基于有限元修正节理岩质边坡稳定性计算的解析解

采用有限元方法探讨在人工开挖或自然侵蚀环境下,岩质边坡体内应力场的变化及节理发育形成机理,并采用有限元强度折减法对后缘具有张节理边坡的稳定性影响因素进行敏感性对比分析,进而得出具有非贯通节理边坡稳定性计算的修正解析解。结果表明:卸荷及风化作用导致边坡体由表及里出现应力重分布及应力集中的现象,使边坡后缘由顶部向下发育一簇竖直向下或略向临空面倾斜的张节理,当张节理与下部的缓倾剪节理贯通时,边坡发生破坏;边坡稳定性最敏感的影响因素为受剪节理的倾角及贯通度,其次是节理的强度参数;可将工程中较难调查的节理贯通度转化为节理的强度参数来等效表达,并根据Mohr-Coulomb强度准则推导得到适用于具有非贯通节理的岩质边坡稳定性的修正解析解。     

黄水河岩质边坡的稳定性分析

以四川省芦山县黄水河岩质边坡为例分析,采用赤平投影法进行了初步的判断,根据赤平投影平面图进行简单的定性的地质分析。针对边坡的稳定性,采用部分强度折减法,定量计算出边坡的整体稳定性系数。结果表明:以赤平投影法分析的黄水河岩质边坡处于基本稳定状态,仅能确定边坡局部变形情况,以此来界定整体的稳定性情况;采用部分强度折减法,可以更好地描述出黄水河岩质边坡渐进破坏过程,并根据临界点的不同位置,得到不同情况下的稳定性系数。     

确定岩质边坡地震安全系数的新方法

地震作用下岩质边坡安全系数是一个随时间变化的函数,如何依据岩质边坡安全系数时程给出边坡在地震作用下的稳定性评价指标,这是一个尚未很好解决的工程难题.基于显式波动有限元方法,给出了岩质边坡动力安全系数时程的计算方法,并引入可靠度的概念,提出了新的边坡动力稳定性评价指标-可靠度动力安全系数,给出了相应的计算方法,即边坡的可靠度动力安全系数等于边坡安全系数时程的平均值减去边坡安全系数时程的标准差与工程可接受的可靠度的乘积,使边坡的动力稳定性评价与工程可接受的风险紧密结合起来.将其应用于某岩质边坡,并与拟静力法的结果进行了比较.结果表明,所提出的边坡动力稳定性评价指标能够较好地考虑工程风险,其计算方法是可靠的,可直接应用实际工程.     

岩质边坡稳定性的工程地质研究

本文首先阐述了岩质边坡的破坏模式,接着对公路岩质边坡失稳的防治措施进行了探讨。     

临河岩质边坡地震抗倾覆稳定性拟动力分析

基于拟动力法推导出不同工况条件下临河岩质边坡地震抗倾覆稳定安全系数计算公式。通过参数分析,研究不同岩体放大系数下,水平和垂直地震力、张裂缝积水深度、边坡超载、锚固效应、流水淘蚀等对岩质边坡地震抗倾覆稳定性的影响,研究表明,不同工况下,张裂缝积水深度、水平地震力、流水淘蚀不利于岩质边坡地震抗倾覆稳定,但竖向地震力、锚固力、锚固高度、坡顶超载等有利于岩质边坡地震抗倾覆稳定;随着岩体放大系数的增加,水平地震力、竖向地震力对岩质边坡抗倾覆稳定性的影响增大,坡顶超载、张裂缝积水深度、锚固应力、锚固高度、临河水位对岩质边坡抗倾覆稳定性的影响减小,而锚固倾角、坡脚淘蚀高度对边坡抗倾覆稳定性的影响基本不变。     

水平地震作用下阶梯式复杂土层边坡动力响应及稳定性分析

针对一阶梯式复杂土层边坡,采用人工修正的加速度时程作为地震输入条件,引入三量放大系数对土坡坡面质点进行地震时程响应分析,并采用Newmark滑块分析法和有限元动力时程分析法计算其稳定性.计算结果表明,在水平地震波作用下,阶梯式土坡坡面质点的水平位移和水平速度随距坡脚的沿坡面距离的增大而增大,且最大值都出现在坡顶,地震加速度放大系数呈不规则分布,受地震累积效应影响,土坡坡面质点三量响应滞后于地震波谱变化;拟静力法计算的安全系数偏保守,有限元动力时程分析法和Newmark法计算后通过处理的各项安全系数结果相近.     

节理岩质边坡稳定性分析及其工程应用

采用有限单元法对含节理岩质边坡进行应力应变及稳定性分析,得到边坡岩体的应力分布及变形特征;通过强度折减,得到边坡的稳定安全系数以及可能的最危险滑动面;了解边坡破坏的主要控制因素及破坏过程.以某水电站坝轴线处岩质高边坡为例,采用有限单元法对边坡进行了稳定性分析.结果表明:对于含节理的岩质边坡,有限单元法可以分别研究岩块和节理的屈服情况,为分析边坡可能发生的破坏形式及破坏过程提供依据;通过工程实例验证了有限单元法在节理岩质边坡稳定性分析中的可行性.对于大型工程的含节理岩质高边坡,采用有限单元法分析其稳定性,并与刚体极限平衡方法的计算结果进行对比,能够更好地反映边坡的变形及稳定状态.本研究成果对类似边坡工程具有一定的借鉴作用.     

岩质边坡楔形体破坏的稳定性分析

为了更准确地判断岩质边坡发生楔形体破坏时的稳定性,利用极限平衡原理,分析楔形体受力的平衡条件,推导得出了楔形四面体的安全系数.通过对典型边坡计算分析,得出边坡稳定系数.该方法适用性强,计算简单,结果与工程实际相符,可以在工程实践中推广应用.     

节理岩质边坡破坏过程的PFC2D数值模拟分析

边坡破坏后的运动过程及运动距离预测可以为灾害危险性区划、风险评估等提供定量分析依据,可以为灾后重建规划以及地震区工程建设提供指导.节理岩质边坡的破坏和其后的运动过程非常复杂,没有理论方法可以对这一过程进行合理的描述,而数值模拟方法是研究这一问题的有效途径.采用颗粒流程序PFC2D对节理岩质边坡的破坏和运动过程进行了研究,分析了关键参数对结果的影响,得出了破坏后的堆积形状和最终的运动距离.研究结果表明,颗粒流程序不但可以描述岩石等连续介质,而且可以描述节理岩体以及碎屑等不连续介质,是研究岩质边坡破坏运动的有效方法.     

节理岩体的动力响应分析及工程应用

节理岩体经常受到地震、爆破等动载荷的作用,在运载荷作用下的稳定性经常是结构安全的关键。只有对节理岩体的动力响应有本质的理解,才有可能对岩体工程的动力稳定性进行合理的评价。在常规离散元法的基础上提出了动力离散法的思想及计算法,并编制了计算程序DDEM,最后给出了该方法在岩体动力学中的应用实例。     

某反倾向岩质边坡地震稳定性数值模拟

以雅泸高速公路K136＋150～K136＋300 m段反倾向岩质边坡为例,采用基于离散元法原理的计算软件——UDEC,在充分研究边坡工程地质条件的基础上,模拟研究了反倾向岩质边坡在地震作用下的变形破坏机制及失稳破坏模式,进而分析了边坡的稳定性。结果表明：边坡在地震作用下其变形破坏是＂岩体松动→倾倒→崩塌＂的过程,此过程经历的时间较短,往往是在振动持时内完成。     

地震力作用下的黄土边坡稳定性分析

地震过程中,最大峰值加速度是一个随机量,不宜作为地震动特性的标志,因此,利用均方根加速度,计算相应的地震力,然后根据正弦函数曲线把地震力加载在不同土层的黄土边坡中.对黄土边坡在地震力作用下的安全性进行比较研究,为黄土边坡抗震设计提供参考依据.     

岩质高陡边坡稳定性分析

高边坡稳定性分析是一项复杂的系统工程问题,涉及地质、水文、地理条件等各种因素,目前有多种分析方法,但这些方法都存在计算过程复杂、计算量很大的问题。以实际边坡为例,采用赤平极射投影法和圆弧图表法分析某岩质高陡边坡,减少大圆弧滑动法分析所需要的大量计算,初步评价其稳定性,为该边坡后续的详细稳定性分析提供参考。实例分析结果表明该方法大大地简化了计算,最后针对一些具体情况给出了具体建议。     

节理岩体弹塑性动态有限元分析

　Aim　To study the elastic-plastic dynamical constitutive relations about a jointed rock mass under explosion load and its computer simulation. Methods Stress history is taken into account and stresses will follow changes in time during a period of explosion load. According to the principle of static force balance, the corresponding nodal concentrated force is calculated and the nodal displacement is counted. The elastic-plastic dynamic finite element equations are thus obtained. Results A finite element method is given for a jointed rock mass under explosion load. Conclusion The problem of large plastic deformation for jointed rock mass on blasting was efficiently resolved through dynamic finite element analysis and the range of damages by blasting simulated, and this pushes forward the problem to engineering practice.     

青岛海湾大桥地震作用下的车桥动力响应研究

针对桥梁因车辆振动引起的疲劳开裂导致刚度下降而下挠增加等问题,本文以青岛海湾大桥大沽河桥段为例,运用振型叠加法对桥梁有限元模型进行时程分析,计算在地震作用下车桥系统的动力响应。结果表明,考虑地震作用时,位移时程曲线波动性较明显,且位移相对较大。考虑地震波后的加速度时程曲线比未考虑地震波时的波动性大,且加速度明显增加,可见地震波对车桥系统的动力响应影响很大,考虑地震波时的时程曲线波动性较不考虑地震波时明显;考虑地震波的作用后,随着速度的增加,桥梁的动挠度明显减小,这是因为车辆速度较小时,车辆在桥梁上的作用时间变长,同时车辆与地震共同作用的时间变长,在地震波的持续影响下,桥梁的动挠度增加;随着车辆数目的增加,桥梁的动力响应随之增大。该研究对青岛海湾大桥的抗震设计有重要的理论意义。     

波浪和地震作用下高桩承台-土-结构动力响应

利用有限元软件ANSYS模拟高桩承台-土-上部结构在波浪和地震共同作用下的内力和变形,采用Morison方程计算波浪力,并对结构水平方向输入El-Centro波进行模拟,根据时程曲线分别选取初始状态和正负加速度最大状态对结构进行研究,研究了桩基础在波浪和地震共同作用下的位移、弯矩、剪力以及轴力的变化,并与地震单独作用下的结构动响应进行了对比分析。分析结果表明,在波浪和地震共同作用下,前排桩所受弯矩最大,同时,桩顶的受力最危险;桩顶轴力分布表现出角桩最大、中间桩最小的分布特征。当波浪力和地震力方向一致时,桩顶位移增大,桩身弯矩和桩顶剪力也随之增加;反之,当波浪力和地震力方向相反时,则桩顶位移减小,桩身弯矩和桩顶剪力也随之减小。     

沉积岩地区高边坡稳定性分析

在大量的野外地质调查工作基础之上,采用赤平投影法分析了沉积岩地区岩石高边坡的潜在破坏模 式,并运用极限平衡法计算边坡在此潜在破坏模式下的稳定性,对安全储备较低的采石场边坡提出削坡方案,同 时配合有限元法对边坡的稳定性进行了分析和评价,指出岩层层面是影响沉积岩地区高边坡稳定性的最不利结 构面,是调查和研究的重点。     

强震下岩质边坡可靠度动力安全系数的确定

将天津地震波输入到岩质非均质边坡模型中,运用ANSYS大型通用软件对其进行时程动力分析。通过通用后处理器进行编程处理,获得边坡的动安全系数分布云图,得到动安全系数。结合可靠度理论,提出可靠度动安全系数的概念,给出了强震作用下的岩质边坡动安全系数稳定性评价指标的计算方法。并对动安全系数分布云图上显示的动安全系数进行稳定性评价。结果表明:边坡可靠度动安全系数能够较好地考虑工程风险,是可靠的。     

轻轨列车和地震作用下公轨两用桥的动力响应分析

针对跨座式单轨列车过桥时行车的舒适性、安全性及桥梁结构完整性问题,本文以重庆菜园坝公轨两用桥为例,分析了轻轨列车和地震作用下公轨两用桥的动力响应,建立了桥梁结构的三维模型,并将轻轨列车荷载进行了适当的简化,通过特征值分析获得了桥梁结构的模态及频率,分别考虑了地震和移动荷载单独作用下桥梁结构的动力响应,并考虑了两种作用同时存在时桥梁结构的动力响应。分析结果表明,轻轨列车荷载对桥梁结构局部性能影响比较大;车速的提升对桥梁结构的振动影响并不显著;地震作用与移动荷载单独作用下引起桥梁结构的振动存在耦合。该研究对地震作用下公轨两用桥的运营安全及设计具有现实指导价值。