基于非线性随机有限元的堤坝边坡可靠度分析

针对边坡稳定性分析中土体力学参数存在空间变异性的问题,提出了计算堤坝边坡安全系数分布的随机有限元方法,以及求解边坡可靠度的蒙特卡罗(MC)强度折减联合法与MC直接法。以各向同性二维边坡为例,首先抽样得到相应的材料特性随机场,随后求得边坡位移、应力及塑性区;然后在对随机场进行N_MC次抽样的基础上采用以下方法得到边坡的失效概率并对可靠度指标进行求解分析：(1)联合法(M1),通过强度折减法得到各样本条件下的折减系数及其分布;(2)MC直接法(M2),利用黏塑性方法直接求解并判断边坡的失稳情况,对所有样本条件下的失稳情况进行统计。结果表明：考虑材料特性随机场的边坡稳定分析,通过边坡安全系数的均值、方差、分布及可靠度指标对边坡安全进行综合评价,能够得到可靠的边坡稳定分析结果。     

岩石直剪实验数据处理的组合法研究

针对岩石力学参数不易确定的特点,对实验数据进行处理,试图找到可靠度高的参数建议值。以天然状态下的花岗岩剪切实验内聚力求取为例,提出数据组合法,对直剪实验数据进行处理。通过统计直方图分析,得到岩石内聚力实验值和内聚力的概率分布模型f(x)。与常规方法的对比分析表明,组合法可以利用少量的实验数据得到可靠度高的结果,在反映岩石抗剪强度参数不确定性的同时,降低了实验值的随机性和偶然性,能够反映岩石实际情况。     

基于简化的Bishop法的河道边坡可靠度分析

传统的极限平衡方法常将边坡中力学参数取为定值,通过求解安全系数来衡量边坡稳定性。忽略了实际工程边坡力学参数取值的不确定性。本文以巢湖流域派河段典型河道边坡为例通过河道边坡饱和状态下对应的简化Bishop安全系数公式积分形式,并基于可靠度理论建立考虑土体力学参数不确定性的简化Bishop安全系数积分形式的功能函数,利用改进响应面法及改进的一次二阶矩法研究不同坡度条件下边坡可靠度指标。研究结果表明,今后应从综合考虑满足安全系数标准与边坡可靠度指标两个方面,对河道边坡工程进行安全性设计。     

皂市水电站堆积体边坡稳定性及加固措施研究

皂市水电站堆积体边坡临近厂房机组段,其稳定性直接影响到施工安全并对厂房建筑物构成威胁。鉴于堆积体及其与基岩接触面部分岩石力学参数的不确定性,首先采用强度折减法研究不同参数取值情况下边坡的安全系数及可能的失稳模式,选取合理的堆积体参数。在此基础上,对在不同工况下的边坡稳定性、可能的失稳模式以及不同加固处理方案的效果等进行了分析和研究。     

考虑块石随机空间分布的土石混合体边坡稳定性研究

为准确定量评价块石随机空间分布对土石混合体边坡稳定性的影响,分别采用随机块石模型和等效强度参数可靠度两种方式对土石混合体边坡稳定进行评价。首先,利用随机块石模型生成块石随机空间分布的土石混合体边坡,然后采用有限元强度折减法分析评价块石的随机分布对边坡稳定性的影响。与之同时,将随机分布的土石混合体等效为一定取值范围区间的均匀材料,结合响应面法对土石混合体边坡进行不确定性分析评价。研究结果表明:随机块石模型能直观反映因随机块石而引起塑性剪切带的"绕石""分流"现象,且空间分布的不同对其影响也不尽相同。而等效强度参数可靠度模型则有利于对土石混合体边坡的稳定性进行工程定量评价。     

确定概率临界滑面的简化方法

在对边坡进行可靠度分析时,通常选择强度参数均值对应的确定性临界滑面或最小可靠度指标对应的概率临界滑面作为计算滑面,前者为确定性滑面上的可靠度指标,并非最小可靠度指标,后者作为边坡体系可靠度的近似,更接近于边坡的实际破坏概率。Hassan和Wolff提出的概率临界滑面计算方法,基于强度参数的特定组合,进行几次稳定性计算确定最小可靠度指标对应滑面,简便易行,无需专用的可靠度分析软件。为证明该方法的有效性,将其运用到简单均质土坡与非均质土坡算例中,并将工程中常用的正交设计运用到可靠度计算中,进行对比分析。结果显示:2个算例均表明最小可靠度指标对应的滑面与参数组合中最小安全系数对应的滑面相一致。因此,在工程应用中,可以采用该方法确定最小可靠度指标对应滑面。     

干湿循环对水电站边坡稳定性影响研究

文章通过进行不同干湿循环条件的水电站边坡岩石常规三轴试验,计算得到抗剪强度参数,根据摩尔-库仑准则分析抗剪强度的变化规律。根据Drucker-Prager屈服准则计算边坡不同干湿循环条件下岩石破坏安全系数,为受干湿循环作用影响的含水电站边坡稳定性提供分析依据。     

台风暴雨条件下高台阶排土场边坡可靠度分析

台风暴雨是诱发边坡失稳的重要因素。为探讨暴雨作用下高台阶排土场稳定性计算方法,引入可靠度理论进行分析。通过对影响排土场边坡稳定性的不确定因素分析,建立排土场边坡可靠度分析流程。以福建龙岩某铁矿排土边坡为实例,对排土边坡强度参数进行敏感度分析,得出内摩擦角φ的敏感度>内聚力c敏感度;以降雨强度为60 mm/d持续降雨72 h排土边坡可靠度指标的求解为例,对排土场边坡的稳定性进行可靠度分析。结果表明,此时排土场边坡可靠度指标为6.054,破坏概率为0。根据《有色金属矿山排土场设计规范》以1.12为设计安全系数,排土边坡失稳概率为29.63%,相应的安全概率为70.37%。更多还原     

基于Hoek-Brown准则的岩体力学参数确定方法

阐述了岩体力学参数研究的重要性,系统地介绍了Hoek-Brown强度准则确定岩体力学参数的原理及其方法。以湖北宜巴高速公路上的彭家湾软硬岩互层边坡岩体力学参数研究为例,并以试验得出的岩块物理力学参数、岩体完整性系数和波速为基础,采用Hoek-Brown强度准则对场区岩块物理力学参数进行工程折减弱化处理,其结果对比分析及其推荐值的工程应用结果表明:线性回归分析法和非线性拟合法求取岩体抗剪强度参数是合理的;数值模拟计算所得的结果与场区边坡岩体实际变形破坏特征基本一致。其成果能为其他类似工程求取岩体力学参数提供指导。     

降雨入渗条件下非饱和黄土边坡稳定的可靠度分析

根据雨水入渗在土坡内引起的土壤容重和土体的强度变化,得到体积含水量与强度指标的拟合公式,对非饱和黄土边坡的稳定进行了可靠度分析,求得了土坡的失效概率,对工程的安全可靠性做出了评价。计算表明,降雨入渗条件下非饱和黄土边坡失稳的概率远大于不考虑降雨时的正常情况,因此,非饱和黄土的边坡稳定性应充分考虑降雨的影响,需通过试验来测定含水量与土的强度参数关系。     

尺寸效应对岩石抗压强度及压缩模量影响研究

岩体的强度及变形特性对边坡稳定性具有重要影响,为分析尺寸效应对岩石抗压强度及压缩模量影响,以某边坡岩石为研究对象,采用离散元软件,分析不同试样尺寸下,岩石的力学及变形特性。结果表明：试样直径较小时,尺寸效应对岩石强度的影响较大,随着试样直径的增大,尺寸效应对岩石强度的影响较小。尺寸效应会显著影响岩石的压缩性,当岩石尺寸较小时,岩石越坚硬,抗压性能越好。岩石的尺寸效应影响岩石强度,当岩石试样的尺寸越小时,试样的强度及抗压性能越好。     

基于含水量变化对土体强度影响的高边坡稳定分析

利用土水特征曲线,建立了非饱和土含水量与强度的关系式,并用其对某高速公路残积土高边坡进行稳定分析。通过土体含水量在高边坡稳定分析中的应用,提出把含水量作为边坡稳定分析的重要参数,采用土体非饱和强度参数计算得到的边坡稳定安全系数比采用饱和强度参数得到的边坡稳定安全系数大,更接近边坡实际工况。     

水利水电工程岩石力学参数取值问题与对策

岩石力学参数取值是水利水电工程坝基、边坡及地 下洞室3大稳定分析和加固设计的关键问题之一。通过总结国内外岩石力学参数取值研究现状,提出了目前水利水电工程岩石力学参数取值存在的问题,指出了今后研究方向以及解决问题的对策。     

土壤含水量对边坡稳定性的影响研究

边坡稳定性分析的参数之一是土的抗剪强度。土壤抗剪强度特性的变化会导致边坡安全系数的降低。为探究含水量增加对土壤力学参数的影响,采用实验方法对多种力学参数进行回归分析。土壤试验结果表明,土壤含水量的增加导致内聚力和滑动角的减小。边坡安全系数(SF)的计算结果表明,地下水含量的增加对边坡安全系数的影响非常显著。当含水量为50%时,边坡处于安全状态;当含水量达到最大值73.74%时,会发生滑坡。     

强度参数对土坡稳定可靠度指标的影响分析

 从影响土坡稳定的主要因素——强度参数c,φ出发,建立考虑数值变化的定值模型、建立考虑变异性及互相关性的随机变量模型和建立考虑自相关性的随机场模型,采用简化毕肖普法和Rosenbleuth法,着重研究强度参数c,φ对土质边坡可靠度指标的影响。从研究成果中并获得了一些可供工程设计借鉴的有益结论：c对土坡稳定影响较小,但φ在边坡稳定的计算中是最敏感的因子,其数值和变异性对安全系数和可靠度指标计算结果影响很大,在作计算时要求所提供φ的数据应更为精确;在实际工程计算中未考虑强度参数c,φ的互相关性和自相关性得到的可靠度指标较实际工程中的要小,是偏安全的,可作安全储备。     

基于LHS抽样RSM数据表的边坡可靠度研究

为有效求解边坡可靠度,采用拉丁超立方(LHS)抽样提出了基于响应面法(RSM)数据表的边坡可靠度计算模型。考虑影响边坡稳定性的主要强度参数c,φ的不确定性,采用LHS抽样构建RSM随机样本点,借助岩土工程极限平衡的Slide程序获取样本响应值;通过将数据表法与RSM结合求解边坡可靠指标及失效概率。以Monte Carlo法计算结果作为可靠性分析的基准解,并与基本2层土坡模型和托巴110 kV施工变电站边坡计算结果进行对比分析,结果表明此方法不仅精度满足要求,且计算量较小、效率高,对实际工程边坡可靠度分析具有一定指导意义。     

十三陵上池面板堆石坝边坡稳定分析

本文叙述了十三陵上池面板堆石坝风化安山岩堆石料物理力学特性，并使用确定性模型及随机模型对坝料强度进行统计分析，根据统计结果，对坝体下游边坡进行了稳定性及可靠度分析．     

露天矿边坡稳定性评价岩体力学参数修正

由于天然岩体中存在着层理、节理、弱面、断层面等,使得岩体的宏观力学参数与实验室获取的标准岩块的力学参数之间存在差异,因此需要将实验室得到岩块的宏观力学参数经过一系列修正以得到岩体的物理参数,才能将其运用到边坡稳定性评价中。通过Hoek-Brown经验法、地质力学法及RMI法对露天矿室内力学试验进行了修正,给出了边坡岩体力学参数建议值,同时考虑到露天矿边坡在开挖过程中岩体的风化、爆破震动、施工机具扰动尤其是冻融循环等不利因素对岩体强度的影响,给出了边坡稳定性计算岩体力学参数建议值。结论为:天然状态下,粘聚力最大值为3.22 MPa,最小值为1.84MPa,内摩擦角最大值为32.44°,最小值为24.42°;饱和状态下,粘聚力最大值为2.77 MPa,最小值为1.55 MPa,内摩擦角最大值为27.49°,最小值为21.35°。更多还原     

丹江口水利枢纽岩石力学试验研究

丹江口水利枢纽坝基岩石力学试验研究历时18 a,先后开展了岩块物理力学性质、岩体抗剪强度、岩体变形特性及现场岩体动力弹性参数试验研究.对历年岩石力学试验成果进行了汇总,并根据试验和地质条件进行了分析整理.根据岩体的强度和完整性将坝基岩体分为3类,分别提出了岩石力学试验参数建议值.     

降雨入渗下的路堑边坡动态渗流稳定性分析

以深圳盐田区某边坡工程为研究对象,采用极限平衡法,利用Geo-Studio软件进行数值模拟,研究降雨强度、降雨时间对边坡渗流场的影响,同时引入可靠度理论,通过SLOPE/W中的蒙特卡洛随机抽样法对边坡进行可靠性分析,得到不同降雨时刻的边坡平均安全系数以及可靠度指标和失效概率。结果表明,孔隙水压力和体积含水率在降雨初期变化显著,后期随着降雨的持续,变化幅度逐渐减小;相同降雨时长,随着降雨强度的增加,孔隙水压力值变化范围增大;在持续大暴雨条件下,两级边坡中间平台在降雨第5天的入渗深度约为5.5 m,边坡安全系数减小为1.137,失效概率达到9.8%。对边坡进行锚杆支护后,有效提高了边坡的安全系数,加固效果显著。