基于余力矩的边坡临界滑动场方法及应用

基于常规极限平衡条分法的瑞典法、Bishop法以及不平衡推力传递法的条间力假定,将圆弧滑动面整体的滑动力矩与抗滑力矩之差定义为余力矩,在给定的安全系数下,利用简单有效的和声搜索算法寻求余力矩最大的滑动面作为给定安全系数下的危险滑动面,变化安全系数直至找到的危险滑动面的余力矩为零,该危险滑动面即为边坡的临界滑动面;鉴于取矩中心对计算结果的影响,对于非圆弧滑动面,采用滑面滑出端的余力替代余力矩作为控制指标,采用与圆弧滑动面下类似的寻找步骤即可得到非圆弧滑动面下的临界滑动面.通过两个典型土坡的算例分析证明了本文方法的可行性.     

均质地基路堤无条分稳定安全系数计算和临界滑动面确定

围绕均质地基路堤的稳定性问题,提出一种无条分稳定安全系数计算及临界滑动面确定的方法。基于3个维度的自变量确定圆弧滑动面的位置,并给出了各维度的取值范围;以潜在滑动体整体为研究对象并以其为积分域,进行无条分的整体极限平衡分析,推导了安全系数的计算函数表达式;基于二元函数的极值条件,将降维度求极小值与迭代计算相结合,确定了临界滑动面的位置;编制了计算程序并通过均质土坡和路堤边坡两个算例将该方法和条分法的结果进行了对比。结果表明:同一滑动面的安全系数比M-P法小0.68%,所得临界滑动面位置与严格满足极限平衡条件的条分法+传统搜索方法所得的结果偏差较小,临界滑动面对应的最小安全系数比M-P条分法+传统搜索方法所得结果大0.87%;严格满足极限平衡条件的情况下,安全系数对滑面底部正应力的分布并不敏感。     

边坡稳定Bishop法的实施新方法

Bishop条分法是边坡稳定分析的常用方法,传统Bishop简化法以圆弧滑动面作为前提.基于力平衡推导出适合非圆弧滑动面的安全系数计算方法,给出考题验证,在直线滑动面情况下,给出力学对比分析.     

边坡稳定Bishop法的实施新方法

Bishop条分法是边坡稳定分析的常用方法，传统Bishop简化法以圆弧滑动面作为前提。基于力平衡推导出适合非圆弧滑动面的安全系数计算方法，给出考题验证，在直线滑动面情况下，给出力学对比分析。     

土钉支护危险滑动面搜索的混沌优化方法

将混沌优化方法运用于土钉支护危险滑动面的搜索．基于圆弧滑动面模型，选择滑动面与基坑的交点和滑弧所对应的圆心角为优化变量，以安全系数为目标函数，利用变尺度混沌优化方法建立了危险滑动面搜索的混沌优化数学模型．以某深基坑工程为例，利用该方法得到了土钉支护各个施工阶段的危险滑动面，比较了不加钉、本步已加钉和本步尚未加钉3种工况下的安全系数．研究结果表明：对于每一施工步，第1种工况安全系数最小，第3种工况安全系数最大，第2种工况安全系数居中；变尺度混沌优化方法效果主要取决于搜索次数，其次为载波次数；混沌优化方法具有较强的稳健性，是一种有效的危险滑动面搜索方法，并可推广用于非圆弧滑动面搜索．     

土坡稳定性分析的最优化方法

根据条分法的分析原理,提出了确定非圆弧滑动面最小安全系数的最优化方法,编制了相应搜索最危险滑面的程序。通过实例分析表明,提出的方法适用于工程土坡的稳定性计算。     

刚体极限平衡法在坝基深层抗滑稳定计算中的应用

坝基深层滑动面的产状及组合一般可分为单斜面滑动、双斜面滑动和多斜面滑动,其中双斜面滑动 最为常见。本文在阐述坝基的单滑面和双滑面两种滑移模式的计算原理、安全判据等的基础上,用等安全系 数法计算向家坝水电站泄12 坝段的安全系数,分析了抗力角φ 的变化对安全系数的影响及第二滑裂面最不利 的位置及其对安全系数的影响。计算结果表明,随着φ 角的增大,安全系数逐渐增大,从安全角度出发,工 程上一般取φ=0。     

SLIDE和FLAC在某水电站边坡稳定性分析中的应用及对比

为比较SLIDE和FLAC这2款软件在分析边坡稳定性、计算边坡安全系数时的差异,利用这2款软件对福建省关公凹水电站某开挖边坡进行稳定性分析并求解安全系数。模拟过程中发现,SLIDE软件需要预先设定滑动面的形态和滑动面圆心的范围,滑动面形态和滑动面圆心范围设置的不同将会导致计算得到的安全系数有很大的差异,这使得SLIDE软件求解安全系数时受主观性影响大,导致误差增大。通过计算发现,运用SLIDE软件进行计算时,设置集中搜索框与否对计算所得的安全系数影响很小。与SLIDE软件不同,FLAC考虑了岩体的应力应变关系,能通过模仿材料性能找到破坏面,无需人为设置破坏面,得到的滑动面比SLIDE软件中假定的圆弧滑动面更加合理,强度折减法得到的安全系数更加准确。所得结论对其他类似工程具有一定指导作用,对使用这2款软件的业内人士有一定帮助。     

重力坝深层抗滑稳定多滑面计算方法探讨（研究生论坛）

当重力坝坝基存在复杂深层缓倾软弱结构面时,滑裂面出现多滑面形式或滑移节点较大偏移坝址垂线,若直接按照规范以双滑面计算式列出各滑移体的算式求解安全度,存在两个问题：（1）建基面上水平荷载和铅直荷载在滑移体上的分配方法多样;（2）计算公式复杂,不利于迭代计算。该文将上部荷载分别按应力和重力进行分配,利用等安全度的思想简化计算公式,得到了分项系数和单一安全系数多滑面计算式。工程实例证明：（1）采用简化的多滑面计算式验算重力坝深层抗滑稳定安全度是可行的;（2）上部荷载按应力分配的计算结果较重力分配法偏于安全;（3）将多滑面简化为双滑面计算得到安全度偏大。     

黏土边坡稳定性分析的一种快捷方法

为减少黏土边坡稳定性分析手工试算的工作量,提出一种快捷方法,先通过最危险的平面滑动面来确定滑动体的大小,在保持滑动体大小不变的情况下,通过简单的迭代计算将平面滑动面调整为实际滑动面,如圆弧滑动面等,并求出相应的稳定安全系数,用以判断边坡的稳定性．结果表明,本法所求得的边坡稳定安全系数均接近或小于文献所给出的结果．     

Study on fault induced rock bursts

In order to study the rules of rock bursts caused by faults by means of mechanical analysis of a roof rock-mass balanced structure and numerical simulation about fault slip destabilization, the effect of coal mining operation on fault plane stresses and slip displacement were studied. The results indicate that the slip displacement sharply increases due to the decrease of normal stress and the increase of shear stress at the fault plane when the working face advances from the footwall to the fault itself, which may induce a fault rock burst. However, this slip displacement will be very small due to the increase of normal stress and the decrease of shear stress when the working face advances from the hanging wall to the fault itself, which results in a very small risk of a fault rock burst.     

局部安全系数法中约束对土坡稳定分析的影响

为研究局部安全系数法中不同约束条件对土坡稳定分析的影响,结合两典型土坡,对局部安全系数法这一双重优化问题中的约束条件进行了分析,约束条件主要包括极大化问题中条块间法向力、剪切力、条底法向力需满足的约束以及极小化问题中可行滑动面需满足的约束条件,研究结果表明,限制条块间法向力为正,而允许条间剪切力为负条件下,局部安全系数法所得结果较为合理.     

Limit equilibrium method for slope stability based on assumed stress on slip surface

In the limit equilibrium framework, two- and three-dimensional slope stabilities can be solved according to the overall force and moment equilibrium conditions of a sliding body. In this work, based on Mohr-Coulomb(M-C) strength criterion and the initial normal stress without considering the inter-slice(or inter-column) forces, the normal and shear stresses on the slip surface are assumed using some dimensionless variables, and these variables have the same numbers with the force and moment equilibrium equations of a sliding body to establish easily the linear equation groups for solving them. After these variables are determined, the normal stresses, shear stresses, and slope safety factor are also obtained using the stresses assumptions and M-C strength criterion. In the case of a three-dimensional slope stability analysis, three calculation methods, namely, a non-strict method, quasi-strict method, and strict method, can be obtained by satisfying different force and moment equilibrium conditions. Results of the comparison in the classic two- and three-dimensional slope examples show that the slope safety factors calculated using the current method and the other limit equilibrium methods are approximately equal to each other, indicating the feasibility of the current method; further, the following conclusions are obtained: 1) The current method better amends the initial normal and shear stresses acting on the slip surface, and has the identical results with using simplified Bishop method, Spencer method, and Morgenstern-Price(M-P) method; however, the stress curve of the current method is smoother than that obtained using the three abovementioned methods. 2) The current method is suitable for analyzing the two- and three-dimensional slope stability. 3) In the three-dimensional asymmetric sliding body, the non-strict method yields safer solutions, and the results of the quasi-strict method are relatively reasonable and close to those of the strict method, indicating that the quasi-strict method can be used to obtain a reliable slope safety factor.     

伪蒙特卡罗法及其在边坡可靠度分析中的应用

在确定具有最小可靠度指标的滑动面（即临界可靠度滑动面）时,由于常规的蒙特卡罗法抽样耗时巨大,临界可靠度滑动面的获得较为耗时。对于均质边坡,利用简化Bishop法构建了可靠度分析的功能函数,设计了6种随机变量的标准差组合,假定了随机变量的4种抽样范围,利用抽样次数较小的蒙特卡罗法即伪蒙特卡罗法对随机生成的132组可行滑动面进行了伪可靠度指标的计算并与蒙特卡罗法计算得到的可靠度指标进行了比较分析,研究发现：只有一个随机变量的前提下,滑动面的伪可靠度指标与蒙特卡罗法计算的可靠度指标呈完全线性关系,在其它条件相同的情况下,伪蒙特卡罗法抽样范围越大,伪可靠度指标与蒙特卡罗法计算的可靠度指标之间的拟合直线斜率越小,反之亦然;伪蒙特卡罗法抽样次数越大,伪可靠度指标与蒙特卡罗法计算的可靠度指标之间的拟合直线斜率越大,反之亦然。对均质边坡,可应用伪蒙特卡罗法快速计算其临界可靠度指标。     

广义Hoek Brown破坏准则平面应变问题的滑移线场理论

根据弹塑性力学平面应变问题的特点,推导广义Hoek-Brown破坏准则平面应变问题应力分量的双参数表达式。代入静力平衡微分方程,得到双曲型一阶拟线性偏微分方程组。运用行列式方法,在适当的变量代换后,获得应力偏微分方程组的特征方向和特征上的微分关系。特征方向表明塑性区中的共轭斜交剪切滑移面形成两族非正交滑移线,其共轭角随极限应力状态和Hoek—Brown岩体材料物性参数而变化。由于对称初始应力场条件下圆形硐室理想弹塑性围岩塑性区内最大主应力方向为环向,而滑移线切线方向与最大主应力方向的夹角是最小主应力（径向应力）的函数,结合圆形硐室理想弹塑性围岩的应力分布的分析解,获得滑移线的极坐标曲线所满足的微分方程,进而得到其极坐标曲线方程。     

微结构表面对运动微生物附着影响

针对海水冷却电厂冷却水管道堵塞问题,运用微结构表面技术减少污损生物在管道内壁的附着.建立了微生物在微结构表面顺流向、逆流向的运动模型,采用CFD技术模拟直径为5 μm的球形藻在近壁区运动情况,从而比较不同尺寸微结构上方、微坑内流体运动学特征和剪切应力分布.结果表明,高宽比增大有利于微坑内形成涡旋,且β越大,涡旋中心低流速区域的位置越接近微结构表面,涡旋流动会使微结构上层流体产生滑移,减少微结构表面生物附着,模拟结果进一步揭示了微结构防污机理.     

镍单晶纳米丝单向拉伸的分子动力学模拟

应用分子动力学方法模拟了金属镍单晶纳米丝在无热激活状态下的轴向拉伸变形过程，得出
纳米尺度下单晶镍丝的应力-应变演化关系、能量和原子构型变化以及损伤初始化与扩展过程。通过与宏
观拉伸过程的比较，模拟结果表明表面原子使纳米丝在无外荷载作用时存在系统初始应力，自由表面张力
的作用使纳米丝横截面上存在与轴向应力变化趋势一致的正交等值应力，自由表面发射位错和滑移并形成
堆垛层错和原子台阶导致纳米丝变形；表面原子偏离理想位置形成的空穴和孔洞及其连接是纳米丝损伤破
坏过程的几何特征。模拟获得镍单晶纳米丝的断裂强度为22.96 GPa。     

埋入式柱脚粘结滑移性能的试验研究

探讨埋入式柱脚压弯状态下型钢与混凝土的粘结滑移性能。通过自行研制的内置式型钢-混凝土电子滑移传感器对内部滑移进行了测量,解决了型钢混凝土粘结滑移试验研究的一个难题。基于试验结果,得到考虑界面正应力影响的型钢-混凝土的粘结滑移关系,为型钢混凝土受力变形全过程数值分析提供了本构模型。     

基于岩体强度局部平均的边坡渐进破坏可靠性分析

将滑面上的岩体强度视为具有空间变异的随机场，用随机场理论描述了各岩体强度在分条滑面上局部平均后的有关数字特征，提出了边坡渐进破坏可靠性的计算方法，并进行了分析计算。     

局部安全系数法在土坡稳定分析中的应用

假定各条块的局部安全系数与滑动面的整体安全系数不相等,联合潘家铮极大值原理与优化算法构建了一种求解整体安全系数的新方法。对于给定滑动面,该方法将推力线与条块间力的倾角视为优化变量,利用优化算法寻找一组优化变量使此滑动面的整体安全系数达到极大值,同时可得到各条块的局部安全系数。在众多可行的滑动面中,选择整体安全系数最小的滑动面作为临界滑动面。利用该法对澳大利亚计算机应用协会（ACADS）的考题以及已有文献中的典型例题进行了计算,通过比较分析了该法的合理性。