稳定性分析,其结果可供工程应用参考。     

基于强度折减法的伯斯阿木水库边坡稳定性分析

伯斯阿木水库的联合进口段岩石高陡,风险较大。本文基于强度折减法,使用有限元对边坡的天然工况、开挖工况进行稳定分析,得到安全系数和不利滑裂面。结果显示,此边坡塑性区从坡底开始产生并向上扩展,未达到完全贯通之前就发生局部失稳。两种工况的安全系数都满足要求,但开挖工况的安全系数较小,且滑裂面有所不同。对比三种失稳判据,计算不收敛和位移突变具有一致性,塑性区贯通在局部失稳的情况不适用。     

有限元强度折减法进行土坡稳定分析的精度研究

有限元强度折减法分析土坡稳定性的结果受到有限元单元类型、网格密度和土坡边界范围的影响。为了得到上述因素合理的确定方法以提高计算精度,借助ABAQUS结合强度折减法进行了分析,结果表明采用二阶四边形单元,对土坡滑动区域的边界进行网格加密可以获得很好的精度,土坡边界范围建议取稍大于坡体破坏区即可,同时评价了三种失稳判据的优劣。更多还原     

强度折减有限元法分析边坡失稳判据讨论

对同一算例边坡,分别采用有限元计算不收敛判据、等效塑性应变或塑性区贯通判据、及特征部位位移(或位移增量)与折减系数关系曲线发生突变判据来确定边坡的整体稳定安全系数,提出在对土体抗剪强度指标进行折减的同时,若同步调整其弹性模量和泊松比,就可以使上述几种失稳判据计算的安全系数基本相一致.将算例边坡在外接圆屈服准则下的安全系数转换成莫尔-库伦等面积圆屈服准则下的安全系数,并与Spencer极限平衡法的安全系数和滑动面相比较,证明了文章提出方法的正确性.最后分析了泊松比和弹性模量对上述3种失稳判据给出安全系数的影响.     

基于扩展有限元法的混凝土三点弯曲梁裂缝扩展模拟研究

扩展有限元法(X-FEM)是一种研究裂纹扩展的有效路径,其基于单元分解的思想引入了加强函数,避免了在处理非连续问题时对网格重新划分。利用扩展有限元法模拟了混凝土三点弯曲梁开裂的全过程,得到了三点弯曲梁在不同缝高比、不同试件厚度条件下的荷载-位移曲线(P-CMOD),结合线性叠加原理和双K断裂准则计算其断裂参数,同时对这些参数进行比较分析。对不同距离偏置裂缝三点弯曲梁进行数值模拟,分析了初始裂缝位置对裂纹发展规律和承载力的影响。通过与已有试验得到的断裂规律进行比较,结果表明:起裂荷载和失稳荷载随缝高比增大而减小;随着试件厚度增大,起裂荷载和失稳荷载随之增大,但起裂韧度和失稳韧度没有明显变化;数值模拟结果符合试验的断裂规律,验证了扩展有限元的合理性。     

高拱坝-地基体系强震破坏机理和整体抗震安全性研究

本文在高拱坝-地基整体抗震安全评价体系的基础上，对设计地震动峰值加速度达0.5565g的大岗山拱坝—地基体系的地震响应进行数值分析，并分别对其在不同地震超载倍数和不同基岩控制性滑裂面抗剪强度降低倍数下的安全性和破坏机理进行研究，进一步明确了以寻求坝体控制性位移或与位移相关的变量随安全系数变化曲线的拐点作为整体失稳判断准则的具体实施方法，对其整体抗震安全性作出评价。研究表明，由此建立的高拱坝-地基体系整体抗震安全评价方法是可行的。     

地下洞室群面向对象有限元方法的探讨

以单元为代表类简单介绍了地下洞室群面向对象有限元程序。利用自编的面向对象有限元程序实现了开挖模拟,并分析某地下厂房的分步开挖变形问题,其结果与Phase2软件计算结果基本一致;实现了面向对象有限元处理动力响应的人工边界输入问题,验证了其正确性,并对该地下厂房的动力响应规律进行了探讨。结果表明:监测点响应存在一定的滞后性,且峰值的放大系数比无洞室作用下的理论解要大;在此基础上,分析了不同方法下的阻尼系数对地下洞室群动力响应的影响;验证了面向对象有限元方法应用在地下洞室群中的可行性和适用性。研究成果为进一步研究动态弹塑性情况奠定了基础。     

复杂地质条件下不同型式调压井的结构配筋计算

以姜射坝、桑坪和吉鱼水电站调压井为例,对复杂地质条件下不同型式调压井进行了三维有限元计算,在有限元应力计算的基础上研究结构配筋情况,为工程的设计提供依据。     

TEMPORAL AND SPATIAL DISCRETIZATION ON QUASI-3-D GROUNDWATER FINITE ELEMENT MODELLING TO AVOID SPURIOUS OSCILLATION

In this article, the finite element solution of quasi-three-dimensional (quasi-3-D) groundwater flow was mathematically analyzed. The research shows that the spurious oscillation solution to the Finite Element Model (FEM) is the results choosing the small time step ?t or the large element size L and using the non-diagonal storage matrix. The mechanism for this phenomenon is explained by the negative weighting factor of implicit part in the discretized equations. To avoid spurious oscillation solution, the criteria on the selection of ?t and L for quasi-3-D groundwater flow simulations were identified. An application example of quasi-3-D groundwater flow simulation was presented to verify the criteria. The results indicate that temporal discretization scale has significant impact on the spurious oscillations in the finite-element solutions, and the spurious oscillations can be avoided in solving practical quasi-3-D groundwater flow problems if the criteria are satisfied.     

开挖卸荷土体本构模型研究方法

我国土木、水利、交通和矿山工程建设中广泛存在着由于开挖卸荷引起的土体位移及稳定问题,传统的极限平衡方法不能考虑土体应力应变关系和应力历史等因素,安全系数的计算与工程实际存在偏差。以变形量为失稳判据的有限元强度折减法,考虑了土体应力应变关系,一定程度上可以弥补传统方法的缺陷,但目前针对开挖卸荷应力路径条件下土体应力应变规律研究偏少,限制了有限元强度折减法的作用,导致开挖卸荷相关问题不能很好地解决。因此本文针对卸荷土体应力应变规律研究工作给出了相应的思路和方法:采用室内卸荷应力路径试验,寻找合适的土体卸荷本构模型,在探索采用常规试验获取模型计算参数的实用方法和取用原则的同时,对开挖土体应力变形进行分析,进而结合有限元轻度折减法对实际开挖工程进行有限元数值模拟,与现场监测结果相比较,对模型和参数确定方法进行修正。应用这种方法,可以得到反映开挖卸荷实际的土体本构模型及其参数确定方法。     

饱和-非饱和渗流下膨胀土坡稳定性评估的有限元法

总结了膨胀土坡饱和-非饱和渗流场中影响边坡稳定性的一些因素,建议了饱和-非饱和渗流下考虑强度降低、密度变化等稳定性影响因素的膨胀土坡稳定性评估三维强度折减有限元方法,研制相应的强度折减有限元程序。通过与传统极限平衡法分析结果对比研究,对抗剪强度折减有限元法分析边坡稳定问题的适用性进行了评价,得出采用三维强度折减有限元法确定考虑饱和-非饱和渗流场的膨胀土边坡稳定性安全系数是可行的结论。     

某水电站左岸B20崩塌堆积体稳定性研究

对金沙江某水电站左岸B20崩塌堆积体处的工程地质条件进行分析,并对下部凝灰岩夹层的分布形式及特点进行重点研究,提出B20崩塌堆积体可能的滑移方式,运用有限元方法和极限平衡理论方法对其在不同可能工况下的稳定性进行分析。有限元计算结果表明,B20崩塌堆积体沿基岩和崩塌堆积体接触面上的滑动面组合形式的安全系数能够满足工程要求;地震作用对崩塌堆积体的影响较大,但引起边坡失稳的可能性小。采用极限平衡方法计算了不同工况下B20崩塌堆积体沿崩塌体内部产生局部圆弧滑动的可能性,计算结果表明各工况的安全系数均能满足工程安全的需要。根据综合分析结果,提出B20崩塌堆积体处理建议。