塑性耗散能突变判据在边坡稳定性分析中的应用

采用强度折减有限元法分析边坡稳定性时,失稳判据的选取至关重要,但选取合理的失稳判据尚无定论。针对计算不收敛、塑性屈服区贯通、特征点位移突变三种典型失稳判据的不足,提出了塑性耗散能突变判据,依据边坡的塑性耗散能增量与折减系数增量之比的突变倍率判断边坡的安全系数,并通过典型算例验证其可行性。研究表明,塑性耗散能突变判据使用简便、结果可靠,避免了边界条件、人为因素等对判定结果的影响,在复杂边坡稳定分析中具有良好的应用前景。     

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。     

基于综合判据的重力坝深层抗滑稳定性分析

为研究层状岩体坝基上的重力坝深层抗滑稳定性,以某混凝土重力坝溢流坝段为例,采用单软弱夹层分析法和双软弱夹层分析法两种建模方法,综合D-K曲线特征、相关性检验结果、塑性区分布以及接触面状态分析,确定了坝基的深层抗滑稳定安全系数,进而揭示了地基塑性破坏导致坝体失稳的机理。     

三斜面法在重力坝深层抗滑稳定性分析中的应用

针对重力坝深层抗滑稳定双斜面法存在的不足,探讨了重力坝深层抗滑稳定的三斜面法,将坝趾处分界面的倾角及其上抗力方向角作为未知量,在三个倾斜滑裂面上建立等安全系数法极限平衡方程,根据抗滑稳定安全系数极值条件,通过迭代和双重搜索试算求解最小的安全系数和最危险的滑裂面形态。计算结果表明,三斜面法更贴近实际工程的客观条件,比双斜面法更合理可靠、更具有普遍适用性。     

官地水电站重力坝深层抗滑稳定分析

官地水电站坝址区地质条件复杂,缓倾角错动带和裂隙较发育,分布比较普遍,因此坝基深层抗滑稳定问题受到高度关注。利用ANSYS有限元分析软件,选取#13坝段作为典型坝段,结合该坝段工程实际和概化的滑移通道,建立三维有限元模型,采用强度储备法分析坝基的深层抗滑稳定性、坝体及坝基的位移和应力变化规律。结果表明,三维非线性有限元分析在以塑性区贯通为失稳判据的情况下,最危险的滑移通道1的深层抗滑稳定安全系数大于3.0,可见#13坝段深层抗滑稳定满足规范要求。     

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。     

齿墙结构对重力坝深层抗滑稳定安全性能的影响

为分析齿墙结构对重力坝深层抗滑稳定安全性能的影响,以乌河水库软弱夹层为例,应用ANSYS 软件,采用有限元强度折减法和最大剪切强度允许相对位移失稳判据分析了齿墙宽度、坡度以及位置对重力坝深层抗滑稳定性安全系数的影响。结果表明,齿墙坡度对重力坝深层抗滑稳定安全性能的影响小于齿墙宽度;相同条件下在坝趾处设置同等规模的齿墙可更好地发挥抗滑作用,为齿墙的优化设计及重力坝除险加固提供了参考。     

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。     

基于强度-变形参数协调折减法的堆石坝稳定性分析

当前用于堆石坝稳定性分析的强度折减法常采用理想弹塑性模型,未考虑堆筑过程强度和变形参数的变化,以及强度折减导致的变形参数的改变.因此,依据FLAC3D FISH语言二次开发平台,仿真计算堆筑过程和蓄水后的应力场,得到坝体变形和强度参数的初始分布.考虑变形参数随强度参数协调折减,结合突变理论定量确定坝体安全系数.结果 表...     

层状岩基重力坝深层抗滑稳定分析

针对含软弱夹层的层状岩基重力坝深层抗滑稳定问题,在分析层状岩基的深层失稳模式的基础上,提出了深层滑动面的自动搜索方案,并利用刚体极限平衡法研究了软弱夹层的埋置深度、位置及倾角对深层抗滑稳定安全系数的影响规律,进而利用深层滑动面搜索方法分析了向家坝水电站左非~#3坝段坝基的深层抗滑稳定性。结果表明,左非~#3坝段坝基深层抗滑失稳模式为坝踵岩层断裂滑移模式,在正常蓄水状态下该坝基深层抗滑稳定性满足规范要求。     

重力坝岸坡坝段建基面稳定分析

重力坝岸坡坝段在开挖建基面时由于其地形限制而形成台阶式建基面,与河床坝段相比,岸坡坝段的稳定性分析更为复杂,针对台阶式岸坡坝段的稳定计算研究较少,基于重力坝岸坡坝段受力特性,结合毕肖普法、克莱法,推导出一种岸坡坝段的三维稳定分析方法,并以澜沧江干流上的某重力坝的左岸#11坝段为例,采用该方法进行建基面的稳定性分析。结果表明,#11坝段的稳定安全系数符合规范要求,证明推导出的稳定分析方法在台阶式岸坡坝段上的应用是可行的。     

修正的Mohr-Coulomb准则在重力坝建基面抗滑稳定分析中的应用

针对有限单元法在重力坝建基面抗滑稳定控制中量化标准缺失的问题,采用自适应隐式本构积分算法推导了修正的Mohr-Coulomb准则,通过ABAQUS编写成UMAT子程序,用于重力坝建基面抗滑稳定分析,并针对典型重力坝坝型选取常见下游坝坡率,应用强度折减系数法分析了同一网格尺寸下不同坝高对建基面屈服区的影响。结果表明,在对应建基面屈服区贯通率达到15%时的强度折减系数随坝高增加而降低,且在强度折减系数小于1.8时建基面的屈服范围与坝高呈正相关,强度折减系数为1.6时具有明显的线性关系,并结合工程实例验证了结论的可靠性。     

强度折减法与重度增加法对边坡稳定安全系数的影响

针对重度增加法计算结果相对强度折减法偏大的问题,以某均质土坡为分析模型,分别采用强度折减法、修正泊松比的改进强度折减法、重度增加法及改进重度增加法对边坡进行稳定性分析,并研究了土体强度参数对安全系数的敏感性。结果表明,保持内摩擦角为定值时,四种算法的安全系数均随粘聚力变化拟合为线性函数;保持粘聚力为定值时,除重度增加法外其他三种算法计算结果仍可拟合为线性函数;改进后的强度折减法与重度增加法计算结果与传统强度折减法十分接近,但数值相对保守。研究结果为边坡稳定分析提供了参考。     

复杂地基下重力坝抗滑稳定可靠度分析

针对复杂地基条件下重力坝不同抗滑稳定评估方法的适应性问题及传统刚体极限平衡法中多滑面功能函数难以显式建立的现状,在传统安全系数评估方法的基础上,构建了失效通道的抗滑稳定功能函数,结合响应面方程和验算点法进行抗滑稳定可靠度分析,提出了考虑失效模式间相关性的基于条件概率降维法(DRMCP法)的复杂地基重力坝多通道失效的串联体系可靠度计算方法,实现了对复杂地基情况下的高混凝土重力坝抗滑稳定安全可靠性进行分析。某高重力坝实例分析结果表明,地基材料的复杂性、变异性造成同一滑移通道安全系数与可靠度并非完全对等,复杂地基情况下体系可靠度主要取决于最薄弱通道的单点可靠度。     

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。     

基于振型叠加的高土石坝抗震稳定有限元法及其应用

为反映高土石坝地震反应加速度分布的特点,基于振型叠加方法提出了一种应用于高土石坝抗震稳定分析的有限元方法,首先对大坝进行振型分析,基于振型叠加方法得到作用于单元节点上的等效拟静力地震荷载,再用强度折减弹塑性有限元法计算获得大坝抗震稳定安全系数。通过对典型高心墙土石坝的抗震稳定分析,验证了该方法的可行性与合理性,所确定的坝体地震惯性力分布特征为“鞭梢效应”有所增加,且坝体材料特性影响地震加速度分布。     

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。