基于有限元强度折减法的边坡稳定性分析

采用强度折减法,根据基于摩尔-库仑屈服准则的广义米塞斯屈服准则（D—P准则）,通过前后处理软件,对边坡稳定性进行非线性有限元分析。综合考虑土体参数的变化和边坡边界条件的特点,从计算结果中分析边坡的位移,变形及其塑性发展趋势,从而可以得出安全系数。结果表明：强度折减法分析边坡稳定性时,不但能够得到边坡的安全系数,而且能够确定最危险滑移面。     

考虑材料变形和破坏特性的强度折减方法研究

 基于材料峰后渐进破坏过程,给出符合岩土材料变形、破坏规律的边坡和坝基异步强度折减计算方法及基于Mohr-Coulomb准则的异步折减比确定方法。同时,针对岩体在不同应力状态和塑性变形程度时具有不同剪胀性能的特点,编写基于非线性ABAQUS有限元程序场变量接口的USDFLD子程序,实现剪胀角随最小主应力和塑性剪应变变化。最后,给出坝基算例分析。结果表明：(1) 水坝蓄水工作时,滑动面的应力水平明显增大,并引起滑动面岩体剪胀特性的变化,计算得到的坝基安全系数与相关联和非关联剪胀角下的安全系数均有显著差异;(2) 不同异步折减比时,坝基安全系数随异步折减比的增大而明显减小。因此,考虑岩土材料真实变形规律和破坏过程的安全系数才能正确表征边坡和坝基稳定性。所得结果可为大型边坡及坝基优化设计方案和稳定性评价提供依据。     

基于ANSYS的边坡稳定性强度折减有限元分析

介绍了一种基于有限元强度折减法的边坡稳定性分析方法,讨论了该方法的基本原理、安全系数的物理意义、屈服准则和流动法则的选用及边坡破坏的判据等。算例通过不断折减边坡强度参数,代入有限元程序进行边坡稳定性计算,直至计算不收敛时的折减系数即为边坡的安全系数。结果表明：随着折减系数的不断增大并达到某一数值时,边坡内塑性应变自坡底向坡顶逐渐贯通,边坡达到极限状态,此时的折减系数即为安全系数,有限元强度折减法对边坡稳定性分析具有良好的适用性。     

有限元强度折减法中边坡三种失效判据的适用性研究

采用有限元强度折减法进行边坡稳定性分析时,边坡的安全系数在很大程度上依赖选用的失稳判别标准。通常以特征部位位移的突变性、塑性区的贯通性、数值计算的收敛性作为边坡失稳判据。然而,对这三种判据的适用性学术界一直存在不同看法。以一般边坡和陡边坡作为算例模型,对比分析三种常用的判据判定安全系数的大小。结果表明:对一般边坡三种判据有较好的一致性,陡边坡三种判据存在较大的差异。研究发现:以往用于强度折减法的屈服准则没有考虑拉伸截断,即在强度折减过程中过高的估计了材料的抗拉强度是导致三种判据对应的计算结果存在广泛争议的重要原因,并通过计算钟乳石模型的安全系数对这一结论进行验证。因此,有限元强度折减法中应考虑抗拉强度指标与抗剪强度指标同等地减少,才能保证计算结果的正确性及三种判据的一致性。考虑张拉、剪切破坏的强度折减法在边坡稳定性计算中具有普遍的适用性,是对强度折减法的改进和推动。     

基于强度折减有限元法分析边坡稳定性

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。当边坡上特征点的位移发生突变和塑性区贯通时,边坡处于临界破坏状态,此时的折减系数即为边坡的最小安全系数。通过算例分析,并与Slope软件计算得到的安全系数进行了对比,验证了该方法的合理性与可行性。同时,利用ABAQUS的后处理功能,对边坡的失稳破坏过程进行了数值模拟,分析了边坡破坏机制和破坏阶段。     

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.     

采用ANSYS软件讨论无衬砌黄土隧洞安全系数

通过分析黄土隧洞的破坏机理,借鉴有限元强度折减法的思想,在黄土隧洞稳定性分析中提出剪切安全系数与拉裂安全系数的概念.通过不断折减土体的抗剪强度参数,使黄土隧洞围岩塑性区不断扩展,直至塑性应变或位移发生突变时,即表明隧洞发生剪切破坏,此时的折减系数即为剪切安全系数.通过不断折减土体的抗拉强度参数,使黄土隧洞内临空面处(不包括底部临空面)围岩出现第一个单元拉裂破坏时,即表明隧洞发生拉裂破坏,此时的折减系数即为拉裂安全系数.为了保证黄土隧洞的整体安全性,在隧洞设计中必须给出上述两种不同的设计安全系数值.     

考虑张拉–剪切渐进破坏的边坡强度折减法研究

针对边坡渐进破坏过程中局部岩土体强度参数不断劣化现象,采用应变软化模型代替传统的理想弹塑性模型,提出一种考虑张拉–剪切渐进破坏的强度折减法。从劣化函数、破坏判据、折减系数、滑动面显示和折减范围等方面对该方法进行研究;以极限塑性应变作为边坡点破坏准则,将破坏点从坡脚到坡顶贯通作为边坡整体破坏判据;基于弹塑性计算的初应力法,提出一种边坡张拉–剪切全滑动面定量显示指标I_(cs)。结果表明,应变软化模型所得塑性区明显小于理想弹塑性模型,考虑张拉破坏的边坡安全系数偏于危险;I_(cs)指标能同时显示并区分边坡潜在滑动面的张拉与剪切部分。该基于应变软化模型的计算方法进一步完善了边坡稳定性分析的强度折减法理论。     

基于Midas Soilworks的强度折减法边坡稳定性分析

文中基于Midas Soilworks软件,采用强度折减法分析了某公路边坡的稳定性。分析时土体采用Mohr-Coulomb本构模型,对边坡进行有限元分析,得到边坡稳定的最小安全系数,从而判断边坡的稳定性。经过计算,强度折减法的分析结果与极限平衡法分析结果较为接近,具有一致性。但该方法考虑了土体的应力应变关系,更能体现与实际接近的破坏现象,从而提高了分析结果的准确性。经过分析该边坡稳定,无需加固。     

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。     

边坡稳定性分析的物质点强度折减法

采用更新拉格朗日控制方程的物质点法模拟边坡失效过程。基于广义插值物质点法以及弹塑性土体模型,提出了物质点强度折减法,并用于边坡稳定性分析,具体步骤为:划分背景网格,确定物质点;分步加载重力以消除物质点的应力振荡,确定边坡初始应力场;折减强度参数,计算边坡塑性区分布及土体变形,确定安全系数。算例表明,物质点强度折减法与有限元强度折减法计算结果相近。同时,物质点强度折减法可采用坡顶点竖直方向的位移是否突变作为边坡失稳判据。此外,利用物质点强度折减法还发现,在某一折减系数下,即使塑性区贯通,边坡仍然具有一定的稳定性,不会立即发生位移突变,为边坡稳定性分析提供了新的思路。     

Stability analysis of bank slope under conditions of reservoir impounding and rapid drawdown

Stability of an ancient landslide in a reservoir area is analyzed by using centrifugal model tests, soil laboratory tests and numerical analysis. Special attention is paid to variation in water level, simulation of large-scale heterogeneous prototype slope, and strength reduction of sliding zone soils after slope sliding. The results of centrifugal model test show that reservoir impounding can reduce sliding resistance at the slope toe, followed by toe collapsing and front cracking of slope. Rapid drawdown can produce hydrodynamic pressure towards reservoir at the front of slope. Deformation is observed in the middle and upper slope, which reduces the slope stability further and forms the pull-typed landslide trend. Reinforcement of slope toe is effective for preventing the progressive failure. The results of laboratory test show that slope toe sliding will lead to the redistribution of soil density and moisture content, which will reduce the shear strength of soil in sliding zone, and the cohesion of immersed soil is reduced gradually and finally vanishes with time. The numerical results show that the strength reduction method used in finite element method (FEM) is very effective in capturing the progressive failure induced by reservoir water level fluctuations, and the evolution of failure surface derived from numerical simulation is very similar to that observed in centrifugal model test.     

边坡稳定性弹塑性大变形有限元强度折减分析

介绍了采用更新拉格朗日法的岩土体弹塑性大变形本构方程和有限元公式的推导过程。运用弹塑性大变形有限元强度折减法分析边坡稳定性,计算程序不收敛,塑性区贯通坡体,边坡失稳。揭示了因降水引起边坡土体强度的降低是边坡发生破坏的主要因素,坡体重量的增加是次要因素,为边坡治理设计提供了科学依据。     

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。     

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.     

基于强度折减法的岩溶区高填土地基稳定性分析

应用强度折减法对岩溶区高填土地基下溶洞稳定性进行了有限元分析,综合考虑数值计算收敛性和塑性区范围判定溶洞稳定性,可求出溶洞的抗剪安全系数,使溶洞稳定性分析定量化。     

山区顺坡填筑边坡稳定的强度折减有限元分析

为分析山区顺坡填筑时,岩基坡度及填筑体与岩基界面粗糙度对边坡稳定性的影响,用强度折减有限元法,对完整基岩斜坡上顺坡填筑边坡的稳定性进行计算分析。给出了边坡安全系数、最危险滑移面及其与简化Bishop法计算结果的差异随岩基坡比及界面粗糙度的变化情况。结果表明:完整岩基上顺坡填筑边坡的失稳滑移面在有些情况下与圆弧差异较大,简化Bishop法给出的安全系数会有较大误差;当界面非完全粗糙时,随岩基坡度变大,则有原较强斜坡地基的"限制"作用和较弱界面的"弱化"作用使滑移面变化,前者使体系安全系数增大,而后者则相反;将强度折减有限元法应用到山区岩质斜坡地基上高填方的稳定性分析中,能避免按圆弧滑移面搜索所计算安全系数误差较大以及按复杂滑移面搜索的困难。强度折减限元法不仅简便且计算效率高,应用前景比极限平衡法更广阔。     

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。     

强度折减有限元法研究开挖边坡的稳定性

用强度折减有限元方法对开挖边坡的稳定性进行了较为全面的研究。分析结果表明 :当折减系数达到某一数值时 ,边坡内一定幅值的广义剪应变自坡底向坡顶贯通 ,认为边坡破坏 ,定义此前的折减系数为安全系数 ;和强度指标相比 ,弹性模量、泊松比、剪胀角和侧压力系数对边坡的安全系数影响不大 ;开挖边坡和天然边坡具有相似的破坏形式 ,表明强度折减有限元方法适用于开挖边坡的稳定性分析。最后指出 ,强度折减有限元法具有广泛的适用性和良好的应用前景     

ABAQUS在边坡稳定性分析中的应用

采用基于ABAQUS的强度折减有限元法对土质边坡的稳定性进行计算分析,以塑性区的贯通作为判据,通过不断调整折减系数确定最终安全系数,其计算结果和极限平衡法具有较好的一致性,表明该法是合理可行的。