基于改进动态规划算法的堆积体边坡稳定性分析

引入图论的概念,将堆积体边坡稳定性分析中搜索最危险滑动面及计算安全系数问题转化为图论中求最短路问题。对动态规划算法进行改进,给出改进动态规划算法的基本方程,利用改进动态规划算法解决图论中求最短路问题,建立基于改进动态规划算法的极限平衡有限元方法。通过一个算例对该方法进行验证,计算结果与推荐答案基本一致,说明该方法适用于堆积体边坡稳定性分析。将该方法用于溪洛渡水电站左岸谷肩堆积体边坡稳定性分析,研究表明,计算得到的最危险滑动面和安全系数与极限平衡法的计算结果基本一致,工程应用效果良好。     

某滑坡强度参数反演与稳定性分析

滑坡稳定分析时抗剪强度参数的选取对稳定性判断有决定性作用。本文针对有滑坡征兆的边坡,先利用地质力学分析初步判断边坡的安全系数,然后利用数值模拟获得应力场,再采用混沌粒子群优化算法搜索滑面,发展了基于滑坡征兆的边坡稳定分析方法,通过工程案例探讨了该方法的应用。结果表明:合理的安全系数假设与工况调查是进行稳定性反演的前提;采用极限平衡有限元方法计算边坡安全系数能够逼近地质判断结果、临界滑动面位置也基本一致,但由于采用变形协调方法计算应力场,滑面法向、切向力更加符合实际;采用所提方法分析工程实际时与现场勘察结果可相互对照分析,能令结果更为合理。     

程家坝滑坡形成机制及稳定性分析

程家坝滑坡位于荥经县龙苍沟镇经河村红光组,在分析该滑坡的地质背景条件及触发因素的基础上,对滑坡变形机制进行了分析,确定了该滑坡为一崩塌堆积体牵引式滑坡,且滑面同时受基覆界面、堆积体内部粉质黏土夹层层位和地下水位控制;并采用定性分析和定量计算,对该滑坡进行稳定性评价,确定了滑坡沿公路外侧临空面剪出的可能性不大,其他潜在滑面均存在失稳的可能;并在此基础上提供了治理方案建议,可为崩塌堆积体滑坡稳定性分析及治理措施的制订提供一定的借鉴。     

梨园水电站下咱日堆积体稳定性分析

以梨园水电站坝前左岸分布的大规模下咱日堆积体为例,通过分析堆积体物质组成及堆积体与基岩接触面的物理力学特性,确定堆积体的边界条件,并初步判定其可能的变形及破坏模式。以此为基础,采用三维极限平衡方法对沿堆积体与基岩接触面的假设滑面及由二维极限平衡分析出的最危险滑弧拟合出的三维空间滑面进行了分析,确定了不同滑面的安全系数。根据有限元三维分析成果,基于位移梯度理论提出了堆积体三维滑面确定方法,分析方法能够搜索任意形式滑面,同时兼顾考虑堆积体的三维效应。分析表明各工况下堆积体稳定性均能满足要求,计算成果为工程设计提供了重要参考。     

大坝边坡概率最危险滑面搜索的一种算法

在大坝边坡稳定性分析中,如果把岩体参数都作为定值来处理,可以通过计算最小安全系数来搜索到边坡的一个最危险滑面,称之为确定性最危险滑面。若把岩体参数作为随机变量来处理,通过计算最小可靠指标也可以搜索到另外一个最危险滑面,称之为概率最危险滑面。许多学者在研究中把这两个滑面作为一个面来处理,但实际工程中这两个面却不一致,通过对岩体不确定力学参数进行合理的组合及弱化,研究了这两个滑面之间的关系,提出了一种用计算安全系数来搜索概率最危险滑面的方法。并通过工程实例验证了该方法的可行性,结果表明:这是一种实用有效的搜索边坡概率最危险滑面的算法。     

多层复杂滑坡的稳定性分析与支护选择

 工程中常见发育多层滑面的大型复杂滑坡，受工程边坡的改造和工程结构的作用其坡体结构与应力状态都发生改变，原有的滑面可能不再是最危险滑面，而会在原滑面的基础上形成新的最危险滑面，目前工程中对此关注不多。提出指定剪出点的稳定性核算方法，假定工后滑坡中的最危险滑面为新生滑面与原滑面的组合滑面，采用一种新的搜索方法确定坡面各点的安全系数，据此对多层复杂滑坡进行稳定性分析，在此基础上进行滑坡的支护选型并确定合理的支护设置位置，以实际工程为例详细论述该方法的应用步骤，并提出大型滑坡的支护设置原则，研究结果对大型复杂滑坡的支护选型和设计有一定指导意义。     

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。     

基于模拟退火算法的边坡临界滑面搜索方法

 总结一般情况下滑动面应该满足的基本规律,这些规律在进行滑面优化时对临时产生的滑面起到约束作用。利用非线性有限元法得到坡内真实应力场,将模拟退火算法这一人工智能型非数值优化方法与边坡稳定的有限元方法相结合,探讨基于有限元分析方法的边坡最小安全系数及任意形状临界滑动面的搜索技术。针对临界滑面的搜索过程中,随机生成的初始滑面或试算滑面难以满足滑面几何约束条件这一缺陷,采用动态搜索域的概念,使变换过程局部化,计算效率大为提高。计算的结果表明：该算法找到全局最优解,并且真实再现某些情况下,圆形或其他非圆形式的临界滑动面。     

抗滑桩滑坡推力分布形式的计算确定

针对现有工程中仅能根据滑体的岩性近似确定滑坡推力分布形式为三角形、矩形或梯形的现状,提出了基于定点剪出稳定性核算为基础的滑坡推力分布形式分析计算方法。该法假定自指定点剪出的潜在滑面由部分原滑坡滑面和通过指定剪出点的圆弧面组合而成。首先核算定点剪出滑面的稳定性,得到通过该点潜在滑面的最小安全系数,若该稳定性系数小于设计安全系数,则按照Janbu法计算设计滑坡推力。自上而下逐点计算滑坡推力,获得全桩若干点处的滑坡推力以后,可以得到相邻两点间的滑坡推力增量,据此按照自上而下的次序确定桩身滑坡推力的分布形式。     

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。     

不平衡推力法的弹塑性有限元改进

结合杭金衢高速公路K111碎石土滑坡工程实例,研究如何使极限平衡法与有限元法有机结合应用于边坡稳定性计算和分析中,以及碎石土边坡稳定性系数与滑动面抗剪强度发挥程度的关系。研究结果表明,可以采用弹塑性有限元边坡稳定性极限分析法,得到边坡接近破坏状态时滑坡体的塑性变形破坏区,然后据此确定边坡的滑动面;通过野外工程地质勘探揭示,该法确定的潜在滑动面与实际滑动面基本相符;可根据极限状态下塑性应变值的大小确定滑面带上不同抗剪强度取值段,采用全面考虑滑面上岩土体抗剪强度不同发挥程度的不平衡推力法计算碎石土边坡的稳定性系数;采用该方法进行碎石土边坡稳定性分析能更加真实地反映边坡所处的实际状态。     

基于禁忌搜索和有限元的边坡稳定分析方法

与极限平衡分析方法相比,采用有限元分析边坡稳定性具有一定的优点,通过将有限元分析与禁忌搜索结合,计算边坡安全系数并同时确定其对应的最危险滑动面,既发挥了有限元在数值分析方面的优越特性,又利用了极限平衡的思想,同时,还充分展拓了禁忌搜索的全局搜索能力.算例分析表明,该方法是可行的,在边坡稳定性分析中具有很好的应用前景.     

石榴树包滑坡机制的有限元分析

石榴树包滑坡是黄蜡石滑坡的组成部分。利用基于位移控制技术的有限元法对滑坡机制进行了分析，展示了Katona接触单元在模拟滑面时的应用。作为对比，还设置了另一计算方案，在此方案中，将整个滑体的力学参数都取为滑带的力学参数，同时，将滑体和基岩之间的界面作为普通的岩性分界面。计算结果表明，两种不同的连接形式的安全系数相近，但失稳机制却不同，从而证实了边坡的稳定性是由滑带的性状控制的。对于常规有限元法所求得的安全系数与经典的极限平衡法的安全系数之间存在较大差异的原因也进行了分析。     

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。     

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。     

膨胀土边坡物理模型试验研究

进行了一系列压实膨胀土的大型静力模型试验,对边坡土体吸湿后的含水率、膨胀变形等进行了实时监测。试验成果显示,膨胀土边坡浅层土体吸湿后其含水率场分布不均匀,干湿分界面处土体易由于不均匀膨胀变形而导致局部剪切错动,并随水分在坡体内的迁移,局部滑动面逐渐向边坡纵深扩展,在不同深度、不同部位形成多重剪切滑动面,最终导致边坡整体塌滑。针对静力模型试验进行了考虑膨胀性的非线性有限元计算,比较了边坡自重条件下和吸湿后应力场的变化,可知吸湿引起顺坡向正应力在干湿分界面处变化剧烈,剪应力明显增大,强度折减法得到的模型试验边坡安全系数仅0.92。研究成果表明：影响膨胀土边坡浅层稳定性的最根本原因并非膨胀土的超固结性或裂隙性,而是土的胀缩特性。     

利用有限元强度折减法分析岩质边坡的稳定性

基于有限元强度折减法,利用ANSYS有限元软件,对岩质边坡在地应力作用下进行了稳定性分析。选用D-P屈服准则,以边坡的位移计算不收敛及塑性区贯通作为边坡失稳判据,得到边坡的安全系数及破坏滑动面。通过与成熟的极限平衡法做比较,证明边坡稳定性安全系数是合理的,从而也说明强度折减法在岩质边坡稳定性分析中的优越性。     

堆积体滑坡稳定性的实时定量评价法

 介绍一种以钻孔倾斜仪深部变形监测为基础的评价堆积体滑坡完整性程度(破坏程度)的完整性指标Si(破坏性指标Sf)的方法,该方法可以在施工过程中根据孔口累计变形中滑带和滑坡体累计变形的各自变化关系计算出Si和Sf指标值,实时定量评价滑坡施工过程中滑带自下而上渐进破坏过程中稳定性的变化。破坏采用相对变形峰值标准,根据这种破坏标准可以看到,滑坡以滑带破坏为标志,滑带破坏则以滑带上盘破坏为标志。滑坡完整时对应Si = 1,Sf = 0;滑坡完全破坏时Si = 0和Sf = 1,不同破坏程度对应于[0,1]之间的某一值。工程实例表明,该方法不仅行之有效,而且非常方便。     

蠕滑型边坡动态稳定性系数实时监测及其位移预警判据研究

 滑坡的蠕滑位移过程本质上就是滑坡岩土体的损伤变形演化过程。因此,在系统分析蠕滑型边坡不同蠕滑变形阶段的变形演化特征与损伤破坏机制基础上,运用损伤力学基本原理,探索和揭示边坡蠕滑变形与其稳定性系数的相互内在联系,确定边坡的蠕滑位移与其坡体损伤变量及其稳定性系数的定量关系,并依此建立基于边坡蠕滑位移参数确定其动态稳定性系数的方法;同时,依据位移–时序曲线切线角速率和加速率参数变化规律,研究和确定基于安全系数的边坡稳定性位移监测预警判据 和边坡安全稳定预警时间 。最后,以典型鸡鸣寺滑坡为例,运用蠕滑型边坡动态稳定性系数与位移监测预警判据,对该滑坡的稳定性演化过程进行后验分析与评价,并同时与斋藤迪孝法预测结果进行对比,其分析评价结果与该滑坡实际稳定演化规律基本吻合,表明所提出和确定的有关位移监测预警判据参数,在蠕滑型边坡的稳定性评价与预测中具有一定的实用性和有效性。