复杂边坡稳定分析条分法的优化方法

一、前言 建立在极限平衡原理基础上的边坡稳定分析条分法是在工程实践中得到广泛应用的一种方法。最初的瑞典条分法的基本点之一,是假定最危险滑裂面是圆弧,但一般来讲,并非圆弧。尤其是边坡形状复杂、土质性质多变的边坡,其滑裂面远非圆弧,因此,几十年来,各国学者对此作了改进,提出了很多新的方法,如毕肖普法、经扬布普遍条分法、美国陆军师团法和摩根斯顿法等等。我国学者也在这方面做了许多     

岩质边坡抗滑稳定分析中的潘家铮分块极限平衡法

岩质边坡稳定分析中,潘家铮提出的分块极限平衡法属于上限解法。它与萨尔玛法等效,可以相互验证。文章对该法的一般公式进行了推导,并提出其应用中应注意的问题。     

节理岩体边坡稳定上限分析方法

运用Goodman节理单元和上限分析定理研究节理岩体边坡稳定情况。假设组成岩体的岩块和节理为理想刚塑性且满足Mohr-Coulomb屈服准则,采用Goodman节理单元建立了节理岩体边坡稳定的上限分析有限元格式。通过把外载或自重的载荷乘子作为目标函数,形成了带等式约束的非线性数学规划问题,采用一种无搜索直接迭代算法求解。数值计算结果表明单组节理岩体的节理方向对岩体边坡稳定影响明显。     

边坡稳定分析的三维极限平衡法及工程应用

对于具有复杂空间几何特征和地质构造的实际工程边坡,在进行稳定分析评价时,需对其进行三维分析。通过发展完善边坡稳定分析的三维极限平衡法程序CORE-lam3D,可模拟真实的坡面、地质界面、地下水位面、滑动面等复杂空间曲面,可采用3种三维极限平衡分析方法对潜在的滑动面及其可能多个滑动方向进行分析计算,可分析水荷载、地震荷载、加锚等因素作用的影响。通过对瀑布沟库首右岸拉裂变形体的稳定性进行研究,说明了CORE-lam3D的实用性和可靠性。     

基于上限分析的渣土边坡抗滑桩桩位优化研究

针对加固城市渣土堆填边坡的抗滑桩桩位优化问题,基于强度折减技术和极限分析上限法,采用遗传算法结合非线性规划SQP算法,提出了渣土边坡抗滑桩桩位优化方法。深圳市某渣土堆填边坡抗滑桩桩位优化分析结果表明:给定安全系数下,抗滑桩桩位对抗滑桩需提供的抗滑力、滑裂面以上桩长和最可能滑裂面都有显著影响;暴雨工况下的抗滑力、滑裂面以上桩长和最可能滑裂面范围均大于自然工况下的。考虑局部失稳问题,综合确定天然工况和暴雨工况下加固案例边坡抗滑桩最优桩位分别位于为桩位系数ε=0.3和ε=0.6附近。研究结果可为渣土边坡抗滑桩桩位优化设计提供技术指导和理论支撑。     

基于水平条分与斜条分相结合的边坡稳定性解析计算

由于传统水平条分法并不能考虑边坡滑动面经过坡角这一情况,在边坡稳定性分析时,所计算的安全系数常常偏小。考虑一般的边坡潜在圆弧滑动面,采用拟静力法对地震作用下的边坡稳定性进行分析,将水平条分与斜条分结合起来分析了地震作用下土条的受力情况,考虑水平和竖向地震效应的影响,引入竖向中心角,建立了边坡安全系数关于竖向中心角的解析表达式。采用ＭＡＴＬＡＢ中Ｆｍｉｎｃｏｎ函数（序列二次优化方法）对安全系数目标函数进行优化求解,通过算例验证了其方法和优化程序的正确性。分析了水平地震效应影响系数ｋｈ、竖向地震效应影响系数ｋｖ及比例系数ξ 对边坡稳定性影响,结果表明:安全系数Ｆｓ随着ｋｈ的增大而减小;随着比例系数ξ 的减小、水平地震效应系数ｋｈ的增大,边坡潜在滑动面逐渐变深,边坡失稳的范围越来越大,且分别随着ｋｈ的增大、ξ 的减小,这种趋势越明显。     

三维极限分析方法在恰甫其海水利工程边坡稳定分析中的应用

恰甫其海水利枢纽工程左岸发育一规模较大的F78断层,左坝肩施工开挖时该断层将大范围出露,由此产生施工期和蓄水后左岸山体的稳定性问题,并对工程安全带来威胁。本文采用边坡稳定三维极限(上限)分析方法,对左岸山体在施工期和运行期的三维抗滑稳定性进行分析研究。分析表明,左岸山体施工期和运行期的稳定性较好,但降雨入渗对左岸山体的稳定性影响较大,应考虑适当的排水措施。     

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。     

库区土质边坡稳定性分析

本文首先对国内部分水库边坡滑坡的特点进行了初步分析,通过对库区边坡条件进行必要的概化,基于Fellenius方法导出了受库区水位影响、具有圆弧滑动面的边坡稳定系数理论公式,并进一步从理论上确定了库区边坡临界与最危险滑动的位置及规模.研究成果可用于预测及治理库区滑坡.     

坡顶局部荷载作用下非均质边坡稳定性上限法分析

当坡顶作用局部荷载时,潜在滑裂面可能不通过坡趾,而是在坡面上发生局部失稳破坏。针对黏聚力随深度线性变化的非均质边坡,引入黏聚力比例因子,推导了坡顶局部荷载作用下非均质边坡极限分析上限法相关计算公式,建立了安全系数与滑裂面起始角、终止角以及临界高度的关联函数,将理论公式转换为多元函数的极小值问题,并给出最优解。主要分析了比例因子和局部荷载对边坡稳定性的影响,结果表明:比例因子对安全系数和滑裂面临界高度影响显著;坡顶局部荷载主要控制着边坡的破坏范围,对边坡的安全系数同样有着一定的影响。     

基于弦高控制变量的边坡稳定分析方法

针对传统圆弧法边坡稳定分析中控制变量取值范围难以确定的问题,提出以弦高及上下交点X坐标值作为圆弧的控制变量,分析了各控制变量与安全系数之间的关系,据此提出筛选法搜索最危险滑弧,并通过算例进行了验证．     

和谐家园滑坡稳定性分析

分析了和谐家园滑坡地质条件和水文条件,采用圆弧滑动法和Geoslpoe对边坡稳定性进行分析。     

基于二阶锥规划的边坡稳定上限有限元分析

边坡稳定上限极限分析通常采用三节点三角形单元,并对屈服准则线性化,因而其计算精度较低。针对此问题,基于六节点三角形单元和二阶锥规划,假设材料严格满足Mohr-Coulomb屈服准则并考虑孔隙水压力与地震荷载的作用,发展了一种应用于边坡稳定性分析的上限有限元法,扩大了上限极限分析的应用范围。根据上限定理,在满足屈服条件、流动法则、功能平衡以及相应的边界条件的基础上,将边坡稳定的上限分析形成二阶锥规划数学模型,并用先进的内点法进行求解。通过2个算例的计算分析,并与已有计算方法进行对比,验证了本文方法的正确性与可行性,并表明该方法的计算结果并不明显依赖于有限元网格的密度,且材料内摩擦角较大时,仍具有较高的计算精度。     

非线性条件下加筋土边坡上限法的研究

大量的工程实践证明,岩土材料的屈服条件呈现非线性,且越是高地应力地区这种趋势越明显,但目前基于非线性的加筋土边坡稳定性分析的研究还较少。采用非线性摩尔-库伦屈服条件,以极限分析上限法为基础,研究边坡稳定性问题。引入新的强度参数c_t和φ_t,以对数螺旋线为破裂面对非加筋土和加筋土进行研究,推导了非加筋土坡稳定性系数N_s、安全系数F、非加筋土极限坡高H₁和加筋土坡极限坡高H₂的计算公式。在算例中采用MatLab程序进行计算,得出了较好的结果。总结了非线性参数m对抗剪强度指标参数c_t和φ_t的影响,即随着m值的增加,φ_t值逐渐减小,而c_t的值则先增大后减小;同时也得出了当其他条件不变时坡角β越大,边坡的极限坡高H越小的结果。     

基于多边形最佳平方逼近形式的边坡稳定上限有限元法

边坡的极限分析上限法具有较严谨的理论基础和物理意义,且可以在得到安全系数的同时找到最危险的临界失稳速度场,因此具有较广阔的应用前景。针对目前上限有限元法中被广泛采用的外切多边形逼近摩尔库伦屈服圆所带来的收敛速度慢的缺点,放松边坡内任一点需严格满足上限性质的要求,将多边形采用最佳平方逼近的形式逼近屈服圆,并系统地推导出了最佳平方逼近形式的上限有限元法的整个计算模型。算例表明该方法不仅继承了外接多边形从上方逼近解析解的优点,而且采用较少的多边形边数即可得到较为精确的结果,收敛速度大大提高。     

改进最小势能法与Bishop法边坡稳定计算对比分析

最小势能法是边坡稳定性分析的新方法,而滑面上储存的剪切势能是滑体系统总势能不可或缺的一部分,因此针对任意形状滑面,提出一种考虑滑裂面上剪切势能的最小势能法。为验证改进后最小势能法的合理性,将其与Bishop法从理论以及算例方面进行了对比分析。结果表明：改进后的最小势能法是合理且可行的,可以用于边坡稳定性的评价;最小势能法无需划分条块及迭代,分析计算过程简洁,相比Bishop法有一定的优势,便于在工程中推广应用。     

寒区土质边坡冻融滑塌影响因素的研究

目前研究寒区土质边坡冻融滑塌的方法很多,大多没有考虑坡端阻力的影响。基于块体的极限平衡理论,在假定春融期边坡的滑移面为平行于坡面的平面且滑动体下部受坡端阻力作用的条件下,用极限平衡法推导了寒区土质边坡冻融滑塌安全系数的解析表达式,并讨论解析式中的各项参数对边坡稳定性的影响,表明春融期粘聚力c对边坡安全系数的影响显著。通过对工程实例的计算分析,比较了理论公式和数值模拟计算结果的差异,证明了理论公式可以应用于实际工程之中,对春融期土质边坡滑塌治理有很好的指导意义。更多还原