基于强度折减有限元法的边坡稳定性分析

将大型有限元软件ABAQUS与强度有限元法相结合,采用特征点位移增量的突变及塑性区的贯通作为边坡失稳破坏准则,对边坡失稳过程进行了数值模拟与分析,通过算例分析,并与Slope软件计算得到的安全系数进行对比,验证了该方法的合理性与可行性。     

应力迁移法及其在边坡稳定分析中的应用

假定在计算过程中单元竖向应力保持不变和折减前、后大及小主应力方向不变的前提下,给出了应力迁移法的计算式以及操作步骤,并应用ABAQUS软件进行数值模拟分析。然后将应力迁移法应用到边坡稳定性分析的工程实践中,探讨其在实际工程应用中的可行性。通过分析,得出应力迁移法中以特征点位移突变、广义剪应变贯通和等效塑性应变贯通作为失稳判据均具有较好的一致性,而以计算不收敛作为失稳判据得出的安全系数比前三个判据得出的安全系数略大一些的结论。     

基于强度折减法的靠崖式黄土窑洞稳定性分析

靠崖式黄土窑洞是西北黄土高原典型的传统民居形式,合理保护黄土窑洞具有重要的政治意义和生态意义。基于ABAQUS有限元分析软件,分别建立了靠崖式黄土窑洞的平面模型和三维模型,并通过强度折减法对既有窑洞的安全性进行分析,得出了既有窑洞的安全系数和塑性区发展规律。窑洞的平面模型分析表明:其仅能发生洞室的失稳破坏,塑性区自窑腿根部呈"U"型向上扩展,经综合判断其安全系数为2. 40;三维窑洞模型分析表明:其可能出现洞室失稳和边坡失稳两种破坏情况,因窑洞模型的跨高比较小,窑洞在因拱券坍塌而失稳破坏前即因边坡失稳而破坏,塑性区仍起源自窑腿根部,但其后沿纵向从坡脚向坡顶发展,经综合判断其安全系数为2. 00。窑洞的安全系数取决于洞室安全系数和所在边坡安全系数的较小值。以有限元数值分析的收敛性作为判定结构失稳的依据得到的安全系数较大;而通过塑性区贯通和关键结点位移突变得到的安全系数则更为合理且具有较高的一致性。建议在黄土窑洞稳定性分析中,综合采用潜在滑动面塑性区贯通和关键结点位移突变作为失稳判据。     

不同失稳判据下边坡稳定性的规律性

以塑性区贯通、位移增量突变、计算不收敛3种边坡失稳判据为依据,采用强度折减有限元法和重度增加有限元法对简单边坡进行了分析。结果表明:以边坡潜在滑动面上某点位移增量突变作为边坡失稳判据是准确的;对于不同土体强度参数下,以位移增量关系曲线突变为判据得到的边坡的安全系数较另外两种方法稳定;对应于塑性区贯通、位移增量曲线突变和计算不收敛的3种判据,边坡潜在滑动面依次向深层发展,边坡的安全系数依次增加。     

基于塑性区开展的边坡失稳判据研究

边坡塑性区贯通后,不同的贯通程度会得出不同的安全系数。为了克服该判别标准存在的人为随意性,以某经典边坡稳定分析算例,采用ABAQUS有限元分析软件,计算出塑性区贯通判据下的安全系数,与计算不收敛判据和特征点位移发生拐点判据得出的安全系数对比,归纳出边坡失稳时等效塑性应变达到的数量级。计算结果表明:当计算过快的发生不收敛,塑性区尚未贯通,计算不收敛判据下安全系数偏小;本文提出根据等效塑性应变量级指标来判决贯通时刻:最大塑性应变为2×10~(-4)~5×10~(-4),最小塑性应变为5×10~(-5)~10×10~(-5),当塑性应变达到量级,表征塑性区贯通,得出的安全系数较其他失稳判据更合理。     

基于ABAQUS数值模拟法降雨条件下的边坡稳定性分析

针对现场勘察常见的滑坡问题，文中以室内试验测定的力学参数为基础，通过ABAQUS模拟软件建立滑坡地质力学模型，研究滑坡过程中力学特性，针对天然情况以及暴雨状态下边坡的稳定性以及滑动区岩土体的位移场、塑性区进行边坡的稳定性分析。结果表明，以坡顶处位移突变和塑性区是否贯通为评价标准时，边坡稳定安全系数最贴近实际工况，降雨后的安全系数急剧下降说明边坡有必要进行支护。     

塑性应变能判据在三维边坡稳定性分析中的应用

强度折减法自提出以来,在边坡稳定性分析领域快速发展。安全系数的获得依赖于所选取的失稳判据,但是目前普遍应用的计算不收敛、位移突变和塑性区贯通的判断依据的合理性还存在一定的争议,在工程界不能形成统一的认可,而塑性应变能具有数值单一、概念明确,能真实反映结构稳定性的特点。结合工程实例,用FLAC3D建立三维边坡数值模型,用塑性应变能判据和尖点突变分析模型确定安全系数。结果表明:塑性区应变能判据能较为一致地反映边坡产生塑性、发生破坏的过程,在三维边坡稳定性分析中的应用是可行的;基于该判据得到的安全系数,与塑性区贯通、位移突变、计算不收敛判据和三维极限平衡法的相对误差均不足10%,安全系数的准确度有一定保证。     

基于数值强度折减法的边坡失稳判定方法

利用有限元强度折减法进行边坡稳定分析时,对边坡稳定状态的判断影响到强度折减有限元法得到的折减系数,进而影响安全系数的计算结果。以Griffiths边坡为算例,在Abaqus软件中分别对采用数值迭代不收敛、特征部位位移突变、广义塑性应变或等效塑性应变贯通3类判据作为判断失稳的标准进行了计算。结果表明数值计算结果是否收敛与边坡是否失稳存在对应关系,计算因不收敛而终止时的强度折减系数变化不大,有限元收敛条件的设置对结果影响不大,建议利用有限元计算收敛作为失稳判定的依据。     

基于强度折减法的边坡失稳判据比较研究

本文以两个假想的典型非均质边坡,对比分析三个失稳判据得到的安全系数,同时与采用极限平衡法得到的安全系数进行对比。结果表明:对于非均质边坡,应以特征部位位移突变性结合塑性区的贯通作为边坡失稳的判据,同时以采用数值计算的收敛性得到的安全系数作为补充依据,综合三种失稳判据才能保证计算结果的正确性。     

基于位移反分析法的边坡失稳计算

边坡失稳破坏通常会表现出明显的塑性区破坏以及位移变化,本文通过数值模拟分析的方法,先正向得到目标边坡稳定性状况,与实际监测的坡体位移数据进行匹配。其次基于建立的数值模型,通过给坡体施加位移载荷模拟边坡形变,使施加的位移值等于监测系统得到的位移数值,与正向计算结果进行对比,并通过调整位移载荷的大小,计算出各自的安全系数,得到位移变化与安全系数之间的关系。分析结果显示,边坡破坏与位移有明显的非线性关系,通过判断该非线性关系的临界点,可为实际边坡失稳破坏提供预警,也可为类似实际工程提供相应技术依据以及研究思路。     

利用有限元强度折减法分析岩质边坡的稳定性

基于有限元强度折减法,利用ANSYS有限元软件,对岩质边坡在地应力作用下进行了稳定性分析。选用D-P屈服准则,以边坡的位移计算不收敛及塑性区贯通作为边坡失稳判据,得到边坡的安全系数及破坏滑动面。通过与成熟的极限平衡法做比较,证明边坡稳定性安全系数是合理的,从而也说明强度折减法在岩质边坡稳定性分析中的优越性。     

含氰土壤的筑堆边坡稳定性研究

以含氰土壤的修复工程为基础,对其边坡稳定性进行研究,应用FLAC3D数值模拟方法建立了堆场模型,分析了堆场在5.2 m高下的边坡安全系数、塑性区、潜在滑移面、最大位移和最大不平衡力,模拟结果表明:在堆载高度5.2 m下,堆场塑性区和潜在滑移面没有贯通、计算收敛、无位移突变,堆场的安全系数值为3.85,整体处于稳定状态,不会产生滑坡。     

强度折减有限元法分析边坡稳定性的精度探讨

对强度折减有限元法分析边坡稳定性中的精度进行了探讨.对比分析表明:边坡安全系数随着剪胀角ψ的增大略有增大,但总体上可以忽略不计,有限元计算中,可取ψ=0°进行边坡稳定性分析;弹性模量E和泊松比ν对安全系数基本上没有影响;采用位移是否突变和塑性区是否贯通作为边坡的失稳判据,对比前后计算步骤中的位移和塑性区特性,可以减少或消除非确定性因素对安全系数的影响;计算模型的边界范围大小,需根据具体边坡的变形需要来确定,其大小应足以让边坡的破坏滑动面自由发展.通过算例分析表明,在采用合理的失稳判据条件下,用有限元强度折减法得到的边坡安全系数与极限平衡法的结果相当,说明采用强度折减有限元法分析边坡稳定性是合理可行的.     

基于ABAQUS强度折减法的边坡稳定性分析

将大型有限元软件ABAQUS与强度折减有限元法相结合,对边坡的稳定性进行了分析.将折减系数以场变量的形式赋予ABAQUS,动态显示塑性区发生发展的过程.当塑性区贯通且位移和应变发生突变时,边坡处于破坏的临界状态,将此时的折减系数作为边坡的最小稳定系数.通过对工程实例的稳定性分析,并与传统的极限平衡法相比较,证明了该方法可以准确地预测滑动面位置及稳定系数;并对采用关联和非关联流动法则时边坡的稳定性进行了对比分析,发现采用前者时的稳定系数比采用后者时稍微偏高.     

有限元强度折减法分析边坡稳定性的判据研究

利用有限元理论知识及ANSYS有限元分析软件建立二维均质高边坡和二维共结点含有两种岩土体材料边坡模型,运用ANSYS有限元程序中弹塑性大变形的分析功能,结合强度折减法,模拟边坡的塑性应变区从坡脚向坡顶贯通的过程。通过传统的边坡失稳三大判据判断何时边坡发生失稳,以此来求得模型边坡的安全系数,进而研究边坡失稳判据的可靠性。     

有限元强度折减法中边坡失稳判据研究

研究了应用有限元强度折减法分析边坡从稳定逐步发展到破坏过程中，土体水平位移和等效塑性剪应变随荷载增加的变化特征曲线经历的4个特征区段。发现以广义塑性应变或者等效塑性应变区从坡脚到坡顶贯通作为边坡失稳的判据不够充分，土体产生很大且无限的水平位移和塑性应变才是导致边坡失稳的根本原因。提出了以土体水平位移和等效塑性剪应变随荷载增加的变化曲线作为有限元强度折减法中边坡失稳的判据。     

加筋高边坡的稳定分析

采用强度折减法对两个高度分别为 60 m 和 40 m 的土工格栅加筋高边坡的设计断面进行稳定分析,综合考虑塑性区贯通、特征点位移突变、计算不收敛,以及土工格栅的容许抗拉强度等确定相应的安全系数。计算表明采用不同的破坏标准,强度折减法会得到不同的安全系数;如果筋材强度始终得到保证,单纯由土材料的强度损失诱发边坡失稳,这种情况对应的安全系数是比较高的。考虑筋材强度,边坡会在较小的折减系数下因为筋材强度不足而失稳。有限元法能够得到不同情况下各层筋材的受力情况,可以据此进行加筋力的分配,这是极限平衡法所不具备的。     

基于参数化训练模型的边坡强度折减法研究

依托ABAQUS大型有限元程序,以坡体塑性区贯通和关键点位移突变为失稳判据,实现边坡强度折减法的参数化训练模型,计算了一个边坡算例,通过与Bishop极限平衡法计算结果的对比,验证了参数化训练模型的有效性和准确性,最后将研究成果应用于谷竹高速公路某段边坡,对坡体的安全性进行了分析,并提出了相关建议。     

边坡动力破坏特征的振动台模型试验与数值分析

采用大型振动台模型试验,输入幅值逐级增大的地震波,直到边坡破坏,得到边坡动力破坏特征:上部拉裂缝和下部剪切滑移面形成贯通的破裂面,滑体上监测点位移和加速度响应突变,表明边坡已经发生破坏,且坡顶局部块体在地震作用下发生抛射现象。采用FLAC动力差分软件通过逐渐加大输入地震波幅值,模拟模型边坡振动台试验过程,证实拉裂缝与剪切滑移面贯通是边坡动力破坏的必要条件,位移和加速度响应突变可以作为边坡动力破坏的判据。振动台试验和数值计算在边坡动力破坏三个特征上吻合较好,证明振动台模型试验结果的合理性,也证明数值分析方法的可靠性。     

有限元强度折减法确定滑坡多滑面的方法研究

利用有限元分析软件ANSYS,采用强度折减法确定了典型工点边坡的安全系数,将塑性区贯通作为边坡破坏的判据,计算出滑坡体的滑动面位置和形状,分析结果表明,此方法可以有效的计算出滑动面特征,有较强的实用价值。