应用ABAQUS程序进行渗流作用下边坡稳定分析

 为进行渗流作用下的边坡稳定性分析,需考虑渗流场与应力场之间的相互耦合作用。ABAQUS有限元程序具有良好的渗流和变形耦合分析功能,能将渗流场和应力场直接进行耦合,故采用ABAQUS有限元程序结合强度折减技术进行稳定渗流作用下边坡稳定分析,得到边坡整体稳定安全系数,且利用该程序强大的后处理功能,可揭示坡体内渗流浸润面和最危险滑动面的形状和位置,为验证该方法的可靠性,与基于传统极限平衡理论的瑞典条分法和简化的Bishop法进行对比分析。实例计算结果表明,基于ABAQUS的有限元强度折减法克服传统极限平衡法的缺点,计算结果更为合理可靠,是进行渗流作用下边坡稳定这一复杂问题分析的有效方法,可为工程实践提供参考依据。同时,就土体渗透性强弱对渗流浸润面位置及边坡稳定性的影响进行大量的分析和比较,并通过计算表明有限元模型边界的选取对渗流浸润面位置及边坡稳定性都会产生影响,因此有限元建模应合理地选取计算边界。     

有关软弱结构面的岩质边坡稳定性分析

岩质边坡稳定性分析是工程界的重点问题。软弱结构面岩体的复杂构造,使得难以保证岩质边坡稳定性分析的准确性。为此,本文针对软弱结构面的岩质边坡稳定性问题展开了研究,并选择有限元强度折减法作为计算方法,探讨了软弱夹层对边坡稳定性影响和发展规律,旨在提高软弱结构面的岩质边坡稳定性分析的准确性。     

边坡稳定性分析方法综述

文章简要阐述了边坡稳定性分析的研究意义,介绍了边坡稳定性分析的几种常用方法及其各自的原理和特点。指出了目前边坡稳定性分析在安全系数定义、滑裂面的确定和载荷处理三方面所存在的问题,并对边坡稳定性分析方法进行了展望。     

地震峰值加速度作用下含水边坡稳定性分析

根据Darcy定律和二次抛物线降深曲线确定了边坡含水情况下7种浸润面位置,选取浸润面位于边坡表面时的位置作为对比。选取地震波峰值加速度由0到0.2g共6个数据,组合得48组模型计算参数。采用拟静力法,结合FLAC^3D程序的强度折减法对边坡进行稳定性分析。结果表明:(1)边坡涉水后,滑动面由近坡面往坡内移动到浸润面附近。随着浸润面的上升,滑动面靠近坡面且保持在浸润面附近。(2)在单一地震因素作用时,边坡滑动面随峰值加速度变化不大,但在含水的情况下,滑动面随峰值加速度变大而往坡内大幅移动,边坡破坏模式由浅层破坏转变为深层破坏。(3)浸润面位置对边坡稳定性的影响较大,因此,合理的确定浸润面的位置具有重要意义。     

库水作用下的边(滑)坡稳定性分析

水库蓄水后,将形成大量的涉水岸坡,当水位上升时,坡体中由于水的渗入,导致坡体浸水体积的增加,从而使滑面上的有效应力减少或抗滑阻力减少和部分滑带饱水后强度的降低;当水位下降时,由于坡体中浸润面下降的滞后效应,导致坡体内产生超孔隙水压力,也将对滑坡的稳定性产生影响。因此,关于库水作用下的边(滑)坡稳定性分析成为了一个重要的研究课题,就近几年针对该课题所取得的研究成果进行总结,重点研究了水位下降时坡体内浸润面位置解析解与数值解的对比分析以及根据经验概化确定浸润面位置进行稳定性分析所存在的误差。     

基于Dijkstra算法的边坡极限平衡有限元分析

基于有限元计算结果,将边坡稳定性问题转化为图论中寻找最短路问题。通过引入图论中解决最短路问题的Dijkstra算法到搜索边坡最危险滑动面及其安全系数中去,对Dijkstra算法作了一定的改进,建立了一种新的边坡稳定性分析方法--基于Dijkstra算法的极限平衡有限元方法。通过一算例对该法进行验证,计算得的安全系数和危险滑动面位置与推荐答案基本一致,说明该方法应用于边坡工程的可行性。将该方法应用于糯扎渡水电站右岸泄洪洞出口边坡的稳定性分析,与极限平衡法和强度折减法作了比较。研究表明,该方法计算得到的安全系数介于极限平衡法和强度折减法之间;危险滑动面位置与这两种方法计算得到的危险滑动面位置基本一致,该方法应用于复杂岩体边坡的稳定性分析可行。最后,对于逆坡向发展的滑动面,以洛古水电站右岸边坡的稳定性分析为实例,研究了逆坡向发展的滑动面滑动力计算方法;比较分析3DEC和该方法的计算结果,说明该方法适用于逆坡向发展的滑动面的稳定性分析。     

基于Barton-Bandis准则的边坡稳定性极限平衡分析方法

针对传递系数法中抗剪强度参数的取值无法适应潜在滑移面的实际受力情况,本文提出了基于Barton-Bandis准则的边坡稳定性极限平衡分析方法。通过切线等效法将Barton-Bandis准则抗剪强度参数转化为Mohr-Coulomb准则抗剪强度参数,在边坡滑体每一条块采用不同抗剪强度参数的前提下,基于隐式解法实现边坡的稳定性分析,并与传统传递系数法的计算结果对比分析。案例分析表明,基于Barton-Bandis准则的边坡稳定性极限平衡分析方法在边坡稳定性分析时考虑到了岩体结构面所处的实际应力环境,是岩质边坡稳定性分析的有效方法。     

平面滑动型边坡极限倾角的研究

对于平面滑动型的岩质边坡,结构面对边坡的稳定性起着控制作用。在边坡设计分析过程中,如果边坡内没有确定的滑面,或者对坡体内结构面情况不明的情况下,通过对最不利滑面的极限倾角进行估算,可以作为边坡稳定性分析的依据。对传统的估算公式进行了改进,综合考虑到重力和地震的影响,分别通过极限坡高和极限安全系数给出边坡最危险滑面的极限倾角的计算公式。经过对比与分析,得出两种方法各自的适用条件。     

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。     

某顺层边坡稳定性分析及治理工程设计

在工程地质条件分析的基础上,提出了顺层边坡潜在滑动面的确定方法,并采用剩余推力法进行稳定性分析,然后根据推力计算结果制定合理的治理措施,实例分析表明,稳定性分析思路与治理设计方法具有较好的工程适用性,可为同类顺层边坡工程提供一定的借鉴与参考。     

响应面方法在边坡稳定可靠度分析中的应用

以Janbu法为例，研究隐式功能函数边坡工程稳定可靠度计算方法。首先分析非圆弧滑动边坡变形力学模式安全系数计算步骤和过程，提出采用类似力学模式的安全系数计算作为试验手段。借用响应面思想，利用试验结果拟合近似安全系数计算方程从而替代隐式方程，并建立近似极限状态方程。利用其计算可靠度指标和验算点，然后将安全系数计算近似方程、隐函数计算方程和验算点结合起来，确定新的展开点和抽样点，并进行近似方程再拟合、可靠度指标的循环计算直到收敛。这些研究构成状态方程为隐函数时的可靠度近似计算方法。最后通过不同计算方法的对比，验证该近似方法的准确性和合理性，并采用近似方程分析灰木露天矿边坡的稳定可靠性。     

基于能量原理的边坡稳定概率计算

将边坡整体看成一个系统,然后从系统稳定能量原理出发,采用系统干扰能量方法作为建立边坡结构稳定可靠状态方程的准则,并给出了干扰能量的有限元计算方法。分析了边坡能量状态方程与岩土体随机参数精确的解析关系难于确定的原因,提出了采用响应面方法在验算点附近近似重构边坡干扰能量函数解析式的过程和方法。利用可靠指标的空间定义,在近似重构函数验算点求解中,引入梯度下降法,并建立验算点的梯度下降计算方法。该法无须对极限状态方程进行线性化处理,避免了由此带来的误差,提高了求解速度和精确度。最后利用能量干扰方法分析了一个土质边坡工程实例和一个岩质边坡实例在没有处理情况下的稳定可靠性,为工程的加固和处理提供了参考。     

基于Morgenstern-Price法边坡三维稳定性分析

 工程中边坡滑裂面通常都是三维空间上的一个曲面,采用传统的二维稳定性分析方法对其进行分析与实际不符。Morgenstern-Price极限平衡条分法(M-P法)是最严密的边坡二维稳定性分析方法,将其拓展并引入边坡三维稳定性分析中。通过类似于M-P法的条间力假定,建立一种新的边坡三维稳定性分析方法—基于M-P法边坡三维极限平衡分析法。给出2个验证算例,与现有几种方法对比计算结果表明：该法不仅计算结果更可靠,而且力学模型更为严谨,计算公式简便且易于编程,可在边坡工程设计及滑坡治理中推广应用。     

一种新的边坡稳定性因素敏感性分析方法——可靠度分析方法

传统的边坡稳定性因素敏感性分析方法基于确定性计算,仅能得到边坡稳定性对各变量的敏感性大小,无法获得边坡稳定性对不同滑面位置上的同一岩土参数的敏感性。在可靠度分析基础上提出一种新的边坡稳定性因素敏感性分析方法——可靠度分析方法,该方法采用随机场模型来描述边坡滑面上岩土参数的空间变异性,通过验算点法优化求解实现,分析结果可得到边坡的最小可靠指标、概率临界滑面、参数敏感性因子在临界滑面上的分布曲线。研究结果表明,敏感性因子分布曲线随边坡尺度和岩土参数波动范围的相对大小变化而变化,根据边坡可靠度指标在临界滑面上的不同位置上的敏感性因子,可对边坡加固位置提出设计改进,将有限的加固措施加于敏感性因子较高的位置,能够更有效地提高边坡的稳定性,较之传统的边坡稳定性因素敏感性分析方法具有明显的优越性。     

岩质边坡侧压力问题初探

在岩土工程界确定岩质边坡侧压力主要是根据国标《建筑边坡工程技术规范》( GB 50330-2002)的有关规定分有外倾结构面和无外倾结构面两种情况分别计算取其大值作为边坡支护侧压力,这种侧压力确定方法存在与岩质边坡破坏模式、与库仑理论的前提条件(特别是达到主动状态时的位移量)、与边坡稳定性(安全度)不符等诸多问题,通过...     

边坡稳定性三维极限平衡分析的新探讨及其应用

边坡稳定性的评价 ,特别是对于具有复杂几何特征的问题 ,应作为三维问题处理。文中提出了一种评价边坡稳定性的三维极限平衡方法 ,并编制了相应的计算机程序。程序使用者可结合工程经验 ,方便地确定可能的滑面 ,对工程上可能的多个滑动方向进行计算、分析 ,并且能方便的计算出各种情况下的安全系数和滑动推力。同时可考虑地下水、地震等因素。最后 ,文中对宜宾翠屏山滑坡进行了稳定分析。     

边坡稳定分析的一些进展

本文介绍近年在用极限平衡法与有限单元法 ,分析边坡稳定性方面的一些进展 ,在基于极限平衡的解析法上 ,我们导出了多阶斜坡的稳定安全系数与滑裂面角度的计算公式。这对岩质边坡的设计有很高的实用意义。导出了目前采用的各种条分法的统一计算公式。对于非严格条分法 ,用一个平衡方程并假设条间力的作用方向 ,即能求得安全系数 ;对严格条分法 ,用二个平衡方程 ,并假设条间力的作用方向或条间力的作用点位置 ,就能求出安全系数。统一式是一简单的迭代式 ,因而计算简便 ,并有很高精度。提出了两种用有限元法求边坡稳定安全系数的方法 :一种基于极限平衡法 ,对土质边坡采用圆弧搜索法 ,对岩质边坡采用在滑移面上布置节理单元的方法。另一种采用有限元强度折减法 ,便于采用大型软件 ,是一种很有前途的求边坡稳定安全系数的新方法。     

基于强度折减安全系数的边坡岩土侧压力计算方法探讨

对边坡岩土侧压力计算方法进行讨论,指出《建筑边坡工程技术规范》(GB50330–2002)中边坡岩土侧压力计算方法没有与边坡稳定安全系数建立直接联系。传递系数法中的滑坡推力计算安全系数并不是支挡后边坡要达到的稳定安全系数。提出基于强度折减安全系数的岩土侧压力计算新方法,计算时将滑面强度除以一个折减系数,然后再根据力的平衡关系直接计算支挡结构承担的相应荷载。按照此方法,支挡后边坡的稳定安全系数就正好等于侧向岩土压力计算时的强度折减系数。由此得出的岩土侧压力计算安全系数就是指边坡治理后要达到的稳定系数,算例表明该方法的可行性。     

稳定性系数为隐式函数的边坡可靠度近似计算方法

分析发现在大多数情况下,边坡滑动模式的稳定性系数计算是一个隐函数。导致了在其相应的可靠度研究中建立显式的极限状态方程是不可能的。为了解决这一问题,以边坡稳定性分析的郎畏勒计算模式为例,研究了一种改进的响应面方法。在该方法中,采用郎畏勒分析模式的稳定性系数隐式计算方法取代经典响应面方法的有限元数值模拟计算;为了消除经典方法可靠度指标求解过程中方程线性化带来的误差,研究了采用梯度最速下降法最优化方法求解验算点的过程和步骤。然后给出了改进后的响应面方法近似显式函数拟合和可靠度指标的工作流程,最后采用改进的方法分析一个工程实例。改进的响应面计算过程比经典方法简单适用,工作量较小,具有理论意义和工程应用前景。