对“土坡稳定的有限元塑性极限分析上限法研究”的讨论

1引言贵刊2004年11期王均星、王汉辉、吴雅峰先生的文章“土坡稳定的有限元塑性极限分析上限法研究”(以下简称文[1])指出:“本文在Sloan[2,3]提出的有限元塑性极限分析上限法基础上对约束条件加以改进,基于虚功原理和有限元等效结点载荷的思想,建立起超载系数(极限荷载)和强度储备系数(安全系数)为目标函数的线性规划摸型。借助线性规划求解边坡稳定问题”。拜读全文后,有如下几点望与文[1]作者商讨。2安全系数文[1]在概述中指出“后者(注:有限单元法)虽然能给出边坡应力场与位移场,却无法给出明确的安全系数。在工程上多作为边坡稳定参考…     

土坡稳定的有限元塑性极限分析上限法研究

系统地介绍了结构塑性极限分析的原理和方法。借助有限单元法和线性规划，运用塑性极限分析的上限法可求解土坡的极限承载力和安全系数，同时分析了该法的困难所在。以一经典土坡的稳定性作为算例，讨论了屈服条件近似对精度的影响和边坡土体容重对极限荷载的影响，论证了本方法的正确性。算例表明该方法具有较高的精度。     

土工格栅均布加筋土坡稳定性分析的上限解法

根据塑性极限分析理论，考虑格栅的加筋效应，对土工格栅均布加筋土坡的稳定性进行了上限解法；由此，确定了格栅加筋土坡临界高度的上限和稳定数。井与无加筋情况下边坡的计算结果进行了对比分析；通过变动参数，计算分析了格栅加筋土坡坡角、表面坡角、土的内摩擦角及格栅抗拉强度对加筋土坡临界稳定数的影响。     

双平行圆形隧道稳定的塑性极限分析上限解

从塑性极限分析上限法的基本原理出发，通过分析单圆形隧道4种类型垮落机制所获得的稳定率上限解，构建黏土层中双平行圆形隧道的垮落机制，阐述双平行圆形隧道稳定与垮落间的临界稳定分析过程，导出浅土层中双平行圆形隧道稳定率的上限方程。该方程根据隧道间不同距离，综合两隧道重叠（单隧道）、两隧道相接触、相互影响的双隧道以及互不影响的两单隧道的稳定特征。通过该方程进一步讨论土重对双隧道稳定率上限解的影响。最后，由离心模型试验结果证实其上限解的正确性。     

土坡稳定的非线性极限分析

本文在非线性破坏准则下应用上限极限分析法研究土坡稳定问题,将上限分析法和极限平衡法相结合得到一个最小的上限解。分析中还引入地震系数,用以研究地震条件下的土坡稳定.求解时采用较为简便的逆解法,分析结果以坡度系数的形式表示土坡临界高度。本文分析了强度参数和地震系数对土坡稳定的影响,分析结果与文献中报导的数量不多的离心模型试验结果相比,较为接近。     

土坡稳定的参数敏感性分析

介绍了土坡稳定分析的基本方法有毕肖普法和杨布法安全系数的定义方法,用毕肖普法和杨布法对一土坡进行分析研究,对土坡稳定的参数敏感性进行了研究,得出了一些有益的结论,对土坡稳定分析有一定的指导意义.     

考虑孔隙水压力的土坡稳定性的刚体有限元上限分析

采用一种结合刚体有限元与极限分析上限法来求解边坡稳定性问题的新方法。借助刚体有限单元离散计算区域并构造运动许可速度场 ,利用传统的安全系数作为评价边坡稳定的定量指标。水对边坡的影响作用可通过虚功方程表现出来 ,将孔隙水压力当作外力荷载做功。在满足屈服条件、流动法则、虚功方程以及相应的边界条件的基础上 ,引入非线性数学规划方法求解最小安全系数     

土坡稳定的可靠度研究

介绍了土坡稳定可靠度分析的蒙特卡洛法和一次二阶矩法，确定土坡稳定的极限状态方程，用蒙特卡洛法和一次二阶矩法对一土坡进行分析研究，并对土坡稳定的可靠度进行了探讨，得出了一些有益的结论，对土坡稳定的可靠度分析有一定的指导意义。     

土坡稳定分析的有限元追踪法

本文采用有限元追踪分析方法,考虑破裂点的应力迁移,对土坡稳定这一传统问题进行了研究。将土坡是否稳定与应力状态联系起来,最后探讨了土坡失稳的机理,并提出了确定滑动面空间位置的方法。     

基于非线性破坏准则的土坡稳定有限元上限分析

材料的非线性破坏准则是指材料的强度与应力相关,因此描述材料强度的前提是应力已知。现有土坡稳定的上限极限分析方法由于无法确定土坡内的应力分布而无法采用非线性强度准则。论文基于Mohr-Coulomb屈服准则和有限单元法,将边坡稳定上限极限分析形成标准二次锥规划数学模型,并转化为对偶问题的“静力形式”进行求解,从而可以确定边坡内部的应力分布,进而使用迭代的方法确定材料在非线性破坏准则下的等效剪切强度,最终得到问题的上限解。通过两个算例的计算分析,并与已有计算方法进行对比,验证了所提出方法的正确性,得到的上限解也更为严格、精确。     

加锚岩质边坡稳定性评价的极限分析上限法研究

基于极限分析上限法的基本原理,考虑岩石锚杆的支护效应、地震作用力和裂隙水压力的影响,提出加锚岩质边坡稳定分析计算模型。通过该岩质边坡极限分析上限法计算模型,可以将滑体按照滑裂面和侧向结构面离散为不同的滑体单元,并可构建一个机动许可的速度场。根据相关联流动法则和位移协调条件,相邻滑体单元的移动不能导致它们重叠或分离,进而可以得到应变速度场的数学表达式。应用该计算模型,不仅可以合理计算出由滑体自重、地震力、裂隙水压力和锚固力所做的外力功率,而且可以得到产生于滑体底滑裂面和侧向结构面的内能耗散。根据滑体处于极限状态时两功率相等(虚功率方程)的条件,可以推导得到加锚岩质边坡的极限分析上限法稳定系数计算公式。通过典型算例的稳定性分析计算表明,考虑裂隙水压力和地震作用力的边坡稳定系数将会减小,而合理加锚后稳定系数将会得到提高。     

降雨条件下边坡稳定性有限元分析

先以渗流-应力耦合分析求出,降雨入渗条件下边坡的应力、位移、孔隙水压力等情况;再以重度增大法为依据,结合非饱和土强度理论,求出边坡破坏时的极限荷载因子.结果表明,降雨人渗情况下,由于孔隙水压力的改变,边坡极限荷载因子显著减小,稳定性显著降低;随降雨强度或持续时间的增大,稳定性降低.     

滑坡加固系统中沉埋桩的有限元极限分析研究

采用有限元强度折减法，针对一边坡工程实例进行沉埋桩单桩加固边坡的有限元极限分析，研究了桩长、桩位与潜在滑面、边坡的安全系数及桩身内力之间的关系，研究了边坡滑体与滑带强度之间不同的比例关系与桩长、边坡安全系数的关系。研究结果表明，沉埋桩设在合适的位置上采用较短的桩就可使边坡达到设计要求的安全系数，桩身内力也较全长桩降低，表明沉埋抗滑桩具有良好的应用前景，但是也受到边坡次生滑动面的位置、滑体与滑带强度比例以及桩位置等因素的制约。沉埋桩加固边坡设计中若不考虑这些制约因素，有可能导致工程失败。     

关于有限元边坡稳定性分析中安全系数的定义问题

在边坡稳定性分析的极限平衡法中存在3种安全系数的定义:定义1将安全系数定义为剪切强度比剪应力;定义2将安全系数定义为强度储备系数,当土体抗剪强度除以安全系数后,边坡将处于临界平衡状态;定义3将安全系数定义为沿某一特定滑面的抗滑力比滑动力。讨论了定义3与定义1之间的关系,给出了在进行有限元边坡稳定性分析时确定对应于定义3和定义2的临界滑面的统一算法,最后通过算例证明了一般情况下基于定义3所求得的安全系数和临界滑面不同于基于定义2所求得的结果,同时指出基于定义3的计算结果会表现出一些不合理的现象。     

顺层岩质路堑边坡稳定性有限元分析

路堑边坡稳定性分析是工程建设中的重要问题。在工程地质勘察的基础上,利用非线性有限元法,结合强度折减理论,采用有限元软件ANSYS对某顺层岩质路堑边坡的开挖变形进行数值模拟,分析了该顺层岩质边坡的变形破坏机制及其演变过程,为边坡的工程治理设计提供了合理的建议。     

坡顶超载下边坡稳定性极限上限分析

边坡的安全稳定目前仍是工程的重要问题。文中假定土体符合理想的弹塑性本构模型,建立了坡顶超载下的二级边坡计算模型,运用极限分析上限定理和强度折减法,确定边坡安全系数的上限解,同时探究边坡不同参数对安全系数的影响情况,结果表明坡顶超载的增大导致边坡安全系数的减小;边坡倾角越大,安全系数随坡顶荷载增大而降低的速度越慢;内摩擦角的减小和宽高比的增大,影响边坡安全系数逐渐减少;随着荷载至坡肩水平距离的增大,坡顶超载的影响不断减弱,当此距离足够远时,超载强度对边坡稳定性基本没有影响,说明坡顶荷载对边坡的稳定性影响具有一定的作用距离。分析结果对坡顶超载下的边坡稳定性评估及设计施工具有一定参考价值。     

边坡稳定有限元可靠度分析的有限步长迭代法

边坡稳定一阶可靠度分析的常用方法是验算点法,该方法在求解可靠指标时需要进行迭代计算。但是,对于边坡稳定的有限元可靠度分析,其功能函数形式常为高度非线性的,采用常规的验算点法可能会出现迭代计算不收敛、无法计算可靠指标的问题。将结构可靠度分析中的有限步长迭代法引入边坡稳定的有限元可靠分析,探讨有限步长迭代法中初始步长及步长调整系数的取值方法。在边坡的可靠指标计算方面,采用以基于滑面应力分析的弹塑性随机有限元理论为基础的方法。其中功能函数的形式是以考虑滑面方向的Mohr-Coulomb屈服准则来建立的;导数的求解采用的是基于增量切线刚度法及Aitken加速算法的偏微分法;边坡整体可靠指标取的是所有可能滑面的可靠指标的最小值。算例分析表明,将有限步长迭代法用于边坡稳定的有限元可靠度分析是可行的,该方法可保证在功能函数为高度非线性时可靠指标的迭代计算也能收敛,而且收敛速度较快,从而大大提高有限元可靠分析的计算速度。