弹塑性有限单元法在边坡稳定分析中的应用

采用弹塑性有限单元法对某电站尾水出口边坡的开挖进行了仿真模拟计算,通过有无锚固条件下边坡的变形、应力状态、塑性区分布,对锚固效果进行了评价.计算结果表明,坡脚部位变形较大,且分布有一定范围的压剪屈服区,对该部位应加强支护.     

地震作用下边坡平台对边坡的动力响应及失稳破坏影响分析

利用有限元分析软件建立数值计算模型,采用基线校正的10 s水平加速度时程作为地震输入条件,对在不同平台个数、平台宽度以及平台分布等多种工况下边坡模型的动力响应及稳定性进行数值模拟分析。结合各工况地震过程中坡面质点PGD放大系数、动剪应力峰值与震后最大剪应变、塑性区范围以及稳定性评价指标,对地震作用下边坡动力响应特性和失稳破坏进行了定性的评价研究。计算结果表明:以本文40 m高的边坡为例,设单个平台时,于15 m和20 m高程处设置平台对边坡动力稳定性更有利;设2个平台时,10～20 m的平台组合相对于其它组合对边坡动力稳定性更有利;对于多级边坡,随着平台宽度的增加,边坡整体破坏趋势逐渐分解为各级边坡局部破坏趋势,可以较大幅度地减小最下方坡脚的应力集中,进而提高边坡的动力稳定性;此外,平台内侧属于上级边坡的坡脚处,易产生剪应力集中区,属于薄弱部位,应加强各级坡脚的支护。     

多级放坡技术在沿海吹填区深基坑工程的应用

对沿海吹填区深基坑作业边坡支护方法中的多级放坡技术进行了设计,阐述了开挖放坡基坑支护方案,得出了多级放坡技术适用于沿海吹填区深基坑边坡支护的结论。     

锅浪跷水电站大型高边坡工程设计研究

锅浪跷水电站边坡工程地质条件复杂,边坡工程加固难度大、等级高,具有一定的特殊性。文章根据各建筑物的布置和地质地形条件,并结合岩体质量分类,进行边坡开挖和支护处理设计研究。对大坝坝肩及趾板、进水口后坡和厂房后边坡等重要部位的工程边坡,采用岩质边坡稳定性分析系统,详细地进行了不同段边坡的稳定分析计算和支护设计,为工程的顺利实施提供了技术支持。     

基于ANSYS的某高陡边坡开挖支护有限元分析

以大型有限元软件ANSYS为平台,采用局部强度折减法对某高陡边坡的分级开挖过程进行数值模拟分析,计算了开挖不支护、支护两种工况,得到了两种工况边坡的位移和应力分布情况,对计算结果的分析表明:边坡开挖不支护时各监测点将发生较大位移,且坡脚处位移最大,坡脚位置出现应力集中现象,最大应力值可达6.36 MPa,部分岩体受拉破坏严重;支护后边坡位移得到控制,坡脚处应力集中现象消失,说明边坡开挖后需及时采取相应的支护措施。计算及分析方法对类似边坡工程的开挖支护施工设计有一定的借鉴作用。     

考虑暂态饱和区的边坡稳定性极限平衡分析方法

降雨入渗导致边坡表层出现暂态饱和区并形成暂态水压力。为了研究暂态水压力对边坡稳定性的影响,通过文献研究,总结归纳了边坡暂态饱和区存在形态类型及暂态水压力分布特点,并定义了暂态水压力分布比例系数。基于费伦纽斯条分法,改进了条分假定,提出了考虑条块侧向已知水荷载影响的安全系数计算方法,推导了边坡潜在滑动面位于暂态饱和区与非饱和区两种情形下的安全系数计算公式,编写并验证了可以考虑暂态水压力影响的边坡稳定性分析程序,并进行算例分析。研究表明:边坡安全系数随暂态饱和区厚度的增大而减小,超过一定深度后安全系数将基本维持不变;暂态饱和区厚度相同条件下,暂态水压力分布系数越大边坡安全系数越小;随着暂态饱和区厚度增加,边坡最不利潜在滑动面位置深度呈现减小→增加→减小→增加的变化规律;由于忽略了条间荷载影响,传统费伦纽斯条分法安全系数计算值偏大。     

某河堤治理工程挡土墙边坡的数值模拟研究

挡土墙因为施工简单、材料可以就近取材而被广泛应用,工程中多以挡土墙组合结构进行联合支护。结合新疆河堤治理工程中的边坡,利用挡土墙进行加固,通过数值模拟软件MIDAS SOILWORKS对边坡的位移、剪切面、塑性区和安全系数进行研究。研究结果表明,挡土墙达到了支护边坡的目的。研究结果可为类似的边坡工程提供参考。     

EMU在泸定水电站进口边坡抗震设计中的应用

利用EMU软件计算地震工况下3号泄洪洞进口边坡的稳定性。首先模拟泸定水电站右岸泄洪洞进口边坡地形、地质条件,建立分析模型,考虑无支护措施情况,跟随开挖施工过程计算边坡稳定安全系数。结合无支护措施的计算结果在边坡的必要部位施加支护措施,再进行稳定性计算。对比加固前后边坡的稳定性分析结果调整支护措施,以达到安全、经济、合理的目的,为设计和施工提供依据。     

九甸峡水电站厂房后边坡稳定有限元分析

采用弹塑性有限元法和强度折减法,对九甸峡水电站厂房后岩体边坡进行稳定性计算分析和评价.根据边坡工程地质条件以及开挖和支护加固过程建立了边坡分级开挖支护的准三维有限元分析模型.模拟了开挖和支护过程,计算分析了开挖完成、支护完成、降雨和地震条件下边坡的应力分布和稳定安全系数.结果表明,该边坡在加固前安全系数小,存在不稳定的可能性,支护加固后边坡的稳定安全系数有较大提高,可满足正常运用要求.     

石龙水电站对外交通公路边坡稳定计算分析

采用有限元软件模拟石龙水电站进站公路边坡的变形情况及应力塑性区分布情况,对公路边坡稳定进行系统分析,重点研究边坡的破坏机理和失稳模式,评价边坡的整体和局部稳定情况,对推荐采用的加固支护措施进行模拟,为边坡的支护设计提供依据。     

某库区料场高边坡全过程稳定性评价

针对某一库区层状料场的岩质高边坡,考虑高边坡的复杂地质条件以及料场的实际开挖过程,基于MIDAS/GTS建立了有限元数值计算模型。在进行三维非线性数值模拟时,计入开挖卸荷、不同蓄水位和降雨以及地震荷载等因素对高边坡的变形、应力和稳定性的影响。计算结果表明,各工况下塑性区均属浅表塑性区,边坡整体稳定性良好,且开挖对边坡的稳定性有较明显的改善。研究结果为全面评价该边坡料场的安全稳定性提供了理论依据。     

DEM分辨率对小流域设计洪峰推求误差的影响

推理公式法在小流域设计洪水的计算中被广泛应用,DEM数据分辨率对公式中的流域地形参数取值存在重要影响,甚至会造成设计洪峰流量的计算误差。以深圳石岩流域作为研究区域,分别采用分辨率为30,60,90,120,150 m的DEM数据进行流域地形参数的提取及比较分析,并针对推理公式中的3个流域地形参数进行敏感性分析。研究结果表明:随着DEM分辨率的增大,分析的流域面积有增大趋势,主河道坡降则反之,而干流河长随DEM分辨率呈无规律变化;3个流域地形参数中,流域面积取值误差对设计洪峰计算精度影响最大,其次为干流河长,主河道坡降影响较小。综合考虑参数重要性,以及DEM数据分辨率及集水面积阈值对参数取值的影响,选用90 m分辨率的DEM数据,并设置集水面积阈值为390~500 hm~2来提取石岩流域的地形参数,推理公式计算所得设计洪峰误差是可接受的。研究结果可为类似的小流域设计洪水计算提供一定参考。     

基于不同分辨率DEM提取坡度值的转换关系研究

基于DEM提取计算单元坡度是分布式水文模型构建的重要手段之一,通过研究不同分辨率DEM对WEP-L模型计算单元坡度的影响及其转换关系,为模型计算中坡度与其他运算量之间非线性关系带来的计算精度与计算效率之间的矛盾提供解决方案。以NASA发布的30 m分辨率DEM数据为基础,以不同尺度流域(南小河沟流域,面积36.3 km~2;泾河流域,面积4.5万km~2)为研究对象,利用分形结合半方差函数的方法分析低分辨率DEM提取的计算单元坡度向高分辨率DEM提取的坡度信息转换的规律。研究发现以30 m分辨率DEM为基础提取的子流域套等高带结构能够很好地反映南小河沟流域地形"坡度等高分布"的特点;利用分形结合半方差函数的形式能够有效地实现基于低分辨率DEM提取的流域基本计算单元坡度向"真实"地形坡度值转换。根据模型计算需求,给出了不同分辨率DEM数据提取坡度值的转换关系。本研究可为分布式水文模型搭建面临的计算精度与计算效率矛盾问题提供借鉴和参考。     

有限元强度折减法进行土坡稳定分析的精度研究

有限元强度折减法分析土坡稳定性的结果受到有限元单元类型、网格密度和土坡边界范围的影响。为了得到上述因素合理的确定方法以提高计算精度,借助ABAQUS结合强度折减法进行了分析,结果表明采用二阶四边形单元,对土坡滑动区域的边界进行网格加密可以获得很好的精度,土坡边界范围建议取稍大于坡体破坏区即可,同时评价了三种失稳判据的优劣。更多还原     

植物根系生长形态对边坡浅层稳定性影响数值研究

为了研究植物根系在不同生长形态下的锚固作用,将根系作为“活土钉”作用于边坡,运用强度折减法进行数值计算分析;通过考虑根系的侧根数量、分枝角度2方面的形态要素,探究其对于边坡浅层稳定性的影响。数值计算结果表明根系对于边坡浅层的加固效果明显,能改善坡体内应力状态,控制位移变量;随着侧根数量的增多、侧根分枝角度增大,边坡的安全系数逐渐提升,同时破坏形态呈现出渐进式破坏,坡中部逐渐显现“凸肚”,坡脚未加固区出现隆起现象。     

开挖和隧洞掘进对洞脸边坡影响的有限元分析

水电站引水洞进口边坡一般都比较陡峻,该边坡的变形、稳定情况是引水隧洞乃至整个工程建设的关键问题。为了解边坡开挖、隧洞掘进对边坡的影响,采用有限元方法,利用单元生死技术全真模拟边坡开挖、隧洞掘进。根据分析结果进行了边坡支护设计,并采用强度折减法得到安全系数,通过分析该边坡变形、应力、屈服破坏情况,对其稳定性及支护措施的合理性进行评价。计算结果表明:边坡开挖使坡体产生一些竖直方向的回弹变形和水平向坡外的变形,并出现不同程度的张拉应力区域;深埋隧洞开挖仅对隧洞附近边坡影响较大;采取的支护形式能够有效的加固边坡,符合工程要求。     

基于FLAC3D的岩质边坡爆破动力响应规律研究

边坡的动力稳定一直以来都是岩土工程及地震工程重点研究的问题。利用FLAC3D数值计算方法,对爆破作用下岩质边坡振动速度、位移、应力等进行模拟,并在与实测爆破振动峰值进行对比验证的基础上,分析边坡的动力响应规律。结果表明：地震波具有极强的方向性,主要朝施加荷载的正向传播;在边坡坡面和坡脚处因应力波在边坡自由面反射容易产生一定区域的振动加强场;应力的响应特征上,无论是拉应力还是压应力其最大值均出现在坡脚附近,在实际的边坡爆破开挖过程中,对边坡的坡面尤其是坡脚处应该加强保护措施。研究成果对岩质边坡开挖设计及施工具有一定的参考价值。     

基于突变理论的边坡安全系数自动搜索方法及应用分析

为解决搜寻强度折减系数与边坡位移关系曲线突变点数值计算量大、主观性较强等问题,基于尖点突变理论,提出边坡安全系数自动搜索方法,以Fortran语言和FLAC 3D数值计算软件为平台,开发了适用于自动搜索边坡安全系数的计算程序。将该方法应用于边坡实例的稳定性研究,讨论了各种评判标准所得安全系数的大小差别,并与极限平衡法计算的安全系数进行对比分析。结果表明:自动搜索边坡安全系数的计算程序能快速定量找到边坡临界稳定的突变点,提高了边坡稳定性分析的准确性和计算工作效率;计算结果与边坡规范推荐的极限平衡法所得的结果对比误差较小,并且对于未知滑动面边坡,极限平衡法得出的滑动面位置与该方法所得安全系数下对应的塑性区贯通区域基本一致。文中方法为边坡稳定性评价提供了有益借鉴。     

跑马坪电站厂区边坡加固处理研究

跑马坪电站厂区开挖边坡最大高度112 m,边坡开挖后存在滑动面可能性,其安全影响到整个电站的运行和安全。依据边坡地质条件,通过反演分析,提出计算参数,进行不同工况计算,根据计算结果,分析研究了不同工况的边坡稳定性,提出加固处理方案,保证了边坡的安全,对以后同类边坡的设计和研究有一定的借鉴作用。     

三维有限差分强度折减法分析边坡稳定性研究

强度折减法已经成为边坡稳定分析的重要方法之一。基于FLAC3D程序的三维有限差分强度折减法可以自动计算三维复杂边坡的安全系数,可以考虑节理、断层等构造对边坡稳定性的影响,而且很容易通过临界状态的剪应变和节点速度判断出滑动面的位置和形状。利用FLAC3D三维有限差分强度折减法对某厂房枢纽区后边坡的三维稳定性进行了分析,结果表明该边坡的稳定性主要受F1断层的控制,计算结果合理,表明本文采用的方法可应用于三维边坡的稳定性分析。