接触面状态判据在重力坝深层稳定性分析中的应用

有限元强度折减法是分析重力坝抗滑稳定的常用方法之一,其计算所得安全系数与所选择的失稳判据密切相关。基于有限元强度折减法,提出一种以接触面状态作为失稳判据的方法,即将有限元模型中的滑动接触面全部处于滑动或脱开状态时的折减系数作为抗滑稳定安全系数。以某重力坝的两种深层滑动模式为例,分别建立三维有限元模型,采用接触面状态判别法进行稳定计算,并与剪力比例法、计算收敛性判据、关键点位移突变性和塑性区贯通性判据进行对比分析,证明所提的以接触面状态作为失稳判据的合理性和有效性,为重力坝抗滑稳定分析提供了一种新思路。     

基于数值流形元法的异步强度折减边坡稳定性分析

鉴于传统强度折减法中强度参数c、φ采用同一折减系数进行分析时无法反映不同强度参数的安全储备,同时考虑到数值流形元法具有很好的处理连续与非连续问题的优势,基于数值流形元法并结合异步强度折减法,采用位移突变和位移变化最大曲率判别准则编制相关数值流形分析程序,实现异步强度折减模拟边坡的失稳过程,并应用于边坡实例分析中。结果表明,边坡安全系数与折减系数比值之间存在相关性,随着折减系数比值K的增大,粘聚力c对应的安全系数Fc逐渐减小,而内摩擦角φ对应的安全系数Fφ逐渐增大。可见在数值流形元中考虑岩土体材料破坏过程的异步强度折减法能有效模拟边坡的失稳过程。     

饱和-非饱和非稳定渗流作用下岩质边坡稳定性分析

对岩质边坡在水位下降时坡体内的饱和—非饱和非稳定渗流和坡体稳定性进行了分析,渗流分析采用有限元法,坡体稳定分析采用有限元强度折减法。以塑性区位移突变作为边坡失稳判据,此时折减系数值即为坡体安全系数。以十里铺水库为例,对库岸岩体边坡进行了分析,并得出在水库水位降落影响下边坡的稳定安全系数随降落时间的增长而增大的结论。     

单滑动面岩质边坡数值计算影响因素分析

介绍了确定边坡稳定安全系数和判别边坡临界稳定状态的方法.为便于强度折减法与刚体极限平衡法进行比较,以典型单滑动面边坡数值计算为例,比较分析了滑动面材料屈服准则、自重应力场施加方法、计算模型单元网格尺寸和边界范围对边坡稳定安全系数的影响规律,提出了数值模拟建议,以提高已知滑动面岩质边坡数值计算的精度.结果表明,强度折减法较为合理,超载法在特殊情况下可能无法得到安全系数.     

岩体边坡形态对安全系数的影响

以双折线滑动面边坡为例,将FLAC3D软件作为数值计算工具,采用基于强度折减法的数值计算方法计算了不同滑动面几何形态下的边坡稳定安全系数,并与刚体极限平衡法的计算结果进行了比较。结果表明,滑动面上折线倾角和下折线倾角的变化对安全系数影响较大,而滑动面上折线高度的变化对安全系数的影响不太明显。     

基于残余位移增量判据的土石围堰边坡稳定性分析

针对有限元强度折减法在复杂水文地质环境下土石围堰边坡稳定性评价中效果欠佳的问题,引入残余位移增量判据,基于有限元强度折减法,考虑深厚覆盖层土石围堰不同水位下的渗流特征,通过计算坡面节点平均残余位移增量,获取边坡稳定系数,进一步通过位移增量分布图,探讨了围堰边坡潜在滑面位置及其形成机制。结果表明,在复杂水文地质环境下的土石围堰边坡稳定性评价中,残余位移增量判据相较经典失稳判据适用性更强。研究结果能够为工程实践提供指导。     

双安全系数动态局部强度折减法在边坡稳定分析中的应用

针对传统的强度折减法未考虑到边坡破坏过程中粘聚力和内摩擦角衰减速度的差异及边坡所有单元的强度参数均折减的问题,对边坡材料强度参数粘聚力和内摩擦角分别采用不同的折减系数,并根据屈服接近度判别标准,逐步调整折减区域,提出了边坡稳定分析的双安全系数动态局部强度折减法。实例应用结果表明,该方法能够较好地反映边坡破坏过程中粘聚力和内摩擦角衰减速度的差别,可模拟边坡失稳演变过程,得到的安全系数一般小于传统强度折减法和动态局部强度折减法。     

有限元强度折减法在土石坝边坡稳定分析中的应用

在指出传统边坡稳定分析方法的缺点和不足的同时,重点研究了有限元强度折减法的理论背景、突出优势、计算结果的影响因素、边坡失稳判据方法,探讨了该方法应用于土石坝边坡稳定分析中的可行性。采用摩尔-库仑屈服准则、非关联流动法则,在已知渗流场的前提下,基于有效应力原理逐步进行强度折减,直至满足力和位移不收敛的失稳判据,从而得到相应强度折减法的土石坝坝坡稳定安全系数。结果表明,无论是关键滑裂面位置还是最小安全系数,有限元强度折减法的计算结果与刚体极限平衡法的计算结果都相当接近,从而表明此法在土石坝边坡稳定分析中的可行性,拓宽了该法的应用范围。     

强度折减法在三维有限元边坡稳定分析中的应用

为研究强度折减法在边坡三维稳定分析中的适用性,选择已知滑裂面和未知滑裂面共4个经典算例,运用强度折减法求解其安全系数,并与既有的极限平衡法结果进行对比。计算结果表明,数值解与既有的极限平衡法解析解非常接近,模拟的滑动方向与理论假定亦基本一致。由此证明了强度折减法在三维有限元边坡稳定性分析中的适用价值,为解决工程计算问题提供了参考。     

基于强度折减的岩质边坡失稳判据的探讨

以锦屏水电站左岸某标段边坡为例,基于有限元强度折减法的基本原理和破坏准则,提出了综合特征点位移增量与折减系数增量的比值关系曲线与迭代次数突变准则编制有限元程序计算边坡的安全系数。计算结果表明,两种失稳判据较吻合,误差仅为1.3%,位移突变与收敛合理,该判据正确、适用。     

滑带控制型边坡地震稳定性分析

针对滑带控制型边坡动力稳定性问题,提出了一种基于滑带局部强度折减下的完全动力有限元分析方法,根据地勘资料在基岩和滑体间建立薄层单元模拟滑带,以滑带最后塑性屈服附近点作为整体安全系数关注点,以可能形成滑动通道的局部贯通点作为局部安全系数关注点,采用粘弹性人工动力边界,在静力折减应力场的基础上进行同等程度下的动力折减,根据关注点动力位移拐点进行动力失稳判断。实例应用结果表明,该方法合理、有效。     

某水电站顺层岩质高边坡稳定性地质力学模型试验研究

针对顺层岩质高边坡稳定性问题,提出了基于变温相似材料的降强法与倾斜抬升超载法相结合的综合法模型试验方法,推导了边坡稳定的地质力学模型综合法安全系数表达式,并将其应用到某典型顺层岩质边坡工程实例中,对其地质缺陷较集中的I5剖面开展综合法模型试验,获得了边坡的变形特征和破坏过程,揭示了边坡破坏模式为滑移-拉裂破坏,确定了边坡整体稳定综合法安全系数为KSC=1.526~1.575。     

基于双折减系数法的边坡动力稳定分析

鉴于传统强度折减法对岩土体强度参数(粘聚力和内摩擦角)进行等系数折减,难以真实反映岩土体稳定性的缺点,以某库岸复杂岩质边坡为例,运用大型有限元软件ADINA,建立边坡有限元模型进行动力分析,采用双折减系数法计算地震荷载作用下边坡的地震响应,研究粘聚力和内摩擦角的折减关系,得出了边坡的动力稳定安全系数,并与传统的强度折减动力分析法进行对比。结果表明,传统的强度折减动力分析法可能稍有夸大边坡的安全裕度;采用双折减系数法进行动力稳定分析可行且更合理。研究成果可为边坡动力稳定分析提供参考。     

基于有限元超载—折减综合法的重力坝深层抗滑稳定性分析

针对某混凝土重力坝坝基存在3层粘土软弱夹层可能引起坝基深层滑动问题,提出了有限元超载—折减综合法,利用ANSYS有限元分析软件构建了该坝溢流坝段深层抗滑稳定分析模型,通过关键点水平位移的变化判断坝基深层滑动失稳情况,进而求得坝基抗滑稳定安全系数介于3.00~3.25之间。与刚体极限平衡双斜面法及强度折减法、超载法相比,有限元超载—折减综合法所得抗滑稳定安全系数接近于前三者的平均值（3.02～3.32）,评价结果更偏于安全。     

基于有限元剩余推力法的岩质边坡抗滑稳定性分析

针对传统有限元应力代数和法忽略了滑裂面方向对安全系数的影响,导致计算结果出现较大偏差的问题,提出了加入滑裂面方向因素的有限元剩余推力法,即将计算得到的各滑裂面上的剩余力转换到第三滑裂面上,对第三滑裂面使用等安全系数法进行迭代计算,求得总滑面的安全系数,并通过改变第三滑裂面与水平方向的夹角搜寻最危险滑裂面。运用算例对有限元剩余推力法与传统有限元应力代数和法所得安全系数进行对比分析表明,剩余推力分析法所求得的安全系数比传统的应力代数和法更接近工程实际,且可以搜索到安全系数最小的滑裂面。     

某料场逆层岩质边坡开挖过程数值分析

为研究逆层岩质边坡在开挖过程中的各种响应与稳定性,建立某料场逆层边坡开挖有限元模型,分析该料场边坡在开挖施工过程中的位移、稳定安全系数和滑裂面变化趋势。计算结果表明,开挖对边坡上部岩体变形影响很小,对中部和下部岩体变形影响大;开挖过程中边坡稳定安全系数逐渐减小,开挖后边坡稳定性较好;随着开挖深度的增加,滑裂面上缘起点逐渐远离开挖面,而剪出口始终位于坡脚,以此确定了不同开挖深度的重点监测区域;可采用剪应变来描述料场开挖造成的岩体损伤,并将边坡损伤等级划分为3级。研究成果可为该料场后期施工过程中的稳定性监测和加固措施采用提供参考,也可为类似工程提供借鉴。     

基于改进有限元重度增加法的抗滑桩加固边坡稳定性分析

针对目前抗滑桩设计中存在的计算结果主观性较大,且常规的有限元重度增加法的计算结果偏大的问题,基于理论推导对常规有限元重度增加法进行了改进,并将该改进方法应用于某边坡工程中,建立了自然边坡三维有限元模型,计算了该自然边坡的整体安全系数,并与极限平衡法和强度折减法进行对比分析,验证了改进方法的有效性,进而将其应用于抗滑桩加固边坡稳定性分析中,通过与相同安全系数下通用理正软件的计算结果相比,表明该改进方法在计算抗滑桩加固边坡稳定性中具有可行性。